Wi-Fi – что это такое, как работает, как пользоваться, все про вай-фай

Статья обновлена и актуальна для текущих реалий. Wi-Fi 7 и все новинки включены. Наслаждайтесь изучением! С уважением, ваша команда ВайФайГида.

Wi-Fi… какой звук! Сколько же мифов создали эти звуки среди людей. Приветствуем всех! Сегодня на нашем портале основная статья о беспроводных технологиях и, конечно, о Wi-Fi. Без сложных терминов, простыми словами, вы поняли) Начинаем!

Содержание

Центральная проблема

Пробежавшись по улице, на вопрос о том, что такое Wi-Fi, люди отвечают по-разному. Несколько вариантов оставляю ниже, привожу сами смыслы, а не дословные высказывания:

Wi-Fi – это сама сеть интернета, через которую люди заходят на сайты, пользуются социальными сетями и смотрят видео на YouTube
Роутер/Маршрутизатор – это устройство, которое обеспечивает беспроводной доступ к интернету.
Беспроводная передача информации – это технология беспроводной связи.
Подключение смартфона/ноутбука – одна из функций, которая позволяет устройствам получать доступ к интернету.

Единицы людей просто «подвисали», видимо считая ответ не очень важным в данном контексте. Но что же это такое на самом деле? У вас есть правильный ответ?

Кстати, у меня всегда открыты комментарии. Есть вопрос – задай его ниже, а там разберемся)

Определение, или что это такое?

Итак, здесь мы имеем единственный верный и умный термин:

Wi-Fi — это технология беспроводной локальной сети, использующая устройства на основе стандартов IEEE 802.11.

Для новичков, суть заключается в БЕСПРОВОДНОЙ передаче данных.

Это именно технология без проводов. Другие известные подобные технологии включают Bluetooth, инфракрасную передачу (пульты телевизоров, ИК-порты на старых телефонах), радио и технологии сотовых операторов. Wi-Fi является одной из них, и особенности этой технологии описаны в стандарте IEEE 802.11. Если кто-то захочет, он сможет найти его самостоятельно.

Происхождение слова

Ещё один вопрос возникает относительно определения самого термина «Wi-Fi». На самом деле, после всего сказанного этот вопрос остаётся открытым. Итак, это сокращение от:

WiFi — Беспроводная Фидельность — в переводе «беспроводная точность» или «беспроводная передача данных».

Произношение

Это совсем не сложно: Wi-Fi произносится как [вай фай] – можно быстро в одно слово или немного раздельно.

Нет необходимости произносить это слово как [ви фи] – это абсолютно неправильно.

Разбор путаницы

Ответы людей выше возникли из-за частоты использования в быту. Разберем их немного подробнее и выявим отличия:

Интернет. Wi-Fi в качестве технологии создает локальную сеть, к которой могут быть подключены другие устройства. Однако в сети у этих устройств может и не быть интернета вовсе. Правильнее понимать, что вы подключаетесь к устройству, которое раздает интернет при помощи технологии Wi-Fi. Интернет, в свою очередь, представляет собой глобальную сеть, к которой все пытаются подключиться при помощи различных технологий.
Роутер/Маршрутизатор. Это просто устройства, которые даже в наше время могут работать без Wi-Fi и выполнять свои функции по проводам. Более подробную информацию о роутере можно найти тут.
Подключение смартфона или ноутбука может происходить различными способами: ноутбук можно подключить по проводу, а смартфон — через технологии оператора. Главное, что здесь присутствует возможность использования подключения по технологии Wi-Fi.

Все эти разговоры о бреде ни к чему. Мы уже рассмотрели все мифы и легенды. Давайте перейдем к более важным деталям.

Как это работает и как им пользоваться?

Коротко опишу, как интернет через Wi-Fi доходит до вашего устройства — ноутбука, смартфона, планшета. Конечно, его можно подключить и к стационарному компьютеру через адаптер, но обычно последний все же соединяется проводом.

Для подключения ПК к Wi-Fi всегда можно приобрести адаптер — хорошее устройство можно найти за 10 долларов или дешевле.

А вот для мобильных устройств дома это уже стандартное явление. Итак, смотрим.

Вы оформляете услугу интернета у своего провайдера (Ростелеком, или другой).
Обычно провайдер уже провел кабель в ваш дом и даже в подъезд. При установке мастер просто выводит его из щитка в вашу квартиру.
Теперь у вас дома есть кабель, который подключается к устройству (тот самый роутер).
Путем активации функции создания Wi-Fi сети, роутер раздает Интернет всем устройствам.
Все устройства подключаются к этой сети для использования Интернета.

Есть еще один вариант, который основан на использовании мобильных сетей и модемов операторов связи:

Приобретаете специальный интернет-тариф и SIM-карту у мобильного оператора.
Вставляете «симку» в модем.
Модем устанавливает подключение к Интернету через SIM-карту и создает Wi-Fi сеть.

Итак: WI-FI создает особое устройство, работающее в режиме «Точка доступа»:

Через роутер
Через модем

В общественных местах, кафе, отелях обычно все уже готово к использованию – там установлены мощные маршрутизаторы. Вам остается только найти правильную сеть на своем устройстве, ввести пароль и наслаждаться бесплатным интернетом (или платным, в зависимости от удачи). Другое название общедоступных точек доступа — «хот-споты».

Данные 2 диаграммы наиболее распространены. Существуют и другие способы доступа (например, через ноутбук, планшет, телефон), но для нашего ознакомления этого будет достаточно. Если хотите узнать больше — не стесняйтесь писать в комментариях)

Основные функции, или для чего нужен Wi-Fi?

На данный момент устройства, которые раздают Wi-Fi, имеют две основные функции:

Подключение к Интернету – и возможность посещения любимых сайтов и сервисов.
Создание локальной сети – все устройства, подключенные к одной точке доступа, могут видеть друг друга и передавать файлы напрямую.
Подключение беспроводных устройств – расширение возможностей предыдущего пункта. Принтеры, джойстики, телевизионные пульты, холодильники – список бесконечен.

Интересный факт: технология была изобретена в 1991 году и изначально использовалась для кассового оборудования.

Преимущества и недостатки Wi-Fi

Беспроводная сеть позволяет избавиться от проводов и свободно перемещаться по всему дому
Покрытие от 20 до 100 метров обычно достаточно для домашнего использования, но при необходимости его можно усилить
Одна точка доступа может поддерживать большое количество устройств без заметных ограничений
Скорость Wi-Fi обычно выше, чем у интернета через провайдеров или через технологию Bluetooth
Потребление энергии в Wi-Fi сети меньше, чем при использовании мобильного интернета, что позволяет увеличить время автономной работы смартфона
Существующие протоколы обеспечивают высокий уровень безопасности данных
Возможны небольшие задержки в сети (пинг), которые могут быть заметны при играх
Скорость интернета может снижаться из-за ограничений технологии беспроводной связи
В помещении могут возникать проблемы с приемом сигнала из-за препятствий, поэтому важно правильно разместить роутер в доме
Использование частоты 2,4 ГГц может вызывать помехи с другими устройствами, такими как пульты и микроволновые печи.
Старые протоколы защиты имеют низкий уровень безопасности.

Хочу отметить, что здесь преимущества и недостатки в основном технического характера и зависят от конкретного устройства. Так что все решаемо, все зависит от конкретной ситуации.

Мифы и легенды – излучение

Одна из основных мифов о вайфайчике – его опасное излучение. Да, Wi-Fi работает в радиодиапазоне. Самая распространенная частота – 2,4 ГГц. Такую же частоту использует и другие бытовые устройства, например, микроволновка. Тем не менее, излучение Wi-Fi на порядки ниже, чем излучение мобильного телефона. А уж сколько других радиоволн проникает в наш дом…

Дальность передачи

Есть еще одно заблуждение о передаче данных в радиоканале. Я слышал о расстояниях от 5 метров до сотен километров. Все зависит от мощности передачи. Обычные дальности передачи:

45 м – связь в помещении.
90 м – связь на открытом пространстве.

Нужно понимать, что сигнал может сильно ослабляться железобетонными стенами, даже до отсутствия связи в соседних комнатах. Поэтому надо тщательно продумать расположение точки доступа.

Существуют и другие стандарты беспроводной сети с увеличенной дальностью на километры (подробнее читайте ниже).

Стандарты

О Wi-Fi стандартах можно написать отдельную статью. Речь идет о буквах, которые присутствуют в названиях устройств Wi-Fi. Вы наверняка видели их: a, b, g, n… Это своего рода версии стандартов. В этом ряду, чем буква «старше», тем выше скорость передачи данных. Например, для стандарта IEEE 802.11:

IEEE 802.11 – это базовый стандарт, от которого все начинается.
802.11a – скорость до 54 Мбит/с, рабочая частота 5ГГц, поэтому несовместим с другими версиями.
802.11b – скорость до 11 Мбит/с, частота – 2,4 ГГц, совместим с современными устройствами.
802.11g – скорость до 54 Мбит/с
802.11n (Wi-Fi 4) – скорость до 300 Мбит/с, использует 2 диапазона – 2,4 ГГц и 5 ГГц.
802.11ac (Wi-Fi 5) – скорость до 6,77 Гбит/c, здесь добавлена полноценная частота 5 ГГц.
Новейшая разработка Wi-Fi 6 (802.11ax) обеспечивает скорость до 11 Гбит/с. Рекомендую почитать особенности по предложенной ссылке
Wi-Fi 7 (802.11be) позволяет достигать скорости до 46 Гбит/с, объединяя диапазоны без официальной поддержки 6 ГГц.

Все версии стандарта старше «b» обратно совместимы. Для поддержки указанной скорости необходима совместимость стандарта как на передатчике, так и на приемнике. Например, телефон с поддержкой «g» не способен принимать интернет с полосой выше 54 Мбит/с с точки доступа стандарта «n».

Недавно появился стандарт Wi-Fi 6E, однако его еще не включили в официальные списки. Основное отличие от Wi-Fi 6 заключается в добавлении частоты 6 ГГц (которая пока не поддерживается в России). Это обновление. Использование этой частоты в России было разрешено, и в стандарте Wi-Fi 7 она уже включена в основной перечень.

Таблица ниже представляет другие стандарты для сравнения:

IEEE 802.22 (WRAN, региональная беспроводная сеть) — одна из интересных разработок. Отличительной особенностью является увеличенная дальность передачи до 100 км, хотя скорость снижается до 22 Мбит/с. Для обычного домашнего Wi-Fi диапазона нормой считается 10-100 м в зависимости от местоположения.

В России использование данных каналов не требует дополнительной лицензии. Однако в последнее время наблюдается тенденция к регистрации домашних беспроводных точек доступа, что практически невозможно реализовать. В некоторых странах также существуют ограничения на использование подобных сетей — рекомендуется уточнять правила в месте пребывания.

Частоты, каналы, ширина канала Wi-Fi

Перечисленные понятия – основные для начинающего любителя технологии Wi-Fi (рекомендуем изучить статьи по ссылкам):

Частота. Основной радиочастотный диапазон, на котором функционирует ваша домашняя сеть. Современные роутеры работают на двух частотах одновременно: 2,4 ГГц + 5 ГГц. Недавно в стандарт Wi-Fi 6E была добавлена новая частота – 6 ГГц. На более высокой частоте скорость выше, однако волна от препятствий (стен) затухает быстрее.
Каналы. Частоты 2,4 ГГц и 5 ГГц – это лишь малая часть всего диапазона. На самом деле существует большой набор частот, которые формируют систему каналов. Таким образом, на различных каналах можно разместить несколько роутеров на одной частоте, и они в теории не будут взаимодействовать. Однако в реальности не всё так идеально, но уже в стандарте Wi-Fi 6 была введена маркировка, более подробные сведения доступны по ссылке.
Увеличение ширины канала. В технологии возможно объединение нескольких каналов, что позволяет одновременно использовать 2 канала (в диапазоне два канала шире, чем один) и увеличить скорость передачи данных примерно вдвое. Один канал обычно занимает 20 МГц в диапазоне. Современные роутеры позволяют объединить эти каналы (то есть увеличить общую ширину) до 320 МГц при использовании Wi-Fi 7.

Что есть по своей сути Wi-Fi

Сенсей – эксперт по устранению проблем с WiFi. Он носит оленьи свитеры, сумку с кабелями и обладает харизматичной бородой. Он любит уютные посиделки в компании танков.

Задать вопрос

Решил освежить этот скучный текст о сетях зажигательной физикой. Тем, кто задремал – срочно прийти в себя.

С одной стороны, Wi-Fi представляет собой беспроводную локальную сеть, которую создает роутер (маршрутизатор). Но как удается передавать информацию без проводов через воздух? Для этого используются радиоволны, с которыми все знакомы.

Радиоволны используются практически везде – в телевидении, мобильной связи в виде 4G/5G, радио, микроволновках, Bluetooth, спутниковой навигации, GPRS и так далее.

Таким образом, мы пришли к выводу, что Wi-Fi представляет собой радиоволну. Ранее мы уже обсуждали тот факт, что роутеры чаще всего работают на частотах 2,4 ГГц и 5 ГГц. Но что такое радиоволна? Радиоволна – это вид электромагнитного излучения, распространяющийся в определенном диапазоне частот. Интересно, что солнечный свет, который мы видим, также является формой электромагнитной волны. Причем свет обладает как волновыми, так и корпускулярными свойствами. Напомню, что свет состоит из фотонов. Можно ли утверждать, что радиоволны также состоят из фотонов? – пока никто не имеет определенного ответа на этот вопрос.

Если вы удивлены, то, возможно, это объяснение окажется для вас полезным. В простой форме, разные виды электромагнитных волн могут быть описаны как микроволны, инфракрасные, световые лучи, ультрафиолет, рентгеновское излучение и гамма-лучи. Хотя эти виды волн суть одно и то же с точки зрения физики, с различной длиной волны и частотой, они обладают различными характеристиками и влияют на живые и неживые объекты по-разному. Гамма-излучение, к примеру, совсем не сопоставимо со светом.

Обратите внимание на изображение выше, и у вас сразу же откроется новый мир. Человеческий глаз способен улавливать лишь малую часть того, что окружает нас. Например, некоторые животные и насекомые видят гораздо больший спектр, включая ультрафиолетовое и инфракрасное излучение.

Спектр радиочастот начинается с длины волны в 10 000 м (частота 30 кГц) и заканчивается 0.1 мм (3 000 ГГц). Чтобы лучше понять эти определения, такие как «Частота» и «Длина волны», обратите взор на изображение ниже — это поможет вам визуализировать всю эту информацию.

Сразу становится понятно, что длина – это расстояние от верхней до нижней точки волны. А частота, соответственно, определяет количество таких волн за 1 секунду. Итак, радиочастоты находятся в диапазоне от длины волны в 10 000 метров до 0,1 мм.

А что представляет из себя волна? Многие сразу вспоминают образ волн, плывущих по глади воды. И действительно, у этих и радиоволн есть много общего. Например, если бросить два камня в воду одновременно, две волны будут распространяться дальше почти без помех. Конечно, возможны некоторые мелкие помехи, но они незначительны.

Множество радиоисточников могут работать близко друг к другу, не вызывая помех. Однако, при излишнем количестве возможны шумы и искажения в передаваемом сигнале.

Радиоволны подвержены поглощению, отражению, проникновению через препятствия и затуханию на расстоянии. Существуют также интерференции, дифракции и другие сложные явления, которые мы не будем рассматривать для понимания природы радиоволн.

Вроде бы понятно. Но что такое «электромагнитная волна»? Здесь мы сталкиваемся с двумя словами:

Если выразиться просто, то здесь переменное магнитное поле порождает переменное электрическое поле (и наоборот). В результате получается электромагнитная волна – она колеблется в определенной зоне электрического и магнитного поля. Некое взаимодействие, которое мы часто смотрели в детстве. Все это распространяется со скоростью света (299 792 458 м/с). Поле – это особая область, в которой происходят определенные воздействия.

Существует один важный факт — волна не передвигается через среду. Представьте, что мы отправляем поплавок по водной поверхности. Если по воде передается волна, то поплавок остается на месте, так как в этом случае волна — это колебание поверхности воды, а не её перемещение. Поэтому поплавок будет просто подниматься и опускаться. Аналогичный процесс происходит с электромагнитными волнами — они не передаются, а колеблются в своем поле. Можно утверждать, что волна — это передача энергии без передачи вещества.

Многие сразу задаются вопросом: если мы подключили к розетке пылесос, утюг, холодильник, то по проводам должно течь электричество, а значит, должны излучаться радиоволны, верно? На самом деле, электричество, проходящее через провода розетки, не излучает радиоволн, поскольку у нас в розетке:

230 В (вольт) 50 Гц

Мы знаем, что радиоволны начинаются с частоты 30 000 Гц, что в 600 раз больше частоты нашей розетки. Как же тогда передаются радиоволны на спутники, находящиеся в космосе, за пределами солнечной системы?

В космосе существует вакуум, или практически вакуумная среда. Несмотря на это, мы способны создавать колебания электромагнитного поля и передавать информацию с помощью радиоволн. Ведь вакуум, согласно теории, не должен быть способен распространять электромагнитные волны – ведь в нем отсутствуют электрическое и магнитное поля?! Но радиоволны все же распространяются.

Возможно, нам еще просто неизвестно, есть ли что-то в вакууме, что мы пока не учитываем?! Может быть это темная материя, эфир, или что-то из области теории струн, либо колебания гравитационных волн, искажающих пространство согласно теории Эйнштейна?! На данный момент отсутствует точное понимание того, что представляет собой электромагнитная волна, из чего она состоит и в какой среде распространяется. Существует лишь множество теорий ученых и физиков. Кстати, до сих пор нет четкого объяснения – что такое гравитация и откуда берется эта сила (или это не сила).

Как я уже говорил, радиоволны могут свободно распространяться из нескольких источников, находящихся рядом. Однако, при большом количестве роутеров, работающих на одной частоте, возникают погрешности, шумы и взаимные помехи.

Именно поэтому маршрутизаторы используют каналы. Канал — это выделенная частота, на которой передается информация от роутера до приемника. Мы не будем углубляться в подробности, так как уже давали ссылку на эту тему в предыдущей главе. Просто посмотрите на картинку ниже: каждый канал занимает своё место в частотном диапазоне 2,4 ГГц. Всего у нас 14 каналов, хотя в некоторых версиях прошивок маршрутизаторов можно увидеть только 13 каналов.

Обратите внимание! В определенных государствах 14-й канал применяется разведывательными службами, поэтому его нельзя установить в настройках маршрутизатора.

Настройки

Мы исследовали различные способы настройки Wi-Fi на страницах нашего портала: от специфических параметров, перечисленных выше, до простых инструкций по настройке Wi-Fi на различных устройствах. Если вам нужна помощь в настройке Wi-Fi, возможно, вы ошиблись страницей. Но не переживайте: если вы не нашли нужной информации здесь, попробуйте поискать статью для вашей конкретной модели устройства на нашем сайте — скорее всего, вы ее найдете.

Подключение

Благодаря своей простоте подключения Wi-Fi стала очень популярной. Даже люди пожилого возраста могут легко подключиться к интернету через неё! Но если вы не такой опытный пользователь или путаете различные виды безопасности, то вам стоит прочитать подробный обзор о методах подключения к Wi-Fi сети, который приведен ниже.

Безопасность

Wi-Fi в современной реализации – это открытая сеть (даже если она скрыта), что означает, что она изначально создана для внешнего подключения. И поскольку технология доступна извне, то говорить о высокой безопасности здесь не приходится. Все, что необходимо для подключения к сети – это пароль (ведь мы знаем имя самой сети).

Если все так просто, то злоумышленники уже найдут способы атаки: старые WPS-коды и WEP-шифрование (да и первая WPA) имеют множество успешных вариантов. Внедрение WPA2 сильно усложнило подбор паролей для злоумышленников, и сегодня, при хорошем пароле, это вполне достойное решение, которое может противостоять даже handshake-атаке. С появлением Wi-Fi 6 всё популярнее становится WPA3 шифрование – это улучшенная защита, но главное – для скрипт-кидов я пока не видел достойных решений атаки. Как видите, безопасность Wi-Fi сетей – это очень большая тема, поэтому смотрите мою другую статью: