شبكات Wi-Fi والشبكات المحلية اللاسلكية (LANs)
تتيح شبكة Wi-Fi، وهي عائلة معايير الشبكة المحلية اللاسلكية IEEE 802.11، للأجهزة الاتصال بشبكة عبر الراديو من خلال نقاط الوصول، باستخدام بروتوكول وصول للوسائط يتجنب الاصطدام ومصمم للقناة اللاسلكية غير المتوقعة.
Definition
الشبكة المحلية اللاسلكية (WLAN) هي شبكة محلية تتواصل فيها الأجهزة عبر الراديو بدلاً من الأسلاك، وWi-Fi هي مجموعة معايير IEEE 802.11 التي تحدد طبقاتها المادية والتحكم في الوصول للوسائط، وعادة ما تكون منظمة حول نقاط الوصول التي تربط المحطات اللاسلكية بشبكة سلكية.
Scope
يغطي هذا الموضوع الشبكات المحلية اللاسلكية ضمن معيار IEEE 802.11: بنية نقاط الوصول والمحطات ومجموعات الخدمات الأساسية؛ عملية الربط التي ينضم بها الجهاز إلى الشبكة؛ بروتوكول الوصول للوسائط CSMA/CA مع التراجع العشوائي، والإقرارات، والمصافحة الاختيارية RTS/CTS للتعامل مع المحطات المخفية؛ تنسيق إطار 802.11؛ وتطور سرعات النطاق والمعيار. كما يتطرق إلى أمان الشبكات اللاسلكية على مستوى عالٍ. ويستثني الشبكات الخلوية والهندسة الراديوية التفصيلية.
Core questions
- كيف يتم تنظيم شبكة 802.11 اللاسلكية حول نقاط الوصول والمحطات؟
- كيف يكتشف الجهاز شبكة Wi-Fi ويرتبط بها؟
- كيف ينسق CSMA/CA الوصول إلى القناة ويتجنب الاصطدامات؟
- كيف تعالج الإقرارات ومصافحة RTS/CTS الأخطاء اللاسلكية والمحطات المخفية؟
- كيف تطورت سرعات ونطاقات وميزات 802.11 عبر أجيال المعايير؟
Key concepts
- IEEE 802.11 (واي فاي)
- نقاط الوصول والمحطات
- مجموعة الخدمات الأساسية (BSS)
- المنارات، المسح، والربط
- CSMA/CA
- التراجع العشوائي
- إقرارات طبقة الارتباط
- مصافحة RTS/CTS
- تنسيق إطار 802.11
- أمان الشبكات اللاسلكية (WPA)
Key theories
- هندسة البنية التحتية والربط
- معظم شبكات Wi-Fi تعمل في وضع البنية التحتية: ترتبط المحطات بنقطة وصول تقوم بترحيل حركة مرورها من وإلى شبكة سلكية، بعد اكتشافها عبر إطارات المنارة والمصادقة والربط للانضمام إلى مجموعة خدماتها الأساسية.
- الوصول للوسائط CSMA/CA
- يستخدم 802.11 الوصول المتعدد بتحسس الناقل مع تجنب الاصطدام: تتحسس المحطات القناة، وتنتظر فترات تراجع عشوائية، وتعتمد على إقرارات طبقة الارتباط، حيث لا يمكن اكتشاف الاصطدامات بشكل موثوق أثناء الإرسال على رابط لاسلكي.
- RTS/CTS للمحطات المخفية
- يحتفظ تبادل اختياري لطلب الإرسال / مسح للإرسال بالقناة قبل إطار البيانات، بحيث تتعلم المحطات المخفية عن المرسل ولكن ضمن نطاق جهاز الاستقبال أن تؤجل، مما يخفف من مشكلة المحطة المخفية.
Clinical relevance
تعد Wi-Fi الطريقة السائدة التي تتصل بها الأجهزة بالشبكات المحلية والإنترنت في الأماكن المغلقة، وتخدم المنازل والمكاتب والمدارس ونقاط الاتصال العامة. إن فهم آلية الوصول الخاصة بها، وعملية الربط، وهيكل النطاق والقناة أمر ضروري لتشخيص الشبكات اللاسلكية البطيئة أو غير الموثوقة، وتخطيط وضع نقاط الوصول وتعيين القنوات، وتأمين الشبكات اللاسلكية ضد الوصول غير المصرح به والتنصت.
History
ظهر معيار IEEE 802.11 الأول في عام 1997، تلته أجيال متبناة على نطاق واسع (802.11b, a, g, n, ac, ax) التي رفعت السرعات وأضافت نطاقات وتقنيات مثل الهوائيات المتعددة. وقد قامت Wi-Fi Alliance باعتماد قابلية التشغيل البيني ونشرت علامة Wi-Fi التجارية، وتطور أمان الشبكات اللاسلكية من WEP المعيب إلى WPA وWPA2/WPA3، مما جعل Wi-Fi التقنية اللاسلكية المحلية الافتراضية في جميع أنحاء العالم.
Key figures
- Andrew S. Tanenbaum
- James F. Kurose
- Keith W. Ross
Related topics
Seminal works
- kurose2021
- ieee80211-2020
Frequently asked questions
- هل Wi-Fi هي نفسها الإنترنت؟
- لا. Wi-Fi هي تقنية ربط لاسلكي تربط جهازك بشبكة محلية، عادةً عبر نقطة وصول. ثم يتم توصيل هذه الشبكة بالإنترنت بواسطة رابط سلكي أو خلوي منفصل. يمكنك الحصول على Wi-Fi بدون الوصول إلى الإنترنت، والوصول إلى الإنترنت بدون Wi-Fi.
- لماذا تستخدم Wi-Fi تجنب الاصطدام بدلاً من اكتشافه؟
- لا يستطيع جهاز الإرسال اللاسلكي عادةً الاستماع للاصطدامات أثناء الإرسال لأن إشارته الخاصة أقوى بكثير من أي إشارة واردة، وقد تتصادم المحطات المخفية حيث لا يمكنه السماع. لذا، تتجنب 802.11 الاصطدامات مسبقًا باستخدام تحسس الناقل، والتراجع العشوائي، والإقرارات، وRTS/CTS الاختياري، بدلاً من اكتشافها في منتصف الإرسال كما فعلت شبكة إيثرنت السلكية.