В наше время практически в каждой квартире и доме есть своя беспроводная сеть с выходом в интернет. Такая сеть существенно упрощает использование интернет-ресурсов. Однако мало кто знает, как работает такая сеть, что такое роутер, и при этом довольно много людей хотели бы понимать принцип работы такого оборудования. Именно об этом и пойдет речь далее. Мы расскажем, как работает роутер и в чем его основные функции.
Что такое роутер
Наверное, наиболее важным вопросом, с которого стоит начать, является, что такое роутер и как он работает. Само слово router является английским и переводится буквально так – «маршрутизатор». Это означает, что устройство назначает некие маршруты.
Чтобы это правильно объяснить, нужно хотя бы в двух словах описать, как работает сеть. Есть абонентское и серверное устройство. Сервер выполняет функции базовой станции. Именно через него проходят все запросы, исходящие из абонентских ПК. В свою очередь абонентские компьютеры выдают запросы, так называемые пакеты с данными (каждый пакет имеет адрес назначения), сервер эти пакеты принимает и высылает ответ. Вот в этой схеме роутер выполняет роль серверной станции.
Если же маршрутизатор подключен к глобальной сети, то он просто перенаправляет пакеты с данными от ПК к серверу (провайдеру), являясь посредником. В чем и заключается назначение маршрутизатора – собирать от компьютеров запросы и перенаправлять их дальше к провайдеру, а провайдер перенаправляет их еще дальше – на другие серверные станции, и так далее.
Сам маршрутизатор – это целый мини-компьютер. Он имеет свой центральный процессор, свою оперативную память и разные модули связи.
Благодаря этому роутер имеет возможность принимать и обрабатывать сигналы, создавать надежную схему защиты, управлять потоками данных и так далее.
Итак, мы разобрали, что это за устройство, теперь перейдем к вопросу, как работает Wi-Fi роутер.
Принцип работы
Мы уже знаем, что принцип работы маршрутизатора заключается в том, чтобы назначать и перераспределять потоки данных (определенные маршруты) между абонентскими устройствами и серверными станциями. Стоит отметить, что по умолчанию скорость доступа между разными устройствами делится поровну. Иными словами, в памяти роутера содержится некая таблица маршрутизации, в которой прописаны определенные протоколы, по которым работает вся система.
Именно эта таблица и определяет пути, по которым направляются пакеты данных: в ней содержатся все адреса подключенных компьютеров и провайдера (то есть всех устройств, которые входят в сеть).
Благодаря этой таблице создается организованная сеть, в которой каждый сигнал имеет свой путь и не перебивается с другими. Причем схема роутера так настроена, что каждый сигнал от каждого подключенного компьютера имеет наиболее оптимальный маршрут и минимальное время получения ответа.
Конечно, это еще не ответ на вопрос, как работает Wi-Fi роутер. Тут есть масса тонкостей и нюансов. Например, каждое подключенное устройство получает свой уникальный адрес. За это отвечает протокол DHCP. А для того чтобы подобрать наиболее оптимальный маршрут для каждого из подключенных ПК, роутер время от времени посылает сигнал по каждому из адресов. Это позволяет постоянно обновлять информацию о сети, сохраняя актуальное положение карты всей сети – это называется «Динамическая маршрутизация».
DHCP – это весьма удобная функция. Но в некоторых случаях в целях безопасности эту функцию необходимо отключить. Если DHCP-сервер отключен, то параметры сети (в частности сетевой адрес) устанавливаются вручную, что позволяет исключить определенные ошибки – это называется «Статическая маршрутизация».
Протоколы беспроводной связи
Так как у нас стоит вопрос, как работает Wi-Fi роутер для дома, то стоит уделить внимание беспроводной связи. По сути это самая обычная радиосвязь. Здесь нужно отметить, что существуют разные протоколы этой связи и работают они на разных частотах:
- 802.11b – 2,4 ГГц. Это устаревший протокол, который позволяет передавать данные на скорости до 11 Мбитс;
- 802.11g – более новое решение, хотя и работает на той же частоте, но скорость соединения увеличена до 54 Мбитс;
- 802.11n – это новый стандарт, который работает на частоте 2,4 ГГц и 5 ГГц. Благодаря изменению частоты сигнала получилось избежать массу недостатков Wi-Fi, связанных с перебиванием радиосигнала, а также увеличить скорость передачи до 300 Мбитс (в теории до 600 Мбитс). Здесь примечательно, что этот стандарт работает сразу в двух частотных диапазонах, благодаря чему с таким протоколом могут работать как старые, так и новые устройства.
Существуют и другие стандарты, однако в домашних условиях они используются крайне редко, так как в этом просто нет смысла. Ведь большинство современных провайдеров предоставляют скорость не более 100 Мбитс. Самый последний стандарт – это 802.11ac, который позволяет передавать данные со скоростью до 7 Гигабитс.
Здесь стоит также отметить, что чем выше скорость, тем меньше радиус покрытия. Это обуславливается принципом работы радиоволн. Старые стандарты (802.11b и g) имеют больший радиус покрытия, чем новый – ас. Зато ac имеет более высокую скорость передачи данных.
Принцип работы Wi-Fi роутера всегда остается одним и тем же – посредник между абонентским устройством и провайдером. Меняется только способ подключения к маршрутизатору.
Обычные стационарные компьютеры не оснащены беспроводными модулями и единственным вариантом подключения для них остается кабельное соединение. Однако, если говорить о ноутбуках, смартфонах и планшетах, то все эти устройства оснащены Wi-Fi модулями, что позволяет подключаться к сети без использования каких-либо проводов.
Стоит отметить, что поскольку ноутбук (смартфон или планшет) оснащен беспроводным адаптером, то с его помощью можно не только принимать сигналы, но и раздавать сеть, превращая ноутбук в виртуальный роутер.
Возникает вопрос, как работает Wi-Fi роутер на компьютере? Здесь нет никаких отличий. Операционная система сама по себе имеет встроенную таблицу маршрутизации, и поэтому, создавая виртуальную сеть (раздачу), вы просто задействуете эту таблицу, и компьютер будет выполнять функции того же роутера.
Итак, мы рассмотрели, что это такое – Wi-Fi роутер, и как он работает. Теперь рассмотрим принцип работы системы безопасности. Это важный вопрос, так как взлом сети грозит потерей личных данных, которые злоумышленник может использовать в своих целях. Кроме этого, посторонний пользователь может взломать сеть, просто чтобы заходить в интернет «на халяву», а ведь у многих тариф имеет определенные ограничения как по скорости, так и по трафику. Поэтому о безопасности следует задуматься в первую очередь.
Сразу стоит отметить, что существуют разные режимы работы системы безопасности, которые вы сами можете настраивать. Для того чтобы настроить режим безопасности, вам потребуется . Далее нужно перейти в раздел «Беспроводной режим» или «Wi-Fi» (на разных моделях может быть по-разному). Здесь вы найдете подраздел «Безопасность» или «Защита беспроводного режима».
Далее нужно просто выбрать режим работы Wi-Fi роутера. Как правило, в домашних сетях используется упрощенная система безопасности WPA-PSK или WPA2-PSK. Для исключения определенных неприятностей лучше всего выбирать смешанный режим WPA-PSKWPA2-PSK mixed. После выбора этого режима остается только назначить (придумать и ввести) сложный пароль и сохранить параметры.
Если говорить о корпоративных сетях, то здесь все сложнее. Такие сети требуют более высокого уровня защиты, так как кража корпоративных данных влечет за собой более серьезные последствия. Поэтому во многих маршрутизаторах существует такой режим защиты, как WPA-WPA2 Enterprise. Здесь я лишь уточню, что данная функция используется только системными администраторами в серьезных компаниях, когда защита стоит на первом месте.
Итак, мы провели краткий обзор, как работает маршрутизатор, – для чайников. Конечно, это очень обширная тема и здесь есть множество нюансов. Но в целом мы рассмотрели предназначение роутера и саму суть его работы.
Как работает маршрутизатор: Видео
До сегодняшнего дня вы, скорее всего, представляли беспроводную сеть как набор черных ящиков, которые можно использовать, не зная о том, как они работают. В этом нет ничего удивительного, ведь именно так большинство людей относится ко всем технологиям, которые их окружают. В частности, нет необходимости беспокоиться о технических требованиях спецификации 802.11b при подключении вашего портативного компьютера к сети. В идеальном случае (ха!) она должна заработать сразу после включения питания.
Но сегодняшняя беспроводная сеть кардинально отличается от того радио, которым пользовались в начале XX века. Технологии передачи данных тогда не было, а на настройку обычного радиоприемника уходила масса времени.
Поэтому те, кто имел представление о происходящем за панелью от Bakeliic-Dilecto, могли более эффективно использовать радиоаппаратуру, чем те, кто рассчитывал просто включить тумблер.
Чтобы наиболее эффективно использовать технологию беспроводной сети, по-прежнему важно понимать, что именно происходит внутри устройства (или в данпом случае внутри каждого из устройств, составляющих сеть). Эта глава описывает стандарты и спецификации по управлению беспроводными сетями и поясняет, каким образом данные передаются по сети от одного компьютера к другому.
Когда сеть работает правильно, ее можно использовать, не задумываясь обо всех внутренностях: просто щелкните по нескольким иконкам на экране вашего компьютера — и вы в сети. Но когда вы разрабатываете и создаете новую сеть или когда хотите повысить эффективность существующей, важным может оказаться знание того, каким образом данные попадают из одного места в другое. А если сеть еще и некорректно работает, вам потребуется знание основ технологии передачи данных для выполнения какой-либо диагностики. Каждая новая технология проходит стадию отладки (рис. 1.1).
Рис. 1.1
В передаче данных по беспроводной сети участвуют три элемента: радиосигналы, формат данных и структура сети. Каждый из этих элементов не зависит от двух остальных, поэтому, когда вы разрабатываете новую сеть, необходимо разобраться со всеми тремя. С точки зрения знакомой эталонной модели OSI (Open terns Interconnection — взаимодействие открытых систем) радиосигналы действуют на физическом уровне, а формат данных управляет несколькими из верхних уровней. В сетевую структуру входят адаптеры интерфейсов и базовые станции, которые передают и принимают радиосигналы.
В беспроводной сети адаптеры на каждом компьютере преобразуют цифровые данные в радиосигналы, которые они передают на другие сетевые устройства. Они же преобразуют входящие радиосигналы от внешних сетевых элементов обратно в цифровые данные. IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers — Институт инженеров no электротехнике и электронике) разработал набор стандартов и спецификаций для беспроводных сетей под названием «IEEE 802.11», определяющий форму и содержание этих сигналов.
Базовый стандарт 802.11 (без индекса «Ь» на конце) был принят в 1997 году.
Он ориентировался на несколько беспроводных сред: два вида радиопередачи (которые мы представим в этой главе далее) и сети с использованием инфракрасного излучения. Более современный стандарт 802.11b обеспечивает дополнительные спецификации для беспроводных сетей Ethernet. Похожий документ, IEEE 802.11a, описывает беспроводные сети, которые работают на более высоких скоростях и других радиочастотах. Другие стандарты радиосети 802.11 с соответствующей документацией также готовятся к публикации.
На сегодняшний день наиболее широко используемой спецификацией является 802.11b. Это стандарт де-факто, используемый практически в каждой Ethernet-сети, и вы наверняка сталкивались с ним в офисах, общественных местах и в большинстве внутренних сетей. Стоит обращать внимание и на развитие других стандартов, однако на данный момент 802.11b наиболее пригоден для использования, особенно если вы рассчитываете подключаться к сетям, где не можете самостоятельно управлять всем оборудованием.
Примечание
Хотя беспроводные сети, представленные в данной книге, соответствуют в основном стандарту 802.11Ь, большая часть сведений относится и к другим видам сетей 802.11.
Следует помнить о двух основных аббревиатурах в стандартах беспроводной сети: WECA и Wi-Fi. WECA (Wireless Ethernet Compatibility Alliance — Альянс совместимости беспроводного оборудования Ethernet) представляет собой промышленную группу, в которую входят все основные производители оборудования 802.11b. Их задачей является тестирование и гарантия возможности совместной работы в одной сети беспроводных сетевых устройств всех составляющих членство компаний, а также продвижение сетей 802.11 как всемирного стандарта для беспроводных сетей. Маркетинговые таланты из WECA по-дружески назвали спецификации 802.11 Wi-Fi (сокращение от Wireless Fidelity — беспроводное качество) и сменили собственное имя на Wi-Fi Alliance (Альянс Wi-Fi).
Дважды в год Альянс проводит «анализ совместимости», при котором инженеры многих фирм-производителей подтверждают, что их оборудование соответствующим образом будет взаимодействовать с оборудованием от других поставщиков. Сетевое оборудование, имеющее логотип Wi-Fi, сертицифировано как соответствующее релевантным стандартам и прошедшее тесты на взаимодействие. На рис. 1.2 показан логотип Wi-Fi на сетевых адаптерах от двух различных производителей.
Рис. 1.2
Радиосигналы
Сети 802.11b работают в специальном диапазоне радиочастот 2,4 ГГц, который зарезервирован в большинстве стран мира для нелицензируемых радиослужб соединений точка-точка с распределением спектра.
Нелицензируемый означает, что любой, кто использует оборудование, соответствующее техническим требованиям, может передавать и принимать радиосигналы на этих частотах, не получая лицензию на радиостанцию. В отличие от большинства радиослужб, которые требуют лицензии на право эксклюзивного использования частоты для отдельного пользователя или группы пользователей и которые ограничивают использование данной частоты определенной службой, нелицензируемая служба является общедоступной, и каждый имеет равные права на один и тот же участок спектра. Теоретически технология радио с распределением спектра делает возможным сосуществование с другими пользователями (в разумных пределах) без значительных взаимных помех.
Радиослужба соединения точка-точка (point-to-point) управляет коммуникационным каналом, который переносит информацию от передатчика к отдельному приемнику. Противоположностью такому соединению является широковещательная (broadcast) служба (например, радио- или телевизионная станция), которая отправляет один и тот же сигнал большому количеству приемников одновременно.
Расширенным спектром (spread spectrum) называется ряд способов передачи отдельного радиосигнала с использованием относительно широкого сегмента радиоспектра. В беспроводных сетях Ethernet используются две различные системы радиопередачи с расширенным спектром, называемые FHSS (частотное расширение спектра) и DSSS (расширение спектра с прямой последовательностью). В некоторых старших сетях 802.11 используется более медленная FHSS-система, но в современном поколении 802.11b и 802.11а беспроводных сетей Ethernet используется DSSS.
По сравнению с другими типами сигналов, использующими отдельный узкий канал, радиосвязь с расширенным спектром обеспечивает несколько важных преимуществ. Расширенного спектра более чем достаточно для передачи дополнительной энергии, поэтому радиопередатчики могут работать на очень малой мощности. Поскольку они действуют в относительно широком диапазоне частот, то менее чувствительны к помехам от других радиосигналов и электрического шума. Это означает, что сигналы можно использовать в средах, где традиционный узкополосный тип принять и распознать невозможно, а поскольку сигнал с частотным расширением спектра перемещается по множеству каналов, неавторизованному абоненту предельно трудно перехватить и декодировать его содержимое.
Технология расширенного спектра имеет интересную историю. Она была изобретена актрисой Хейди Ламарр (Hedy Lamarr) и американским композитором-авангардистом Джорджем Антейлом (George Antheil) как «секретная коммуникационная система» для связи с радиоуправляемыми торпедами, которая не должна была глушиться врагом. Перед своим появлением в Голливуде Ламарр вышла замуж за поставщика военного снаряжения в Австрии, где ей доводилось слышать о проблемах с торпедами на званых обедах с клиентами ее мужа. Спустя годы, во время второй мировой войны, она придумала концепцию изменения радиочастот для противостояния помехам.
Антейл стал известным, заставив эту идею работать. Его наиболее популярной композицией была работа «Балет «Механика» (Ballet Mechanique), партитура которой состояла из 16 пианистов, двух авиационных пропеллеров, четырех ксилофонов, четырех басовых барабанов и сирены. Он применил ту же разновидность механизма, которую ранее использовал при синхронизации пианистов, для изменения радиочастот при передаче с расширенным спектром. Первоначальная система на основе перфорированной бумажной ленты имела 88 различных радиоканалов — по одному для каждой из 88 клавиш пианино.
Теоретически тот же метод мог быть использован для передачи голоса и данных, но во времена электронных ламп, бумажной ленты и механической синхронизации весь процесс был слишком сложен для реального создания и использования. К 1962 году твердотельные электронные компоненты заменили электронные лампы и клавиатуры пианино, и технология была использована на судах ВМФ США для секретной связи во время кубинского кризиса. В наши дни радиосвязь с расширенным спектром используется в американской системе спутниковой связи Air Force Space Command»s Milstar, в цифровых сотовых телефонах и в беспроводных сетях.
Частотное расширение спектра (FHSS)
Первоначальная разработка Ламарр и Антейла для радио с расширенным спектром основывалась на системе частотного сдвига. Как следует из названия, технология FHSS разделяет радиосигнал на малые сегменты и в течение секунды он многократно «перескакивает» с одной частоты на другую во время передачи данных этих сегментов. Передатчик и приемник используют синхронизированную модель сдвига, которая определяет порядок использования различных подканалов.
Системы на базе FHSS маскируют помехи от других пользователей, используя уэкополосный сигнал несущей, который многократно изменяет частоту в течение каждой секунды. Дополнительные пары передатчиков и приемников одновременно могут использовать различные модели сдвига в одном и том же наборе подканалов. В любой отдельно взятый момент времени каждая передача, скорее всего, использует свой подканал, поэтому между сигналами помех не возникает. Когда случается конфликт, система повторно отправляет тот же пакет до тех пор, пока приемник не получит верную копию и не отправит подтверждение о приеме обратно на передающую станцию.
Для беспроводных служб передачи данных нелицензированный диапазон 2,4 ГГц делится на 75 подканалов шириной в 75 МГц. Поскольку каждый частотный скачок будет небольшой задержкой для потока данных, передача на основе FHSS осуществляется относительно медленно.
Расширение спектра с прямой последовательностью (DSSS)
В технологии DSSS для передачи радиосигнала по одному каналу шириной 22 МГц без изменения частот используется метод, называемый 11-символьной последовательностью Баркера (Barker). Каждая связь с применением DSSS использует только один канал без каких-либо скачков между частотами. Как показано на рис. 1.3, при DSSS-передаче задействуется большая полоса частот, но меньшая мощность, чем при традиционном сигнале. Цифровой сигнал слева представляет собой традиционную передачу, при которой мощность концентрируется в пределах узкой полосы частот. DSSS-сигнал слева использует то же количество мощности, но распределяет эту мощность на более широкий диапазон радиочастот. Очевидно, что DSSS-канал с шириной 22 МГц является более широким, чем каналы с шириной 1 МГц, используемые в FHSS-системах.
DSSS-передатчик разбивает каждый бит в исходном потоке данных на серии двоичных битовых моделей, называемых чипами, и передает их на приемник, который восстанавливает из чипов поток данных, идентичный исходному.
Поскольку наибольшая помеха, скорее всего, занимает более узкую полосу частот, чем DSSS-сигнал, и каждый бит делится на несколько чипов, приемник обычно может идентифицировать шум и аннулировать его перед декодированием сигнала.
Аналогично другим сетевым протоколам DSSS беспроводная связь осуществляет обмен сообщениями о квитировании (handshaking) в пределах каждого пакета данных для подтверждения того, что приемник может распознать каждый пакет. Стандартная скорость передачи данных в DSSS сети 802.11b составляет 11 Мбит/с. Когда качество сигнала падает, передатчик и приемник используют процесс, называемый динамическим сдвигом скорости (dynamic rate shifting) для ее снижения вплоть до 5,5 Мбит/с. Скорость может снижаться из-за наличия источника электрического шума рядом с приемником или по причине того, что передатчик и приемник расположены слишком далеко друг от друга. Если величина 5 Мбит/с по-прежнему слишком велика для управления связью, скорость падает снова, вплоть до 2 Мбит/с или даже 1 Мбит/с.
Рис. 1.3
Распределение частот
По международному соглашению участок радиочастотного спектра около 2,4 ГГц предполагается резервировать под нелицензированные промышленные, научные и медицинские службы, включая беспроводные сети для передачи данных с расширенным спектром. Однако в разных странах власти принимают несколько отличающиеся частотные диапазоны для точного распределения частот. В табл. 1.1 представлены распределения частот в нескольких зонах.
Таблица 1.1. Распределение нелицензированных частот 2,4 ГГц с расширенным спектром
Регион — Частотный диапазон, ГГц
Северная Америка — 2.4000 2,4835 ГГц
Европа — 2.4000 2,4835 ГГц
Франция — 2,4465 2.4835 ГГц
Испания — 2,445 2,475 ГГц
Япония — 2.471 2,497 ГГц
Любая из стран мира, не включенных в данную таблицу, также использует один из этих диапазонов. Несущественные отличия в распределении частот не являются особо важными (если вы не планируете вести передачу через границу между Францией и Испанией или кем-нибудь, отличающимся в равной степени), поскольку большинство сетей работают целиком в пределах одной страны или региона, а нормальная зона покрытия сигнала обычно лежит в пределах нескольких сотен метров. Существует также достаточное перекрытие между различными национальными стандартами, чтобы позволить одному и тому же оборудованию легально работать в любой точке мира. Вы можете настроить свой сетевой адаптер на другой номер канала, когда находитесь за границей, но почти всегда имеется возможность подключения к сети в пределах диапазона вашего адаптера.
В Северной Америке Wi-Fi-устройства используют 11 каналов. Другие страны авторизуют 13 каналов, в Японии их 14, а во Франции — только 4. К счастью, во всем мире набор номеров каналов один и тот же, поэтому канал № 9 в Нью-Йорке использует в точности такую же частоту, что и канал № 9 в Токио или Париже. В табл. 1.2 представлены каналы различных стран и регионов.
Канада и некоторые другие страны пользуются тем же распределением каналов, что и Соединенные Штаты.
Таблица 1.2. Распределение каналов беспроводной Ethernet
Канал — Частота (МГц) и месторасположение
1 — 2412 (США. Европа и Япония)
2 — 2417 (США, Европа и Япония)
3 — 2422 (США, Европа и Япония)
4 — 2427 (США. Европа и Япония)
5 — 2432 (США, Европа и Япония)
6 — 2437 (США. Европа и Япония)
7 — 2442 (США, Европа и Япония)
8 — 2447 (США, Европа и Япония)
9 — 2452 (США, Европа и Япония)
10 — 2457 (США, Европа. Франция и Япония)
11 — 2462 (США, Европа, Франция и Япония)
12 — 2467 (Европа, Франция и Япония)
13 — 2472 (Европа, Франция и Япония)
14 — 2484 (только Япония)
Если вы не уверены в том, какие каналы используются в той или иной стране, проконсультируйтесь в местном органе управления для получения требуемой информации или используйте каналы № 10 или № 11, которые везде являются легальными.
Заметим, что частота, определенная для каждого из этих каналов, на самом деле является центральной частотой канала шириной 22 МГц. Поэтому каждый канал перекрывает несколько других, расположенных выше и ниже его. Полный диапазон 2,4 ГГц имеет пространство только для трех непересекающихся каналов, поэтому, если ваша сеть работает, скажем, на четвертом канале, а сосед использует пятый или шестой, каждая сеть будет детектировать сигналы из другой как помехи. Обе сети будут работать, но эффективность (отражающаяся в скорости передачи данных) не будет оптимальной.
Для минимизации помех такого рода попытайтесь скоординировать использование каналов с близлежащими сетевыми администраторами. По возможности каждая сеть должна использовать каналы, которые разделены по меньшей мере полосой 25 МГц или шестью каналами. Если вы пытаетесь устранить помехи между двумя сетями, используйте один канал со старшим номером, а другой — с младшим. В случае трех каналов наилучшим выбором будут № 1, 6 и 11, как показано на рис. 1.4. При работе в более чем трех сетях вам придется смириться с неким количеством помех, но можно свести их к минимуму, назначив новый канал в промежутке между имеющейся парой.
Рис. 1.4.
На практике дело обстоит немного проще. Вы можете оптимизировать эффективность вашей сети, держась подальше от канала, который используется кем-либо еще, но даже если вы и ваш сосед находитесь в смежных каналах, сети могут работать практически нормально. Более вероятно, что вы столкнетесь с проблемами помех от других устройств, использующих диапазон 2,4 ГГц, например беспроводных телефонов и микроволновых печей.
Спецификации 802.11 и различные национальные органы государственного регулирования (например, Федеральная комиссия связи в Соединенных Штатах) также устанавливают ограничения на значение мощности передатчика и коэффициента усиления антенны, которые может использовать беспроводное устройство Ethernet. Оно предназначено для ограничения расстояния, на которое может вестись связь, и, следовательно, позволяет большему количеству сетей работать в одних и тех же каналах без помех. Мы поговорим о методах обхода этих ограничений в мощности и расширении диапазона беспроводной сети без нарушения закона ниже.
Процесс передачи данных
Итак, у нас есть набор радиопередатчиков и приемников, которые работают на одних и тех же частотах и используют один и тот же вид модуляции (модуляцией в связи называется метод добавления некоторой информации, например голоса или цифровых данных, в радиоволну). Следующим этапом является отправка через эту радиоаппаратуру некоторых сетевых данных. Чтобы начать, давайте обозначим общую структуру компьютерных данных и методы, которые используются в сети для их передачи из одного места в другое. Это общеизвестная информация, но ее изложение займет у меня всего пару страниц. Тогда вам легче будет понять, как работает беспроводная сеть.
Биты и байты
Как известно, обрабатывающее устройство компьютера может распознавать только два информационных состояния: либо сигнал присутствует на входе устройства, либо его там нет. Эти два условия также обозначаются как 1 и 0, или «включено» и «выключено», или знак и пробел. Каждый пример 1 или 0 называется битом.
Отдельные биты не являются особо полезными, но, когда вы соединяете восемь из них в строку (в байт), можно получить 256 комбинаций. Этого достаточно для присвоения различных последовательностей всем буквам алфавита (как строчным, так и прописным), десяти цифрам от 0 до 9, пробелам между словами и другим символам, например знакам препинания и некоторым буквам, используемым в иностранных алфавитах. Современный компьютер распознает несколько 8-битовых байтов одновременно. По завершении обработки компьютер использует тот же битовый код. Результат может быть выведен на принтер, видеодисплей или канал передачи данных.
Входы и выходы, о которых мы говорим здесь, формируют схему коммуникаций. Аналогично процессору компьютера канал данных может распознавать только один бит в момент времени. Либо сигнал присутствует в линии, либо его нет.
На коротких дистанциях можно отправлять данные по кабелю, который переносит восемь (либо кратное восьми число) сигналов параллельно через отдельные провода. Очевидно, что параллельное подключение может быть в восемь раз быстрее, чем отправка одного бита по отдельному проводу, но эти восемь проводов и стоят в восемь раз дороже одного. Когда вы отправляете данные на длинные дистанции, дополнительная стоимость может стать непомерно высокой. А при использовании имеющихся цепей, например телефонных линий, вы должны найти способ отправки всех восьми битов через один и тот же провод (или иной носитель).
Решением является передача одного бита в момент времени с несколькими дополнительными битами и паузами, определяющими начало каждого нового байта. Такой способ называется последовательным каналом передачи данных, поскольку вы отправляете биты один за другим. Не имеет значения, какую промежуточную среду вы используете для передачи битов. Это могут быть электрические импульсы в проводе, два разных аудиосигнала, последовательности мигающих индикаторов, даже пачка записок, прикрепленных к ногам почтовых голубей. Но у вас должен быть способ преобразования выходных данных компьютера в сигналы, используемые средой передачи, и обратного их преобразования на другом конце.
Проверка ошибок
В идеальной передающей цепи сигнал, поступающий на один конец, будет абсолютно идентичен исходящему. Но в реальном мире практически всегда имеется некая разновидность шума, который может внедряться в чистый исходный сигнал. Шум определяется как нечто, добавляемое к исходному сигналу; он может быть вызван разрядом молнии, помехой от другого коммуникационного канала или неплотного контакта где-нибудь в цепи (например, атакой хищного ястреба на почтовых голубей). Каким бы ни был источник, шум в канале может повредить поток данных. В современной коммуникационной системе биты протекают через цепь предельно быстро — миллионы за каждую секунду, поэтому воздействие шума даже в долю секунды может уничтожить достаточное количество битов, чтобы превратить данные в бессмыслицу.
Это значит, что для любого потока данных необходимо включить проверку ошибок. Во время проверки ошибок в каждый байт добавляется некая разновидность стандартной информации, называемой контрольной суммой. Если приемное устройство обнаруживает, что контрольная сумма отличается от предполагаемой, оно запрашивает передатчик о повторной отправке этого же байта.
Квитирование
Разумеется, компьютер, создающий сообщение или поток данных, не может просто перейти в оперативный режим и начать отправку байтов. Сначала он должен оповестить устройство на другом конце, что готов к отправке, а требуемый адресат — к приему данных. Для реализации этого оповещения серии запросов и откликов квитирования должны сопровождаться полезными данными.
Последовательность запросов может выглядеть следующим образом:
Источник: Эй, точка назначения! У меня есть для тебя кое-какие данные.
Точка назначения: Хорошо, источник, начинай. Я готов.
Источник: Здесь начинаются данные.
Источник: Данные, данные, данные…
Источник: Это было сообщение. Ты его получила?
Точка назначения: Я что-то получила, но, кажется, оно повреждено.
Источник: Начинаю снова.
Источник: Данные, данные, данные…
Источник: Получила на этот раз?
Точка назначения: Да, получила. Готова к приему следующих данных.
Поиск точки назначения
Связь через прямое физическое подключение между источником и точкой назначения не нуждается в добавлении какого-либо вида адреса или маршрутной информации как части сообщения. Сначала вы можете настроить подключение (осуществив телефонный вызов или вставив кабели в коммутатор), но после этого связь сохраняется до тех пор, пока вы не проинструктируете систему о разрыве.
Такой тип подключения хорош для передачи голоса и простых данных, но недостаточно эффективен для цифровых данных в сложной сети, которая обслуживает множество источников и точек назначения, поскольку постоянно ограничивает возможности цепи, даже когда данные через канал не идут.
Альтернативой является отправка вашего сообщения на центральный коммутатор, который хранит его до тех пор, пока связь с точкой назначения не станет возможной. Это называется системой хранения и передачи. Если сеть была правильно разработана под тип данных и размер трафика системы, время ожидания будет незначительным. Если коммуникационная сеть покрывает большую часть территории, вы можете передавать сообщение на один или более промежуточных центров коммутации перед тем, как оно достигнет конечного адреса. Значительное преимущество такого метода заключается в том, что множество сообщений может передаваться по одной и той же цепи по принципу «как только будет возможен доступ».
Чтобы еще более повысить быстродействие сети, вы можете делить сообщения, превышающие по длине некоторое произвольное значение, на отдельные части, называемые пакетами. Пакеты из более чем одного сообщения могут посылаться совместно по одной и той же цепи, комбинироваться с пакетами, содержащими другие сообщения при прохождении через центры коммутации и самостоятельно восстанавливаться в точке назначения. Каждый пакет данных должен содержать следующий набор информации: адрес точки назначения для пакета, порядок следования этого пакета по отношению к другим в исходной передаче и т. п. Часть этой информации сообщается центрам коммутации (куда передавать каждый пакет), а другая — точке назначения (как восстановить данные из пакета обратно в исходное сообщение).
Та же самая схема повторяется каждый раз, когда вы добавляете следующий уровень действия в коммуникационную систему. Каждый уровень может прикреплять дополнительную информацию к исходному сообщению и убирать эту информацию, если необходимость в ней исчезла. В то время, когда сообщение отправляется с портативного компьютера по беспроводной сети через офисную сеть и интернет-шлюз на удаленный компьютер, подключенный к другой сети, дюжина или более информационных дополнений может добавляться и удаляться, перед тем как адресат прочтет исходный текст. Пакет данных с адресом и контрольной информацией в заголовке перед содержимым сообщения, завершающийся контрольной суммой, называется фреймом. Как проводные, так и беспроводные сети разделяют поток данных на фреймы, которые содержат различные формы информации квитирования вместе с полезными данными.
Может оказаться полезным представление этих битов, байтов, пакетов и фреймов как цифровой версии письма, которое отправляется через сложную систему доставки.
1. Вы пишете письмо и кладете его в конверт. Адрес точки назначения расположен на внешней стороне конверта.
2. Вы приносите письмо в отдел доставки на работе, где клерк кладет ваш конверт в большой конверт Express Mail (Экспресс-почта). Большой конверт имеет название и адрес офиса, где работает адресат.
3. Почтовый клерк относит большой конверт на почту, где другой клерк кладет его в мешок с почтой и прикрепляет к мешку клеймо, указывающее месторасположение почты, обслуживающей офис адресата.
4. Меток с почтой отвозят на грузовике в аэропорт, где его грузят в транспортную тару вместе с другими мешками, доставляемыми в тот же город, где находится точка назначения. Транспортная тара имеет ярлык, сообщающий грузчикам, что находится внутри.
5. Грузчики заносят контейнер в самолет.
6. На данном этапе письмо находится внутри вашего конверта, который расположен внутри конверта Express Mail, находящегося в мешке с письмами в контейнере внутри самолета. Самолет летит в другой аэропорт, близ города, где находится точка назначения.
7. В аэропорту назначения наземная команда выгружает контейнер из самолета.
8. Грузчики вынимают мешок из контейнера и помещают его в другой грузовик.
9. Грузовик перевозит мешок на почту, расположенную рядом с офисом адресата.
10. На почте клерк вынимает большой конверт из мешка и вручает его почтальону.
11. Почтальон доставляет большой конверт Express Mail в офис адресата.
12. Служащий в приемной офиса вынимает ваш конверт из конверта Express Mail и относит его конечному адресату.
13. Адресат вскрывает конверт и читает письмо.
На каждом этапе информация, имеющаяся на внешней стороне пакета, служит инструкцией, как обращаться с пакетом, но манипулятора не интересует, что находится внутри. Ни вы, ни лицо, которое в конечном итоге прочтет ваше письмо, не видите ни большой конверт Express Mail, ни мешок с письмами, ни грузовик, ни контейнер, ни самолет, но каждое из этих хранилищ играет важную роль в перемещении вашего письма из одного места в другое.
Вместо конвертов, мешков и контейнеров электронное сообщение использует строки данных для оповещения системы, но в конечном итоге выглядит точно так же. В сетевой модели OSI каждый уровень транспортировки может быть представлен отдельным слоем.
К счастью, сетевое программное обеспечение автоматически добавляет и удаляет все заголовки, адреса, контрольные суммы и иную информацию, поэтому вы и лицо, принимающее ваше сообщение, их не видите. Тем не менее каждый элемент, добавляемый к исходным данным, увеличивает размер пакета, фрейма или иного хранилища. Следовательно, возрастает количество времени, необходимое для передачи данных через сеть. Поскольку номинальная скорость передачи наряду с «полезными» данными включает всю дополнительную информацию, реальная скорость передачи данных через сеть значительно медленнее.
Другими словами, даже если ваша сеть подключается на скорости 11 Мбит/с, реальная скорость передачи данных может примерно достигать лишь 6–7 Мбит/с.
Элементы управления беспроводной сетью 802.11b
Спецификация 802.11b задает путь для движения данных по физическому слою (радиосвязь). Это называется слоем управления доступом к среде — Media Access Control (MAC). MAC управляет интерфейсом между физическим уровнем и остальной сетевой структурой.
Физический уровень
В сети 802.11 радиопередатчик добавляет 144-битный заголовок к каждому пакету, включая 128 битов, которые приемник использует для синхронизации с передатчиком, и 16-битное поле начала фрейма. Затем следует 48-битный заголовок, который содержит информацию о скорости передачи данных, длину данных, содержащихся в пакете, и последовательность проверки ошибок. Этот заголовок называется РHY-заголовком, потому что при связи управляет физическим уровнем.
Поскольку заголовок определяет скорость следующих за ним данных, заголовок синхронизации всегда передается со скоростью 1 Мбит/с. Поэтому, даже если сеть работает на все 11 Мбит/с, эффективная скорость передачи данных будет значительно медленнее. Самое большее, на что вы можете рассчитывать, — это примерно 85 % от номинальной скорости. Разумеется, другие типы дополнений в пакетах данных еще больше снижают реальную скорость.
Такой 144-битный заголовок был унаследован от медленных DSSS-систем и оставлен в спецификации с целью гарантии совместимости 802.11b-устройств со старшими стандартами. Однако на самом деле он не является сколько-нибудь полезным. Поэтому существует опциональная альтернатива использования более короткого 72-битного заголовка синхронизации. С коротким заголовком поле синхронизации имеет 56 бит, комбинированных с 16-битным полем начала фрейма, используемым в длинном заголовке. Заголовок на 72 бита несовместим со старым оборудованием 802.11, но это не имеет значения, пока все узлы в сети распознают формат короткого заголовка. Во всех остальных отношениях короткий заголовок работает так же хорошо, как и длинный.
Сеть тратит 192 мс на передачу длинного заголовка и лишь 96 мс для короткого. Другими словами, короткий заголовок наполовину освобождает каждый пакет от дополнительной информации. Это оказывает значительное влияние на реальную пропускную способность канала, особенно для таких вещей, как потоковое аудио, видео и голосовые интернет-службы.
Некоторые производители используют по умолчанию длинный заголовок, другие — короткий. Обычно длину заголовка можно изменять в конфигурационном программном обеспечении для сетевых адаптеров и точек доступа.
Для большинства пользователей длина заголовка является одной из тех технических деталей, в которых они не разбираются, равно как и в деталях других устройств в сети. Десять лет назад, когда телефонные модемы были наиболее распространенным способом подключения одного компьютера к другому, каждый раз при вызове через модем нам приходилось беспокоиться о настройке «битов данных- и «битов остановки». Возможно, мы никогда и не знали, каким был бит остановки (это количество времени, требуемое старому механическому принтеру «Teletype» для возврата в свободное состояние после отправки или приема каждого байта), но знали, что он должен быть одинаков на обоих концах.
Длина заголовка — похожая разновидность скрытой настройки: она должна быть одинаковой на всех узлах сети, но большинство людей не знают и не заботятся о том, что она означает.
МАС-уровень
МАС-уровень управляет трафиком, движущимся через радиосеть. Он предотвращает коллизии и конфликты данных с использованием набора правил, называемых множественным доступом с контролем несущей и предотвращением конфликтов — Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance (CSMA/CA), и обеспечивает функции защиты, определенные стандартом 802.11b. Когда в сети имеется более одной точки доступа, МАС-уровень связывает каждого сетевого клиента с точкой доступа, которая обеспечивает наилучшее качество сигнала.
Когда более чем один узел в сети одновременно пытается передать данные, CSMA/CA просит один из конфликтующих узлов освободить место и произвести повторную попытку позднее, что позволяет оставшемуся узлу отправить свой пакет. CSMA/CA работает так: когда сетевой узел готов отправить пакет, он производит прослушивание на наличие других сигналов. Если ничего не обнаруживается, узел переходит в режим ожидания на произвольный (но короткий) период времени и затем вновь производит прослушивание. Если сигнал по-прежнему не определяется, CSMA/CA отправляет пакет. Устройство, принимающее пакет, проверяет его целостность, и приемник передает уведомление. Но когда передающий узел не принимает уведомления, CSMA/CA предполагает, что произошла коллизия с другим пакетом, и ожидает в течение более длительного интервала времени, а затем вновь производит попытку.
CSMA/CA также имеет опциональную функцию, которая настраивает точку доступа (мост между беспроводной сетью и базовой проводной) в качестве точки-координатора, предоставляющей приоритет сетевому узлу, с которого пытаются отправить критичные ко времени виды данных, например голос или потоковую информацию.
При подтверждении авторизации сетевого устройства для подключения к сети МАС-уровень может поддерживать два вида аутентификации: открытую аутентификацию и аутентификацию с общим ключом. Когда вы конфигурируете свою сеть, все узлы в сети должны использовать один и тот же вид аутентификации.
Сеть поддерживает все эти хозяйственные функции в МАС-уровне посредством обмена (или попытки обмена) сериями контрольных фреймов перед тем, как разрешает отправку данных. Она также устанавливает несколько функций сетевого адаптера:
— режим питания. Сетевой адаптер поддерживает два режима питания: режим непрерывной готовности и экономичный режим опроса. В случае режима непрерывной готовности радиоприемник всегда находится во включенном состоянии и потребляет обычный объем энергии. В случае экономичного режима опроса радиоаппаратура большую часть времени находится в выключенном состоянии, но периодически опрашивает точку доступа на предмет новых сообщений. Как следует из названия, экономичный режим опроса снижает потребляемый от батарей ток в таких портативных устройствах, как компьютеры и PDA;
— управление доступом. Сетевой адаптер осуществляет управление доступом, предотвращая доступ к сети неавторизованиых пользователей. Сеть 802.11b может использовать две формы управления: SSID (имя сети) и МАС-адрес (уникальная символьная строка, которая идентифицирует каждый сетевой узел). Каждый сетевой узел должен иметь запрограммированный SSID, в противном случае точка доступа не будет связываться с данным узлом. Функциональная таблица МАС-адрес он может ограничивать доступ к радиоаппаратуре, адреса которой имеются в списке;
— WEP-шифрование. Сетевой адаптер управляет функцией шифрования с защитой, эквивалентной проводной, — Wired Equivalent Privacy (WEP). Сеть может использовать 64-битный или 128-битный ключ для шифрования и дешифрования данных, пропускаемых через сеть.
Другие уровни управления
Все дополнительные операции, предусмотренные стандартом 802.11, выполняются на физическом и МАС-уровнях. Уровни выше управляют адресацией и маршрутизацией, целостностью данных, синтаксисом и форматом данных, содержащихся внутри каждого пакета. Для этих уровней не имеет значения, каким образом они перемещают пакеты — по проводам, оптоволоконным линиям или через радиоканал. Поэтому вы можете использовать 802.11b с любым видом сети или сетевого протокола. Одна и та же радиоаппаратура может работать с TCP/IP, Novell NetWare и всеми остальными сетевыми протоколами, интегрированными в Windows. Unix, Mac OS и другие операционные системы в равной степени.
Сетевые устройства
Как только тип радиосвязи и формат данных определены, следующим этапом является настройка сетевой структуры. Каким образом компьютер использует формат данных и радиоаппаратуру для реального обмена данными?
Сети 802.11b включают две категории радиоаппаратуры: станции и точки доступа. Станция представляет собой компьютер или иное устройство, например принтер, подключенное к беспроводной сети через внутренний или внешний беспроводной адаптер сетевого интерфейса.
Точка доступа представляет собой базовую станцию для беспроводной сети и мост между беспроводной и традиционной проводной сетью.
Сетевые адаптеры
Сетевые адаптеры для станций могут иметь несколько физических форм:
Съемные PC-карты, которые вставляются в PCMCIA-разъемы на большинстве портативных компьютеров. Антенны и световые индикаторы состояния в большинстве адаптеров на PC-картах выдвигаются на дюйм (2,54 см) после открытия разъема карты. Это связанно с необходимостью избавится от экранирования корпусом. Другие адаптеры на PC-картах имеют разъемы под внешние антенны;
Внутренние сетевые адаптеры на PCI-картах, которые вставляются в настольный компьютер. Большинство PCI-адаптеров на самом деле являются PCMCIA-разъемами, которые позволяют пользователям вставлять РС-карту в тыльную часть компьютера. Однако некоторые встраиваются прямо в PCI-карты расширения. Как альтернатива разъему на задней панели от Actiontec и некоторых других производителей доступны отдельные PCMCIA-разъемы, вставляющиеся во внешние компьютерные отсеки для приводов на передней панели;
Внешние USB-адаптеры. USB-адаптеры часто являются лучшим выбором, чем PC-карты, поскольку адаптер на конце кабеля практически всегда проще переместить в позицию с лучшим приемом сигнала от ближайшей точки доступа;
Внутренние беспроводные адаптеры, интегрированные в портативные компьютерные. Внутренние адаптеры являются модулями, которые вставляются в материнские платы компьютеров. Они имеют тот же внешний вид, что и внешние PC-карты. Антенны для интегрированной радиоаппаратуры обычно скрыты внутри складывающегося компьютерного корпуса;
Съемные адаптеры для PDA и прочих карманных устройств;
Внутренние сетевые интерфейсы, встроенные в другие устройства типа комплектов интернет-телефонии и офисных или бытовых приборов.
Точки доступа
Точки доступа часто комбинируются с другими сетевыми функциями. Вполне вероятно обнаружить автономную точку доступа, которая просто встраивается в проводную сеть при помощи кабеля данных, но существует также масса иных функций. К общим конфигурациям точки доступа относятся:
Простые базовые станции с мостом к Ethernet-порту для подключения к сети;
Базовые станции, которые включают свитч, хаб или маршрутизатор с одним или более портами проводной Ethernet вместе с беспроводной точкой доступа;
Широкополосные маршрутизаторы, обеспечивающие мост между кабельным модемом или DSL-портом и беспроводной точкой доступа;
Программные точки доступа, в качестве базовой станции использующие один из компьютерных беспроводных сетевых интерфейсных адаптеров;
Распределительные шлюзы, поддерживающие ограниченное количество действующих каналов.
Как показано на рис. 1.5, физическая конструкция точек доступа варьируется от одного производителя к другому. Некоторые выглядят, как промышленные устройства, предназначенные для монтажа вне зоны видимости — в полу- или в малозаметном месте на стене; другие имеют привлекательные «аэродинамические» формы, что позволяет размещать их на поверхности кофейного столика. Характерной особенностью одних являются встроенные антенны, а других — постоянно подключенные короткие вертикальные штыревые антенны, у прочих же по-прежнему сохраняются разъемы для внешних антенн (которые поставляются либо не поставляются с точкой доступа). Независимо от размеров и форм каждая точка доступа имеет радиоустройство, которое отправляет и принимает сообщения и данные между сетевыми станциями и портом Ethernet, подключенным к проводной сети.
Рис. 1.5
Рабочие режимы
Сети 802.11b работают в двух режимах: как Ad-Hoc-сети и как инфраструктурные сети. Как следует из названия, Ad-Hoc-сети обычно являются временными. Ad-Нос-сеть представляет собой автономную группу станций, работающую без подключения к более крупной сети или Интернету. Она содержит две или более беспроводных станции без точек доступа или подключения к остальному миру.
Ad-Hoc-сети также называются одноранговыми и независимыми базовыми наборами служб — Independent Basic Service Sets (IBSS). На рис. 1.6 изображена простая Ad-Hoc-сеть.
Инфраструктурные сети имеют одну или более точек доступа, почти всегда подключенную к проводной сети. Каждая беспроводная станция обменивается сообщениями и данными с точкой доступа, которая передает их на другие узлы в проводной сети. Любая сеть, требующая проводного подключения через точку доступа к принтеру, файловому серверу или интернет-шлюзу, является инфраструктурной. Инфраструктурная сеть изображена на рис. 1.7.
Инфраструктурная сеть только с одной базовой станцией также называется базовым набором служб — Basic Service Set (BSS). Когда беспроводная сеть использует две или более точки доступа, сетевая структура является расширенным набором служб — Extended Service Set (ESS). Помните, как несколькими страницами выше техническое название сетевого ID было упомянуто как SSID? Зы можете также встретить название BSSID, если сеть имеет только одну точку доступа, или ESSID, когда точек две или более.
Рис. 1.6
Работа в сети с более чем одной точкой доступа (расширенный набор служб) создает некоторые дополнительные технические сложности. Во-первых, любая базовая станция должна иметь возможность управлять данными с конкретной станции, даже если последняя находится в зоне действия нескольких точек доступа. Если же во время сетевой сессии станция перемещается или рядом с первой точкой доступа неожиданно возникает некий тип локальной помехи, сеть должна сохранять подключение между точками доступа.
Рис. 1.7
Сеть 802.11b решает эту проблему, связывая клиента только с одной точкой доступа в один момент времени и игнорируя сигналы от других станций. Когда сигнал ослабевает на одной точке и усиливается на другой или объем трафика вынуждает сеть заново сбалансировать нагрузку, сеть повторно связывает клиента с новой точкой доступа, которая может обеспечить приемлемое качество услуги. Если вы находите, что это во многом созвучно с работой роуминга сотовых телефонных систем, вы абсолютно правы; сохраняется даже терминология — в компьютерных сетях данный принцип работы также называется роумингом.
Обобщение
Радиосвязь, структура данных и сетевая архитектура являются тремя основными элементами, формирующими внутреннее строение беспроводной Ethernet-сети 802.11Ь. Аналогично компонентам большинства других сетей (и в данном контексте большинства инженерного оборудования) эти элементы должны быть полностью понятны — если в сети пользователи могут отправлять и принимать сообщения, читать файлы и выполнять иные операции, они не должны беспокоиться о малозначащих деталях.
Разумеется, в данном случае предполагается, что сеть всегда работает так, как нужно, и никому из пользователей не приходится звонить в справочную службу с вопросом, почему они не могут прочесть свои электронные письма.
Теперь, когда вы прочитали эту главу, вы больше узнали о том, как беспроводная сеть передает сообщения из точки в точку, и наверняка поймете службу поддержки, которая попросит вас удостовериться, что вы используете канал № 11, что необходимо изменить длину своего заголовка синхронизации или что ваш адаптер работает в инфраструктурном режиме.
Примечания:
Очевидно, автор ошибся. Для контроля корректности принятого байта используется проверка четности, контрольная сумма применяется для проверки блоков (групп байтов), поскольку размер контрольной суммы будет не менее байта и ее тоже нужно передавать. — Прим. науч. ред.
(англ. Wireless Fidelity — «беспроводная точность») -стандарт на оборудование Wireless LAN.
Разработан консорциумом Wi-Fi Alliance на базе стандартовIEEE 802.11, «Wi-Fi» — торговая марка «Wi-Fi Alliance». Технологию назвалиWireless-Fidelity (дословно «беспроводная точность») по аналогии с Hi-Fi.
Установка Wireless LAN рекомендовалась там, где развёртываниекабельной системы было невозможно или экономически нецелесообразно. В нынешнеевремя во многих организациях используется Wi-Fi, так как при определенныхусловиях скорость работы сети уже превышает 100 Мбит/сек. Пользователи могутперемещаться между точками доступа по территории покрытия сети Wi-Fi.
Мобильные устройства (КПК, смартфоны и ноутбуки), оснащённыеклиентскими Wi-Fi приёмо-передающими устройствами, могут подключаться клокальной сети и получать доступ в Интернет через точки доступа или хотспоты.
История
Wi-Fi был создан в 1991 NCR Corporation/AT&T(впоследствии — Lucent и Agere Systems) в Ньивегейн, Нидерланды. Продукты,предназначавшиеся изначально для систем кассового обслуживания, были выведенына рынок под маркой WaveLAN и обеспечивали скорость передачи данных от 1 до 2Мбит/с. Вик Хейз (Vic Hayes) — создатель Wi-Fi — был назван «отцом Wi-Fi» инаходился в команде, участвовавшей в разработке таких стандартов, как IEEE802.11b, 802.11a и 802.11g. В 2003 Вик ушёл из Agere Systems. Agere Systems несмогла конкурировать на равных в тяжёлых рыночных условиях, несмотря на то, чтоеё продукция занимала нишу дешёвых Wi-Fi решений. 802.11abg all-in-one чипсетот Agere (кодовое имя: WARP) плохо продавался, и Agere Systems решила уйти срынка Wi-Fi в конце 2004 года.
Принцип работы
Обычно схема Wi-Fi сети содержит не менее одной точкидоступа и не менее одного клиента. Также возможно подключение двух клиентов врежиме точка-точка, когда точка доступа не используется, а клиенты соединяютсяпосредством сетевых адаптеров «напрямую». Точка доступа передаёт свойидентификатор сети (SSID) с помощью специальных сигнальных пакетов на скорости0.1 Мбит/с каждые 100 мс. Так что 0.1 Мбит/с — наименьшая скорость передачиданных для Wi-Fi. Зная SSID сети, клиент может выяснить, возможно ли подключениек данной точке доступа. При попадании в зону действия двух точек доступа сидентичными SSID, приёмник может выбирать между ними на основании данных обуровне сигнала. Стандарт Wi-Fi даёт клиенту полную свободу при выборе критериевдля соединения. Более подробно с принципом работы можно познакомиться вофициальном тексте стандарта.
Преимущества Wi-Fi
* Позволяетразвернуть сеть без прокладки кабеля, может уменьшить стоимость развёртывания ирасширения сети. Места, где нельзя проложить кабель, например, вне помещений ив зданиях, имеющих историческую ценность, могут обслуживаться беспроводнымисетями.
* Wi-Fi-устройствашироко распространены на рынке. А устройства разных производителей могутвзаимодействовать на базовом уровне сервисов.
* Wi-Fi — этонабор глобальных стандартов. В отличие от сотовых телефонов, Wi-Fi оборудованиеможет работать в разных странах по всему миру.
Недостатки Wi-Fi
* Частотныйдиапазон и эксплуатационные ограничения в различных странах неодинаковы; вомногих европейских странах разрешены два дополнительных канала, которыезапрещены в США; В Японии есть ещё один канал в верхней части диапазона, адругие страны, например Испания, запрещают использование низкочастотныхканалов. Более того, некоторые страны, например Италия, требуют регистрациивсех Wi-Fi сетей, работающих вне помещений, или требуют регистрацииWi-Fi-оператора.
* Высокое посравнению с другими стандартами потребление энергии, что уменьшает время жизнибатарей и повышает температуру устройства.
* Самый популярныйстандарт шифрования WEP может быть относительно легко взломан[источник?] дажепри правильной конфигурации (из-за слабой стойкости алгоритма). Несмотря на то,что новые устройства поддерживают более совершенный протокол шифрования данныхWPA, многие старые точки доступа не поддерживают его и требуют замены. Принятиестандарта IEEE 802.11i (WPA2) в июне 2004 сделало доступной более безопаснуюсхему, которая доступна в новом оборудовании. Обе схемы требуют более стойкийпароль, чем те, которые обычно назначаются пользователями. Многие организациииспользуют дополнительное шифрование (например VPN) для защиты от вторжения.
* Wi-Fi имеютограниченный радиус действия. Типичный домашний Wi-Fi маршрутизатор стандарта802.11b или 802.11g имеет радиус действия 45 м в помещении и 90 м снаружи.Микроволновка или зеркало, расположенные между устройствами Wi-Fi, ослабляютуровень сигнала. Расстояние зависит также от частоты.
* Наложениесигналов закрытой или использующей шифрование точки доступа и открытой точкидоступа, работающих на одном или соседних каналах может помешать доступу коткрытой точке доступа. Эта проблема может возникнуть при большой плотноститочек доступа, например, в больших многоквартирных домах, где многие жильцыставят свои точки доступа Wi-Fi.
* Неполнаясовместимость между устройствами разных производителей или неполноесоответствие стандарту может привести к ограничению возможностей соединения илиуменьшению скорости.
* Уменьшениепроизводительности сети во время дождя.
* Перегрузкаоборудования при передаче небольших пакетов данных из-за присоединения большогоколичества служебной информации.
* Малаяпригодность для работы приложений использующих медиа-потоки в реальном времени(например протокол RTP, применяемый в IP-телефонии): качество медийного потоканепредсказуемо из-за возможных высоких потерь при передаче данных,обусловленных целым рядом неконтролируемых пользователем факторов (атмосферныепомехи, ландшафт и иное, в частности перечисленное выше). Несмотря на данныйнедостаток, выпускается масса VoIP оборудования на базе устройств 802.11bg,которое ориентировано в том числе и на корпоративный сегмент: однако вбольшинстве случаев документация к подобным устройствам содержит оговорку,гласящую, что качество связи определяется устойчивостью и качеством радиоканала.
Коммерческоеиспользование Wi-Fi
Коммерческий доступ к сервисам на основе Wi-Fiпредоставляется в таких местах, как интернет-кафе, аэропорты и кафе по всемумиру (обычно эти места называют Wi-Fi-кафе), однако их покрытие можно считатьточечным по сравнению с сотовыми сетями:
* Ozone иOzoneParis Во Франции. В сентябре 2003 года Ozone начала развёртывание сетиOzoneParis через The City of Lights. Конечная цель — создание централизованнойсети Wi-Fi, полностью покрывающей Париж. Основной принцип Ozone PervasiveNetwork заключается в том, что это сеть национального масштаба.
* WiSETechnologies предоставляет коммерческий доступ в аэропортах, университетах, инезависимых кафе на территории США.
* T-Mobileобеспечивает работу хотспотов для сети Starbucks в США и Великобритании, атакже более 7500 хотспотов в Германии.
* Pacific CenturyCyberworks обеспечивает доступ в магазинах Pacific Coffee в Гонконге.
* Columbia RuralElectric Association пытается развернуть сеть 2.4 GHz Wi-Fi на территорииплощадью 9,500 км², расположенной между округами Уалла-Уалла и Колумбия в штатеВашингтон и Юматилла, Орегон; В список других крупных сетей в США также входят:Boingo, Wayport и iPass.
* Sify, ИндийскийИнтернет-провайдер, установил 120 точек доступа в Бангалоре, в отелях, галереяхи правительственных учреждениях.
* Vex имеетбольшую сеть хотспотов, расположенную по всей территории Бразилии. TelefónicaSpeedy WiFi начала предоставлять свои сервисы в новой растущей сети,распространившейся на территорию штата São Paulo.
* BT Openzoneвладеет многими хотспотами в Великобритании, работающими в McDonald»s, и имеетроуминговое соглашение с T-Mobile UK и ReadyToSurf. Их клиенты также имеютдоступ к хотспотам The Cloud.
* Netstopобеспечивает доступ в Новой Зеландии.
* Компания GoldenTelecom осуществляет поддержку самой большой в мире городской Wi-Fi сети вМоскве, а также предоставляет свои каналы связи для реализации проекта Яндекс.Wi-Fi (). Каналы доступа к проводной сети обеспечивает крупнейший московскийпровайдер Корбина Телеком
* Компания EarthLinkпланирует в третьем квартале 2007 года полностью подключить Филадельфию (США) кбеспроводной сети Интернет. Это будет первый город-мегаполис в США, которыйбудет полностью охвачен Wi-Fi. Стоимость будет в пределах 20-22 доллара в месяцпри скорости подключения 1 Мбит/сек. Для малоимущих жителей Филадельфиистоимость будет составлять 12-15 долларов в месяц. В настоящее время центргорода и прилегающие к нему районы уже подключены. Подключение остальныхрайонов будет производиться по мере установки передатчиков.
Беспроводныетехнологии в промышленности
Для использования в промышленности технологии Wi-Fiпредлагаются пока ограниченным числом поставщиков. Так Siemens Automation &Drives предлагает Wi-Fi решения для своих контроллеров SIMATIC в соответствиисо стандартом IEEE 802.11g в свободном ISM-диапазоне 2,4-ГГц и обеспечивающеммаксимальную скорость передачи 11 Мбит/с. Данные технологии применяются восновном для управления движущимися объектами и в складской логистике, а такжев тех случаях, когда по какой-либо причине невозможно прокладывать проводныесети Ethernet.
Wi-Fi и телефонысотовой связи
Некоторые считают, что Wi-Fi и подобные ему технологии современем могут заменить сотовые сети, такие как GSM. Препятствиями для такогоразвития событий в ближайшем будущем являются отсутствие роуминга ивозможностей аутентификации (см. 802.1x, SIM-карты и RADIUS), ограниченностьчастотного диапазона и сильно ограниченный радиус действия Wi-Fi. Болееправильным выглядит сравнение Wi-Fi с другими стандартами сотовых сетей, такихкак UMTS или CDMA.
Тем не менее, Wi-Fi идеален для использования VoIP вкорпоративных сетях или в среде SOHO. Первые образцы оборудования были доступныуже в начале 90-х, однако не поступали в коммерческую эксплуатацию до 2005года. Тогда компании Zyxel, UT Starcomm, Samsung, Hitachi и многие другиепредставили на рынок VoIP Wi-Fi телефоны по «разумным» ценам. В 2005 ADSL ISPпровайдеры начали предоставлять услуги VoIP своим клиентам (напримернидерландский ISP XS4All). Когда звонки с помощью VoIP стали очень дешёвыми, азачастую вообще бесплатными, провайдеры, способные предоставлять услуги VoIP,получили возможность открыть новый рынок — услуг VoIP. GSM телефоны синтегрированной поддержкой возможностей Wi-Fi и VoIP начали выводиться нарынок, и потенциально они могут заменить проводные телефоны.
В настоящий момент непосредственное сравнение Wi-Fi исотовых сетей нецелесообразно. Телефоны, использующие только Wi-Fi, имеют оченьограниченный радиус действия, поэтому развёртывание таких сетей обходится оченьдорого. Тем не менее, развёртывание таких сетей может быть наилучшим решениемдля локального использования, например, в корпоративных сетях. Однакоустройства, поддерживающие несколько стандартов, могут занять значительную долюрынка.
Международные проекты
Другая бизнес-модель состоит в соединении уже имеющихсясетей в новые. Идея состоит в том, что пользователи будут разделять свойчастотный диапазон через персональные беспроводные роутеры, комплектующиесяспециальным ПО. Например FON — испанская компания, созданная в ноябре 2005. Онанамеревается стать самой большой сетью хотспотов в мире к концу 2006 с 30 000точками доступа. Пользователи делятся на три категории:
* linus -выделяющие бесплатный доступ в Интернет,
* bills -продающие свой частотный диапазон,
* aliens -использующие доступ через bills.
Таким образом, система аналогична пиринговым сервисам.Несмотря на то, что FON получает финансовую поддержку от таких компаний, какGoogle и Skype, лишь со временем будет ясно, будет ли эта идея действительноработать.
Сейчас у этого сервиса есть три основные проблемы. Перваязаключается в том, что для перехода проекта из начальной стадии в основнуютребуется больше внимания со стороны общественности и СМИ. Нужно такжеучитывать тот факт, что предоставление доступа к вашему Интернет-каналу другимлицам может быть ограничено вашим договором с интернет-провайдером. ПоэтомуИнтернет-провайдеры будут пытаться защитить свои интересы. Так же, скореевсего, поступят звукозаписывающие компании, выступающие против свободногораспространения MP3. И в третьих, программное обеспечение FON всё ещё находитсяв стадии бета-тестирования, и остаётся только ждать, когда будет решенапроблема безопасности.
Wi-Fi в игровойиндустрии
* Wi-Fi совместимс игровыми консолями и КПК и позволяет вести сетевую игру через любую точкудоступа.
* Все игровыеконсоли седьмого поколения имеют поддержку стандартов Wi-Fi IEEE 802.11g.
* Sony PSP имеетподдержку беспроводной сети, которая включается нажатием одной кнопки, длясоединения с Wi-Fi хотспотами или других беспроводных соединений.
Некоммерческоеиспользование Wi-Fi
Пока коммерческие сервисы пытаются использовать существующиебизнес-модели для Wi-Fi, многие группы, сообщества, города, и частные лицастроят свободные Wi-Fi сети, часто используя общее пиринговое соглашение длятого, чтобы сети могли свободно взаимодействовать друг с другом.
Многие муниципалитеты объединяются с локальнымисообществами, чтобы расширить свободные Wi-Fi сети. Некоторые группы строятсвои Wi-Fi сети, полностью основанные на добровольной помощи и пожертвованиях.
Для получения более подробной информации смотрите разделсовместные беспроводные сети, где можно также найти список свободных Wi-Fiсетей, расположенных по всему миру (см. также Бесплатные точки доступа Wi-Fi вМоскве).
OLSR (en) — один из протоколов, используемых для созданиясвободных сетей. Некоторые сети используют статическую маршрутизацию, другиеполностью полагаются на OSPF. В Израиле разрабатывается протокол WiPeer длясоздания бесплатных P2P-сетей на основе Wi-Fi.
В Wireless Leiden разработали собственное программноеобеспечение для маршрутизации под названием LVrouteD для объединения Wi-Fiсетей, построенных на полностью беспроводной основе. Бо́льшая часть сетейпостроена на основе ПО с открытым кодом, или публикуют свою схему под открытойлицензией. См. например «WiFi Liberator» (превращает любой ноутбук сустановленной MAC OS Х и Wi-Fi-модулем в открытый узел Wi-Fi-сети).
Некоторые небольшие страны и муниципалитеты уже обеспечиваютсвободный доступ к Wi-Fi хотспотам и доступ к Интернету через Wi-Fi по местужительства для всех. Например, Королевство Тонга или Эстония, которые имеютбольшое количество свободных Wi-Fi хотспотов по всей территории страны. ВПариже, OzoneParis предоставляет свободный доступ в Интернет неограниченновсем, кто способствует развитию Pervasive Network, предоставляя крышу своегодома для монтажа Wi-Fi сети. Unwire Jerusalem — это проект установки свободныхточек доступа Wi-Fi в крупных торговых центрах Иерусалима. Многие университетыобеспечивают свободный доступ к Интернет через Wi-Fi для своих студентов,посетителей и всех, кто находится на территории университета.
Некоторые коммерческие организации, такие как Panera Bread,предоставляют свободный доступ к Wi-Fi постоянным клиентам. McDonald’sCorporation тоже предоставляют доступ к Wi-Fi под брендом «McInternet». Этотсервис был запущен в ресторане в Оук-Брук, Иллинойс; он также доступен вомногих ресторанах в Лондоне.
Тем не менее, есть и третья подкатегория сетей, созданных сообществамии организациями, такими как университеты, где свободный доступ предоставляетсячленам сообщества, а тем, кто в него не входит, доступ предоставляется наплатной основе. Пример такого сервиса — сеть Sparknet в Финляндии. Sparknetтакже поддерживает OpenSparknet — проект, в котором люди могут делать своисобственные точки доступа частью сети Sparknet, получая от этого определённуювыгоду.
В последнее время коммерческие Wi-Fi провайдеры строятсвободные Wi-Fi хотспоты и хотзоны. Они считают, что свободный Wi-Fi-доступпривлечёт новых клиентов и инвестиции вернутся.
Российский Wi-FiАльянс
* 5 октября 2008года был создан Российский Wi-Fi Альянс (Wi-Fi Alliance), объединяющий всех Wi-Fi провайдеров , предоставляющих эту услугу на бесплатной основе. Главнымотличием проекта является объединение только бесплатных Wi-Fi хотспотов.
* Все провайдеры иоператоры, состоящие в Wi-Fi Альянсе помечают свои зоны специальным стикером»Бесплатный Wi-Fi здесь».
* Информацию поточкам доступа в разных городах можно найти на официальном сайте
Wi-Fi и ПО
* ОС семейства BSD(FreeBSD, NetBSD, OpenBSD) могут работать с большинством адаптеров, начиная с1998 года. Драйверы для чипов Atheros, Prism, Harris/Intersil и Aironet (отсоответствующих производителей Wi-Fi устройств) обычно входят в ОС BSD начинаяс версии 3. Darwin и Mac OS X, несмотря на частичное совпадение с FreeBSD,имеют свою собственную, уникальную реализацию. В OpenBSD 3.7, было включенобольше драйверов для беспроводных чипов, включая RealTek RTL8180L, RalinkRT25x0, Atmel AT76C50x, и Intel 2100 и 2200BG/2225BG/2915ABG. Благодаря этому частичноудалось решить проблему нехватки открытых драйверов беспроводных чипов дляOpenBSD. Возможно некоторые драйверы, реализованные для других BSD-систем,могут быть перенесены, если они ещё не были созданы. NDISwrapper также доступендля FreeBSD.
* GNU/Linux:Начиная с версии 2.6, поддержка некоторых Wi-Fi устройств появиласьнепосредственно в ядре Linux. Поддержка для чипов Orinoco, Prism, Aironet,Atmel, Ralink включена в основную ветвь ядра, чипы ADMtek и Realtek RTL8180Lподдерживаются как закрытыми драйверами производителей, так и открытыми,написанными сообществом. Intel Calexico поддерживаются открытыми драйверами,доступными на SourceForge.net. Atheros поддерживается через открытые проекты.Поддержка других беспроводных устройств доступна при использовании открытогодрайвера NDISwrapper, который позволяет Linux-системам, работающим накомпьютерах с архитектурой Intel x86, «оборачивать» драйвера производителя дляMicrosoft Windows для прямого использования. Известна по крайней мере одна коммерческаяреализация этой идеи. FSF создало список рекомендуемых адаптеров, болееподробную информацию можно найти на сайте Linux wireless.
* Существуетдовольно большое количество Linux‐based прошивок для беспроводныхроутеров, распространяемых под лицензией GNU GPL. К ним относятся такназываемая «прошивка от Олега», FreeWRT, OpenWRT, X-WRT, DD-WRT и т. д. Какправило, они поддерживают гораздо больше функций, чем оригинальные прошивки.Необходимые сервисы легко добавляются путём установки соответствующих пакетов.Список поддерживаемого оборудования постоянно растёт.
* В ОС семействаMicrosoft Windows поддержка Wi-Fi обеспечивается, в зависимости от версии, либопосредством драйверов, качество которых зависит от поставщика, либо средствамисамой Windows.
o Ранниеверсии Windows, такие как Windows 2000 и младше, не содержат встроенных средствдля настройки и управления, и тут ситуация зависит от поставщика оборудования.
o MicrosoftWindows XP поддерживает настройку беспроводных устройств. И хотя первоначальнаяверсия включала довольно слабую поддержку, она значительно улучшилась с выходомService Pack 2, а с выходом Service Pack 3 была добавлена поддержка WPA2.
o MicrosoftWindows Vista содержит улучшенную по сравнению с Windows XP поддержку Wi-Fi.
o MicrosoftWindows 7 поддерживает все современные на момент её выхода беспроводныеустройства и протоколы шифрования.
Законный статус
Законный статус Wi-Fi различен в разных странах. В СШАдиапазон 2.5 ГГц разрешается использовать без лицензии, при условии, чтомощность не превышает определенную величину, и такое использование не создаетпомех тем, кто имеет лицензию.
В России использование Wi-Fi без разрешения на использованиечастот от Государственной комиссии по радиочастотам (ГКРЧ) возможно дляорганизации сети внутри зданий, закрытых складских помещений и производственныхтерриторий . Для легального использования внеофисной беспроводной сети Wi-Fi(например, радиоканала между двумя соседними домами) необходимо получениеразрешения на использование частот. Действует упрощенный порядок выдачиразрешений на использование радиочастот в полосе 2400-2483,5 МГц (стандарты802.11b и 802.11g), для получения такого разрешения не требуется частноерешение ГКРЧ. Для использования радиочастот в других диапазонах, в частности 5ГГц (стандарт 802.11a), необходимо предварительно получить частное решение ГКРЧ. В 2007 году ситуация изменилась с выходом документа: «Постановлениеот 25 июля 2007 г. N 476 О внесении изменений в постановление ПравительстваРоссийской Федерации от 12 октября 2004 г. # 539 «О порядке регистрациирадиоэлектронных средств и высокочастотных устройств» . Вкратцепостановление изложено тут: , где из списка оборудования, подлежащего регистрациишестнадцатым пунктом исключено: Пользовательское (оконечное) оборудованиерадиодоступа (беспроводного доступа) в полосе радиочастот 2400-2483,5 МГц смощностью излучения передающих устройств до 100 мВт включительно. Но,манипулируя неявным определением «оконечное оборудование» (так как оконечнымоборудованием так же может считаться и сетевой концентратор конечноймагистральной точки) некоторые представители региональных ГКРЧ, являясьодновременно и провайдерами услуг связи в отдельных регионах РФ, обращаютизменения Постановления N 476 в удобную себе сторону.[источник?]
За нарушение порядка использования радиоэлектронных средствпредусматривается ответственность по статьям 13.3 и 13.4 Кодекса РоссийскойФедерации об административных правонарушениях (КоАП РФ) . Так, в июле 2006года несколько компаний в Ростове-на-Дону были оштрафованы за эксплуатациюоткрытых сетей Wi-Fi (хот-спотов) . Совсем недавно Федеральная служба понадзору в сфере массовых коммуникаций, связи и охраны культурного наследияиздало новое разъяснение использования и регистрации всех устройств, использующихWi-Fi . Позднее оказалось, что существует комментарий Россвязьохранкультуры, который частично опровергает недоразумения, развитые сетевыми СМИ.
На территории Украины использование Wi-Fi без разрешенияУДЦР (Український державний центр радіочастот) возможно лишь в случаеиспользования точки доступа со стандартной всенаправленной антенной (
(с) Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Статьи и Лайфхаки
Такая интересная и полезная штука, как WI-FI, изобретена сравнительно недавно – в 1991 году в Нидерландах. Сначала название звучало как HI-FI и расшифровывалось «высокая точность». Спустя время, имя перефразировали на «беспроводная точность». Сейчас от расшифровки изобретения отказались, оно просто используется краткой аббревиатурой. Данная точка доступа популярна и незаменима практически в каждом уголке мира.
Что же такое вай-фай в мобильном телефоне? Это беспроводное соединение с интернетом, которое происходит на основе радиосигналов. То есть, сам вай-фай поступает на другие аппараты с помощью маршрутизатора (роутера). Чем больше людей подключаются, тем меньшая скорость передачи данных.
Где найти вай-фай и как к нему подключится
Зачастую многие заведения предоставляют такую услугу, как беспроводная сеть, бесплатно. Кафетерии привлекают занятых людей, которые обедают и работают в сети, не отрываясь от телефонов, ноутбуков. Для студентов это также халявное спасение: скачал реферат, распечатал – и уже готов к семинару.
В таких заведениях легко узреть значок, заманивающий беспроводным интернетом. Подключится очень легко: нужно зайти в настройки телефона, включить WI-FI (в некоторых он именуется как «WLAN»). После этого следует зайти в «беспроводные сети», отобразится перечень всех устройств, которые видит ваш телефон и может подключиться. Бывают сети, защищённые паролем. Его нужно ввести, и доступ будет сразу разрешён.
Подключиться можно и различных торговых центрах, например, а также дома, если установлен роутер.
Плюсы и минусы беспроводного подключения
Из плюсов:
- Не имеет значения местоположение – то ли дом, офис, любимый кафетерий.
- Масштабность зоны, возможность передвижения.
- Низкая излучаемость устройства.
- Высокая передача данных, при этом экономия мобильного интернета.
Из минусов:
- Пароль, который ограничивает доступ к сети.
- Если точка доступа превышает 100 мВт, тогда нужна обязательная регистрация.
- Опытные хакеры легко могут взломать защиту.
- Телефоны, которые используют только Wi-Fi, имеют небольшой радиус действия сети.
- На качество соединения влияют посторонние предметы (стены, мебель, транспорт).
На сегодняшний день, пожалуй, уже не встретишь человека, который не пользуется компьютером или не имеет ПК у себя дома. Кроме того, все больше сервисов, программ, необходимых для работы и отдыха, работают при подключении к сети internet.
Также в последнее время все более популярной становится ситуация, когда в квартире, доме или офисе имеется не один аппарат, а несколько (ПК, планшеты, коммуникаторы, смартфоны, др.), каждый из которых требует своего отдельного подключения к сети.
Возможность подключить несколько устройств к сети internet, имея при этом одну точку входного сигнала от провайдера, осуществляется в настоящее время при помощи роутера или маршрутизатора.
Сам по себе маршрутизатор представляет сетевое устройство, предназначением которого является передача пакетных данных между сопряженными с ним устройствами и точкой доступа – поставщиком услуги. Кроме того, более дорогие маршрутизаторы оснащаются целым рядом дополнительных функций, среди которых:
- возможность установки ограничений на доступ к потенциально опасным для ПО сайтам;
- возможность подключения межсетевого экрана;
- возможность зашифровать доступ к сети и распределение трафика;
- упорядоченное распределение трафика по точкам доступа, др.
Стандартный роутер, который часто можно встретить, как в частном доме, так и в офисе компании, общественных местах, представляет собой небольшое по своим габаритам оборудование, состоящее из аппаратного блока, антенны для передачи Wi-Fi сигнала, блока питания для подключения к электросети, коммутационных шнуров (патч-корды).
Фото – Комплектация и подключение роутера
Стандартный маршрутизатор способен организовать сеть, подключив в нее 4 ПК посредством проводной связи, а также 5-10 устройств, для которых будут выделены каналы Wi-Fi сигналов. Однако, специалисты не рекомендуют полностью загружать маршрутизатор, особенно, если это не дорогая модель данного устройства. В противном случае роутер может подвисать, не выдерживая больших нагрузок.
Некоторые модели маршрутизаторов могут оснащаться USB портами для подключения к ним флеш-носителя или жесткого диска. Эта особенность позволит использовать аппаратуру как файловый сервер, принт сервер и т.д. Кроме того, отдельные модели могут похвастаться также поддержкой функции 3G модемов.
На что стоит обратить внимание
При выборе роутера стоит учитывать следующие особенности, рабочие параметры данного оборудования:
- для организации домашнего подключения или сети для небольшого офиса достаточно будет обычного (непрофессионального) роутераиз среднего ценового диапазона;
- необходима поддержка устройствами стандартов IEEE 802.11g и IEEE 802.11n обеспечит скорость передачи данных посредством Wi-Fi до 600 Мбит/с;
- установка должна поддерживать PPTP или L2TP, что обеспечит доступ к internet-коммуникациям практически любого провайдера.
Принцип работы беспроводного вай фай маршрутизатора
Принцип работы оборудования основан на получении и преобразовании адреса получателя, который «прописан» в заголовке пакета информации для ее передачи, далее посредством таблицы маршрутизации определяется путь, по которому адресуется информация. В том случае, если таблицей маршрутизации не предусмотрен какой-либо адрес, информация не принимается, отбрасывается.
Фото – Пример работы сети пользователей с маршрутизатором
На практике существуют некоторые другие системы передачи данных на сопряженные с роутером устройства. Например, использование адреса отправителя или протоколов верхних уровней заголовков. Не редки также случаи, когда за основу работы маршрутизатора принята передача адресов как отправителя, так и получателя, а также фильтрация транзитного потока передаваемых данных.
Как установить Wi-Fi маршрутизатор: пошаговая инструкция
Для того, чтобы самостоятельно подключить и настроить роутер, необходимо проделать следующие действия:
- Первое, что делают для установки оборудования, — это подключают все коммуникации от маршрутизатора к ПК и к блоку передачи интернет-сигнала от провайдера. Для этого в разъем под названием WAN вставляют кабель интернета, а в один из оставшихся портов вставляют кабель, комплектующийся с роутером, другой его конец предназначается для разъема Ethernet на задней панели ПК. После этого включают питание аппарата.
- Далее переходят к настройке программного обеспечения роутера. Настройка оборудования не является типовой и может отличаться в зависимости от модели маршрутизатора и настроек соединения от провайдера. Настройку можно осуществлять через любой установленный на компьютере браузер (Google Chrome, Opera, Internet Explorer, др.). Для этого необходимо зайти в административный интерфейс устройства посредством ввода в адресную строку браузера комбинации цифр: 192.168.1.1. После нажатия клавиши «Enter» должно выскочить окно администрации оборудования. Если этого не происходит, то следует проверить подключение кабеля, убедиться, что подключение запущена, после этого повторить попытку.
- Следующий шаг – непосредственно настройка Wi-Fi подключения. Если роутер оснащен функцией быстрой настройки, то необходимо запустить службу «Quick Setup» и следовать подсказкам мастера установки. Среди этапов настройки будет выбор следующих параметров: — тип предпочитаемого соединения;
— тип подключения к интернету;
- Далее необходимо подключить непосредственно сам модуль Wi-Fi. Для этого мастер установки предлагает следующее меню.
Фото — Модуль подключения Wi-Fi сигнала
После проделанных шагов интернет соединение должно уже работать. Однако, если скорость интернета занижена или происходят постоянные потери сигнала, специалисты рекомендуют выбрать какой-нибудь конкретный канал (от 1 до 13), сохранив настройки. Также стоит позаботиться о пароле доступа к сигналу подключаемого роутера. В противном случае возможны несанкционированные подключения, что также будет занижать трафик и делать работу маршрутизатора более медленной.
После того, как роутер подключен и настроен, остается лишь подключить работу сетевой карты на ПК или ноутбуке и пользоваться работой устройства с internet. На ноутбуке необходимо убедиться, что нажата специальная клавиша, включающая режим Wi-Fi. Если данная операция выполнена, то необходимо выполнить подключение устройства к сети.
Фото – Индикатор работы сети
Для этого на панели инструментов рабочего стола на иконке сети необходимо нажать правой кнопкой мыши, из раскрывшегося меню выбрать название установленной сети, нажать кнопку «Подключиться».
Фото – Контекстное меню с установленными интернет-сетями на устройстве
Подключение подобным образом производится для ОС Windows 8, для остальных систем включение устройства в работу производится по подобной схеме.
Сколько стоит роутер для компьютера
На сегодняшний день рынок электроники и компьютерной техники предлагает своим клиентам широкий выбор маршрутизаторов, разнящихся друг от друга как фирмой-производителем, так некоторыми функциональными особенностями устройства. Это могут быть роутеры для домашней сети с немногочисленными сопряженными устройствами или оборудование промышленного назначения для обеспечения доступа к internet для общественных мест, крупных офисов. Соответственно, учитывая функциональные возможностей аппарата, стоимость устройств будет разниться в разы. Посетив магазин или интернет-магазин электротоваров, клиент может выбрать для себя соответствующее оборудование, которое будет отвечать предъявляемым к нему требованиям. При этом, ему необходимо будет внести сумму денег в пределах от 1 тыс. руб. за стандартную модель до более 25 тыс. руб. за профессиональные многофункциональные устройства.