فناوری وای‌فای چطور کار می‌کند؟ هرآنچه که باید درباره وای فای بدانیم

اگر اخیرا در یک فرودگاه، کافی شاپ، کتابخانه یا هتل بوده باشید، احتمال این که در وسط یک شبکه وای‌فای قرار گرفته باشید زیاد است. افراد زیادی از شبکه‌سازی بی‌سیم که همچنین شبکه‌سازی 802.11 یا وای‌فای نامیده می‌شود برای اتصال کامپیوترهای خود در خانه استفاده می‌کنند و بعضی از شهرها در تلاش هستند به کمک این فناوری امکان استفاده از اینترنت رایگان یا با هزینه کم را برای شهروندان خود فراهم کنند.

شبکه‌سازی بی‌سیم در آینده نزدیک ممکن است بسیار گسترده شود تا بتوانید تقریبا بدون استفاده از سیم در هر محل و در هر زمانی به اینترنت دسترسی داشته باشید.

وای‌فای مزایای زیادی دارد. راه‌اندازی شبکه‌های بی‌سیم ساده و کم هزینه است. آن‌ها همچنین به چشم نمی‌آیند، مگر این که به دنبال مکانی برای تماشای فیلم‌هایی که استریم می‌شوند روی تبلت خود بگردید، وگرنه زمانی که در یک محدوده هات اسپات قرار دارید اصلا متوجه آن نمی‌شوید.

در این مقاله، کارشناسان روکیدا نگاهی به این فناوری انداخته‌اند که اجازه به انتقال اطلاعات در هوا می‌دهد. ما همچنین بررسی خواهیم کرد برای راه‌اندازی یک شبکه بی‌سیم در خانه خود به چه چیزهایی نیاز دارید. همچنین اگر دوست داشته باشید می‌توانید مقاله نحوه عمل فناوری بلوتوث ما را مطالعه کنید.

ابتدا نکات مهم و ابتدایی وای‌فای را بررسی می‌کنیم.

یک شبکه بی‌سیم مانند گوشی‌های همراه، تلویزیون‌ها و رادیوها از امواج رادیویی استفاده می‌کند. در حقیقت ارتباط در بین یک شبکه بی‌سیم بسیار شبیه به یک ارتباط رادیویی دو طرفه است. این اتفاق‌ها رخ می‌دهد:

الف) یک کارت شبکه بی‌سیم کامپیوتر داده‌ها را به یک سیگنال رادیویی ترجمه می‌کند و آن را از طریق یک آنتن می‎‌فرستند.

ب) یک روتر بی‌سیم این سیگنال را دریافت کرده و رمزگشایی می‌کند. روتر اطلاعات را از طریق یک ارتباط فیزیکی و سیمی اترنت به اینترنت می‌فرستد.

عکس این فرآیند نیز رخ می‌دهد یعنی روتر اطلاعات را از اینترنت دریافت می‌کند آن را به یک سیگنال رادیویی ترجمه می‌کند و آن را به کارت شبکه بی‌سیم کامپیوتر می‌فرستد.

رادیوهای استفاده شده برای ارتباط وای‌فای بسیار شبیه به رادیوهای استفاده شده برای واکی‌تاکی‌ها، گوشی‌های همراه و سایر دستگاه‌ها هستند.

آن‌ها می‌توانند امواج رادیویی را انتقال دهند و دریافت کنند و می‌توانند صفر و یک‌ها را به امواج رادیویی و امواج رادیویی را به آن‌ها تبدیل کنند. اما رادیوهای وای‌فای همچنین یک تفاوت بارز کوچک با سایر رادیوها دارند:

• آن‌ها در فرکانس 2.4 گیگاهرتز یا 5 گیگاهرتز اطلاعات را انتقال می‌دهند. این فرکانس به شکل قابل توجهی بالاتر از فرکانس مورد استفاده توسط گوشی‌های تلفن، واکی‌تاک‌ها و تلویزیون‌ها است. فرکانس بالاتر به سیگنال اجازه انتقال داده بیشتر را می‌دهد.
• آن‌ها از استانداردهای شبکه‌سازی 802.11 استفاده می‌کنند که چندین نوع است:
• 11a داده‌ها را در فرکانس 5 گیگاهرتز انتقال می‌دهد و در هر ثانیه می‌تواند تا 54 مگابیت اطلاعات بفرستد. این استاندارد همچنین از مدولاسیون تقسیم فرکانس عمود برهم (OFDM) استفاده می‌کند، یک تکنیک کدگذاری کارآمدتر که سیگنال رادیویی را به چندین زیر سیگنال پیش از این که به پذیرنده برسد تقسیم می‌کند. این تکنیک به شکل قابل توجهی جلوی تداخل سایر دستگاه‌ها را می‌گیرد.
• 11b آهسته‌ترین و ارزان‌ترین استاندارد است. برای مدتی، هزینه آن باعث محبوبیتش شد ولی حالا استفاده از آن کمتر مرسوم است چون استانداردهای استاندارد کم هزینه‌تر شده‌اند. 802.11b داده‌ها را در باند فرکانس 2.4 گیگاهرتز طیف رادیویی انتقال می‌دهد. این استاندارد می‌تواند در هر ثانیه انتقال تا 11 مگابیت داده را مدیریت کند و از مدولاسیون کلیدزنی کد مکمل (CCK) برای افزایش سرعت استفاده می‌کند.
• 11g مانند 802.11b داده‌ها را در استاندارد 2.4 گیگاهرتز انتقال می‌دهد ولی سرعت آن به مراتب بیشتر است و می‌تواند در هر ثانیه انتقال حداکثر 54 مگابیت داده را مدیریت کند. 802.11g به این دلیل سریع است که مانند 802.11a از OFDM استفاده می‌کند.
• 11n یکی از متداول‌ترین استانداردها است و سازگاری عقبرو با استانداردهای a، b و g دارد. این استاندارد به شکل قابل توجهی در مقایسه با نسل‌های قبلی خود محدوده پوشش و سرعت را افزایش می‌دهد. به عنوان مثال، با آن که 802.11gبه صورت تئوری می‌تواند در هر ثانیه 54 مگابیت داده را انتقال دهد ولی در دنیای واقعی سرعت آن به علت تراکم شبکه به سرعت تقریبا 24 مگابیت داده می‌رسد. گرچه 802.11n می‌تواند به سرعت 140 مگابیت در ثانیه برسد. 802.11n می‌تواند تا 4 جریان انتقال داده داشته باشد که هر کدام به حداکثر سرعت 150 مگابیت در ثانیه برسند، ولی اکثر روترها تنها اجازه به یک یا دو جریان می‌دهند.
• 11ac از اوایل سال 2013 جدیدترین استاندارد است و هنوز استفاده گسترده از آن نمی‌شود و در شکل اولیه خود در موسسه مهندسان برق و الکترونیک (IEEE) قرار دارد ولی دستگاه‌هایی که از آن پشتیبانی کنند در حال حاضر در بازار وجود دارند. 802.11ac یک استاندارد سازگار عقبرو با 802.11n (و بنابراین همچنین سایر استانداردها) است به نحوی که n در باند 2.4 گیگاهرتز و ac در باند 5 گیگاهرتز است. این استاندارد همچنین احتمال تداخل را کمتر می‌کند و بنابراین در مقایسه با سایر استانداردها سریع‌تر است و می‌تواند در یک جریان به سرعت حداکثر 450 مگابیت در ثانیه برسد، گرچه سرعت آن در دنیای واقعی می‌تواند کمتر باشد. این استاندارد مانند 802.11n اجازه به انتقال داده در چندین جریان فضایی، حداکثر تا 8 عدد می‌دهد. این استاندارد گاهی اوقات 5G Wifi به علت باند فرکانس آن و گاهی اوقات Gigabit WiFi به علت پتانسیل آن در افزایش سرعت به گیگابیت در ثانیه در چندین استریم و گاهی اوقات به همان دلیل Very High Throughput (VHT) نامیده می‌شود.
• سایر استانداردهای 11 توجه به کاربردهای خاص شبکه‌های بی‌سیم دارند مانند شبکه‌های با پوشش جغرافیایی وسیع (WANs) داخل خودروها یا فناوری که به کاربر اجازه می‌دهد بدون نقص از یک شبکه بی‌سیم به شبکه دیگر جابه‌جا شود.
• رادیوهای وای‌فای می‌توانند در هر کدام از سه باند فرکانس داده‌ها را انتقال دهند یا می‌توانند سریعا بین باندهای مختلف «پرش فرکانس» را داشته باشند. پرش فرکانس کمک به کاهش تداخل می‌کند و به چندین دستگاه اجازه می‌دهد همزمان از یک ارتباط بی‌سیم مشابه استفاده کنند.

از آن جایی که تمامی چندین دستگاه کارت شبکه‌‌های بی‌سیم دارند، آن‌‎ها می‌توانند از یک روتر برای ارتباط به اینترنت استفاده کنند. این ارتباط مناسب، عملا نامرئی و نسبتا قابل اعتماد است گرچه اگر این روتر از کار بیافتد یا افراد زیادی بخواهند از پهنا باند بالا در یک زمان استفاده کنند، کاربران ممکن است تداخل را تجربه کنند یا ارتباط‌های خود را از دست بدهند. گرچه، استانداردهای جدیدتر و سریع‌تر مانند 802.11ac می‌تواند به رفع این مشکل کمک کند.

سایر اسامی و استانداردهای شبکه بی‌سیم دیگر

ممکن است در این فکر باشید چرا اصطلاح وای‌فای را به شبکه‌سازی 802.11 ترجیح می‌دهند. سازمان IEEE استفاده از 802.11 را استفاده کرده است. این سازمان استانداردهای مجموعه‌ا ی از پروتکل‌های فناوری را تعیین می‌کند و برای دسته‌بندی این استانداردها از سیستم عددی استفاده می‌کند.

وای‌مکس (WiMax) که همچنین به عنوان 802.16 شناخته می‌شود مزایای استفاده از اتصال بی‌سیم و broadband را با یکدیگر ترکیب می‌کند. وای‌مکس اینترنت بی‌سیم با سرعت بالا در فواصل بسیار طولانی فراهم می‌کند.

حالا نحوه اتصال به اینترنت از یک هات اسپات وای‌فای را بررسی می‌کنیم.

یک هات اسپات وای‌فای به سادگی یک منطقه با یک شبکه بی‌سیم در دسترس است. از این اصطلاح اغلب اوقات برای اشاره به شبکه‌های بی‌سیم در مناطق عمومی مانند فرودگاه‌ها و کافی شاپ‌ها استفاده می‌شود. بعضی از آن‌ها رایگان هستند و برای استفاده از سایرین باید هزینه داد ولی در هر صورت زمانی که در حال حرکت هستید استفاده از آن‌ها مفید است.

حتی می‌توانید با استفاده از یک گوشی همراه یا یک دستگاه خارجی که می‌تواند به شبکه مخابراتی وصل شود یک هات اسپات موبایل درست کنید و البته همیشه در خانه می‌توانید یک شبکه وای‌فای راه بیاندازید.

اگر می‌خواهید از هات اسپات‌های وای‌فای عمومی در شبکه خانگی خود استفاده کنید، اولین چیزی که نیاز دارید اطمینان از این است که کامپیوترتان تجهیزات مناسب را دارد.

اکثر لپ‌تاپ‌های جدید و بسیاری از کامپیوترهای جدید فرستنده‌های بی‌سیم داخلی را دارند و تقریبا تمامی دستگاه‌های موبایل قادر به استفاده از فناوری وای‌فای هستند.

اگر کامپیوتر شما تجهیزات مناسب را ندارد می‌توانید یک کارت شبکه بی‌سیم بخرید که روی اسلات کارت مادربرد کامپیوتر قرار می‌گیرد یا به درگاه یواس‌بی آن متصل می‌شود. کامپیوترها می‌توانند از کارت‌های شبکه یواس‌بی استفاده کنند یا می‌تواند یک کارت شبکه بخرید که داخل شیار PIC درون قابل کامپیوتر قرار گیرد.  بسیاری از این کارت شبکه‌ها می‌توانند از بیشتر از یک استاندارد 802.11 استفاده کنند.

زمانی که کارت شبکه بی‌سیم و درایورهای مورد نظر آن را نصب کردید، کامپیوتر شما باید بتواند خودکار سایر شبکه‌های موجود را شناسایی کند. به عبارت دیگر زمانی که زمان راه‌اندازی یک هات اسپات وای‌فای کامپیوتر خود را روشن می‌کنید، کامپیوتر به شما وجود یک شبکه بی‌سیم را اطلاع می‌دهد و اجازه شما را برای اتصال به آن می‌گیرد. اگر یک کامپیوتر قدیمی‌تر داشته باشید، ممکن است نیاز به استفاده از یک برنامه نرم‌افزاری برای شناسایی یک شبکه بی‌سیم و اتصال به آن داشته باشید.

توانایی اتصال به اینترنت توسط هات‌ اسپات‌های عمومی واقعا مایه آرامش خیال است. شبکه‌های خانگی بی‌سیم نیز راحتی به همراه می‌آورند. آن‌ها به کاربر اجازه می‌دهند به سادگی با چندین کامپیوتر ارتباط برقرار کند و بین آن‌ها بدون قطع و وصل مجدد سیم‌ها جابه‌جا شود. در بخش بعدی، به نحوه ایجاد یک شبکه بی‌سیم در خانه نگاهی می‌اندازیم.

اگر چندین کامپیوتر را در خانه خود شبکه کردید، می‌توانید به کمک یک اکسس پوینت بی‌سیم یک شبکه بی‌سیم به وجود آورید. اگر چندین کامپیوتر دارید که شبکه نشده‌اند یا می‌خواهید شبکه اترنت خود را جایگزین کنید، نیاز به یک روتر بی‌سیم خواهید داشت. روتر شامل بخش‌های زیر است:

• یک درگاه برای وصل شدن به کابل یا مودم DSL
• یک روتر
• یک هاب اترنت
• یک فایروال
• یک اکسس پوینت بی‌سیم

یک روتر بی‌سیم به شما اجازه می‌‌دهد از سیگنال‌های وایرلس یا کابل‌های اترنت برای اتصال کامپیوتر و دستگاه‌های موبایل خود به یکدیگر، به یک پرینتر و به اینترنت استفاده کنید.

اکثر روترها محدوده‌ای در حدود 100 فوت (30.5 متر) را در تمامی جهات تحت پوشش قرار می‌‌دهند، گرچه در و دیوارها می‌توانند جلوی سیگنال‌ها را بگیرند. اگر خانه شما بسیار بزرگ است، می‌توانید توسعه‌دهنده‌های ارزان محدوده تحت پوشش یا تکرار‌کننده‌ها را بخرید تا محدوده تحت پوشش روتر خود را زیاد کنید.

بسیاری از روترها مانند کارت‌های شبکه بی‌سیم می‌توانند از بیشتر از یک استاندارد 802.11 استفاده کنند. در حالت معمولی، روترهای 802.11b در مقایسه با سایرین اندکی قیمت پایین‌تری دارند ولی چون این استاندارد قدیمی‌تر است همچنین در مقایسه با روترهای 802.11a، 802.11g، 802.11n و 802.11ac آهسته‌تر هستند.

متداول‌ترین انواع روتر از نوع 802.11n هستند.

زمانی که روتر خود را وصل کردید، باید با تنظیمات پیش‌فرض خود شروع به کار کند. اکثر روترها به شما اجازه می‌دهند برای تغییر تنظیمات از یک رابط کاربری تحت وب استفاده کنید. شما می‌توانید موارد زیر را انتخاب کنید:

• نام شبکه که در قالب SSID (service set identifier) آن شناخته می‌شود و در تنظیمات پیش‌فرض معمولا نام شرکت سازنده است.
• کانال‌هایی که روتر استفاده می‌کند. اکثر روترها به صورت پیشفرض از کانال 6 استفاده می‌کنند. اگر در یک مجموعه آپارتمانی زندگی می‌کنید و همسایه‌ها نیز از کانال 6 استفاده می‌کنند، ممکن است تداخل را تجربه کنید. تغییر کانال باید مشکل را برطرف کند.
• گزینه‌های امنیتی روتر. بسیاری از روترها از یک روش لاگین استاندارد استفاده می‌کنند. بنابراین بهتر است نام کاربری و رمز عبور خودتان را تنظیم کنید.

امنیت یک بخش مهم از یک شبکه وایرلس خانگی و همچنین هات اسپات‌های وای‌فای عمومی است. اگر روتر خود را برای ایجاد یک هات اسپات باز (در دسترس همه) تنظیم کنید، هر فردی که یک کارت شبکه بی‌سیم داشته باشد قادر به استفاده از سیگنال شما است.

اکثر افراد ترجیح می‌دهند غریبه‌ها را از شبکه خود بیرون نگه دارند. انجام این کار ملزم به رعایت یک سری احتیاط امنیتی است.

همچنین مهم است مطمئن شوید که احتیاط‌های امنیتی شما صحیح هستند. تدبیر امنیتی محرمانگی معادل سیمی (WEP) زمانی یک استاندارد برای امنیت WAN بود.

تفکر استفاده از WEP ایجاد یک پلت‌فرم امنیتی بی‌سیم بود که هر شبکه بی‌سیم را مانند شبکه‌های سنتی سیمی امن کند. ولی هکرها آسیب‌پذیری‌هایی را در آن کشف کردند و امروز پیدا کردن اپلیکیشن‌ها و برنامه‌هایی که بتوانند امنیت یک شبکه WAN مجهز به WEP را به خطر بیاندازند ساده است.

پس از آن اولین نسخه از دسترسی محافظت شده وای‌فای (WPA) معرف شد که از رمزنگاری پروتکل جامع کلید موقت (TKIP) استفاده می‌کند و یک گام پیشرفته‌تر از WEP است اما مانند آن دیگر امن در نظر گرفته نمی‌شود.

برای این که ماهیت خصوصی شبکه بی‌سیم خود را حفظ کنید می‌توانید از یکی یا هر دو روش زیر استفاده کنید:

• نسخه 2 دسترسی محافظت شده وای‌فای (WPA2) نسل بعدی WEP و WPA است و در حال حاضر استاندارد امنیتی پیشنهاد شده برای شبکه‌های وای‌فای به شمار می‌رود. این استاندارد بسته به مراحل نصب از رمزنگاری TKIP یا استاندارد رمزنگاری پیشرفته (AES) استفاده می‌کند. AES امن‌ترین گزینه به شمار می‌رود. امنیت WPA2 مانند WEP و نسخه اول WPA، شامل وارد شدن با یک رمز عبور می‌شود. هات اسپات‌های عمومی یا باز هستند یا از هر کدام پروتکل‌های امنیتی موجود از جمله WEP استفاده می‌کنند، بنابراین زمانی که در بیرون از خانه قصد اتصال به یک شبکه وای‌فای را دارید احتیاط کنید. نصب حفاظت شده وای‌فای (WPS) یک قابلیت است که یک پین کدنویسی شده به صورت سخت را به روتر ربط می‌دهد و باعث نصب ساده‌تر آن می‌شود ولی ظاهرا یک آسیب‌پذیری امنیتی به وجود می‌آورد که هکرها می‌توانند از آن استفاده کنند، بنابراین شاید خواسته باشید قابلیت WPS را اگر امکان آن وجود دارد خاموش کنید یا به دنبال روترهایی بگردید که چنین قابلیتی ندارند.

فیلترینگ آدرس کنترل دسترسی رسانه (MAC) اندکی با WEP، WPA یا WPA2 متفاوت است. هنگام استفاده از آن برای تعیین هویت کاربران نیاز به رمز عبور نیست چون از سخت‌افزار فیزیکی کامپیوتر استفاده می‌کند. هر کامپیوتر مک‌ آدرس بی همتای خودش را دارد. فیلترینگ مک آدرس تنها به دستگاه‌های با مک آدرس خاص اجازه دسترسی به شبکه را می‌دهد.

باید زمان نصب روتر مشخص کنید کدام آدرس‌ها اجازه دسترسی به شبکه را دارند. اگر یک کامپیوتر جدید بخرید یا مهمانانتان بخواهند از شبکه شما استفاده کنند باید مک آدرس دستگاه‌های جدید را به فهرست آدرس‌های تایید شده اضافه کنید. این سیستم در برابر اشتباه مصون نیست. یک هکر باهوش می‌تواند یک مک آدرس جعلی درست کند که یک نسخه از یک مک آدرس شناخته شده است تا شبکه به اشتباه تصور کند کامپیوتر او به شبکه تعلق دارد.

همچنین می‌توانید سایر تنظیمات روتر را برای افزایش سطح امنیت تغییر دهد. به عنوان مثال، می‌توانید آن را به نحوی تنظیم کنید تا درخواست‌های WAN را مسدود کند تا روتر نسبت به درخواست‌های آی‌پی کاربران دوردست واکنشی نشان دهد، تعداد دستگاه‌هایی که می‌توانند به روتر شما متصل شوند را محدود کنید یا حتی مدیریت از راه دور را غیرفعال کنید تا تنها کامپیوتری که مستقیما به روتر وصل شده است بتواند تنظیمات شبکه شما را تغییر دهد.

همچنین باید SSID را که نام شبکه‌تان است را به اسمی جدا از نام پیش‌فرض تغییر دهید تا هکرها فورا نتوانند روتری که شما استفاده می‌کنید را تشخیص دهند. از طرفی باید یک رمز عبور قدرتمند انتخاب کنید تا خیالتان راحت باشد.

نصب شبکه‌های بی‌سیم ارزان و ساده است و اکثر رابط‌های کاربری تحت وب روترها عملا نیازی به توضیح ندهند.

منبع: computer.howstuffworks.com