Wi-Fi ve Kablosuz Yerel Alan Ağları
Wi-Fi, IEEE 802.11 kablosuz yerel alan ağı standartları ailesidir. Cihazların, öngörülemeyen kablosuz kanal için tasarlanmış bir çarpışma önleyici ortam erişim protokolü kullanarak, erişim noktaları aracılığıyla radyo üzerinden bir ağa bağlanmasını sağlamaktadır.
Tanım
Kablosuz bir yerel alan ağı, cihazların kablolar yerine radyo üzerinden iletişim kurduğu bir yerel alan ağıdır ve Wi-Fi ise, fiziksel ve ortam erişim kontrol katmanlarını tanımlayan IEEE 802.11 standartları kümesidir. Bu ağlar genellikle, kablosuz istasyonları kablolu bir ağa bağlayan erişim noktaları etrafında organize edilmektedir.
Kapsam
Bu konu, IEEE 802.11 kapsamındaki kablosuz yerel alan ağlarını ele almaktadır: erişim noktaları, istasyonlar ve temel hizmet kümelerinin mimarisi; bir cihazın bir ağa katıldığı ilişkilendirme süreci; rastgele geri çekilme (random backoff), onaylar (acknowledgments) ve gizli terminalleri (hidden terminals) ele almak için isteğe bağlı RTS/CTS el sıkışması (handshake) ile CSMA/CA ortam erişim protokolü; 802.11 çerçeve formatı (frame format); ve standardın hızlarının ve bantlarının evrimi. Ayrıca, kablosuz güvenliğe üst düzeyde değinilmektedir. Hücresel ağlar ve ayrıntılı radyo mühendisliği bu kapsamın dışındadır.
Temel sorular
- Bir 802.11 kablosuz yerel alan ağı, erişim noktaları ve istasyonlar etrafında nasıl yapılandırılmaktadır?
- Bir cihaz bir Wi-Fi ağını nasıl keşfeder ve onunla nasıl ilişkilendirilir?
- CSMA/CA, kanal erişimini nasıl koordine eder ve çarpışmaları nasıl önler?
- Onaylar ve RTS/CTS el sıkışması, kablosuz hataları ve gizli terminalleri nasıl ele almaktadır?
- 802.11 hızları, bantları ve özellikleri, standart nesilleri boyunca nasıl evrilmiştir?
Anahtar kavramlar
- IEEE 802.11 (Wi-Fi)
- erişim noktaları ve istasyonlar
- temel hizmet kümesi (BSS)
- işaretler (beacons), tarama ve ilişkilendirme
- CSMA/CA
- rastgele geri çekilme (random backoff)
- bağlantı katmanı onayları (link-layer acknowledgments)
- RTS/CTS el sıkışması (handshake)
- 802.11 çerçeve formatı (frame format)
- kablosuz güvenlik (WPA)
Temel kuramlar
- Altyapı mimarisi ve ilişkilendirme
- Çoğu Wi-Fi ağı altyapı modundadır: istasyonlar, işaret çerçeveleri (beacon frames) aracılığıyla bir erişim noktasını keşfettikten ve temel hizmet kümesine katılmak için kimlik doğrulama ve ilişkilendirme yaptıktan sonra, trafiğini kablolu bir ağa aktaran bir erişim noktasıyla ilişkilendirilir.
- CSMA/CA ortam erişimi
- 802.11, taşıyıcı algılamalı çoklu erişim ve çarpışma önleme (carrier-sense multiple access with collision avoidance) kullanmaktadır: istasyonlar kanalı algılar, rastgele geri çekilme aralıkları bekler ve bağlantı katmanı onaylarına güvenirler, çünkü kablosuz bir bağlantı üzerinden iletim yaparken çarpışmalar güvenilir bir şekilde tespit edilememektedir.
- Gizli terminaller için RTS/CTS
- İsteğe bağlı bir gönderme isteği (request-to-send) / göndermeye hazır (clear-to-send) değişimi, bir veri çerçevesinden önce kanalı rezerve etmektedir. Böylece, göndericiden gizlenmiş ancak alıcının menzilinde olan istasyonlar ertelemeyi öğrenir ve gizli terminal sorununu hafifletmektedir.
Klinik önem
Wi-Fi, cihazların iç mekanlarda yerel ağlara ve İnternet'e bağlanmasının baskın yoludur; evlere, ofislere, okullara ve halka açık erişim noktalarına (hotspots) hizmet vermektedir. Erişim mekanizmasını, ilişkilendirme sürecini, bant ve kanal yapısını anlamak, yavaş veya güvenilmez kablosuz bağlantıları teşhis etmek, erişim noktası yerleşimini ve kanal atamasını planlamak ve kablosuz ağları yetkisiz erişim ve dinlemeye karşı güvence altına almak için temel öneme sahiptir.
Tarihçe
İlk IEEE 802.11 standardı 1997 yılında ortaya çıkmıştır. Bunu, hızları artıran ve çoklu antenler gibi bantlar ve teknikler ekleyen yaygın olarak benimsenen nesiller (802.11b, a, g, n, ac, ax) takip etmiştir. Wi-Fi Alliance, birlikte çalışabilirliği (interoperability) onaylamış ve Wi-Fi markasını popülerleştirmiştir. Kablosuz güvenlik, zayıf WEP'ten WPA ve WPA2/WPA3'e doğru evrilmiş, bu da Wi-Fi'ı dünya çapında varsayılan yerel kablosuz teknoloji haline getirmiştir.
Öne çıkan isimler
- Andrew S. Tanenbaum
- James F. Kurose
- Keith W. Ross
İlgili konular
Temel eserler
- kurose2021
- ieee80211-2020
Sıkça sorulan sorular
- Wi-Fi, İnternet ile aynı mıdır?
- Hayır. Wi-Fi, cihazınızı genellikle bir erişim noktası aracılığıyla yerel bir ağa bağlayan bir kablosuz bağlantı teknolojisidir. Bu ağ daha sonra ayrı bir kablolu veya hücresel bağlantı ile İnternet'e bağlanmaktadır. İnternet erişimi olmadan Wi-Fi'a sahip olabileceğiniz gibi, Wi-Fi olmadan da İnternet erişimine sahip olabilirsiniz.
- Wi-Fi neden çarpışma tespiti yerine çarpışma önleme kullanır?
- Kablosuz bir verici, genellikle kendi sinyali gelen herhangi bir sinyalden çok daha güçlü olduğu için gönderim yaparken çarpışmaları dinleyemez ve gizli terminaller duyamadığı yerlerde çarpışabilir. Bu nedenle 802.11, kablolu Ethernet'in yaptığı gibi iletim sırasında çarpışmaları tespit etmek yerine, taşıyıcı algılama, rastgele geri çekilme, onaylar ve isteğe bağlı RTS/CTS kullanarak çarpışmaları önceden önlemektedir.