تیم سفید
شروع یک پروژه

آموزشآموزش شبکه به زبان ساده

درس ۵۸ از ۹۹، شبکه و اینترنت، حدود ۱۱ دقیقه خواندن

وای‌فای چگونه کار می‌کند

جواب کوتاه

وای‌فای شبکه‌ی محلی بی‌سیم بر پایه‌ی استاندارد IEEE 802.11 است. دستگاه‌ها با موج رادیویی به یک اکسس‌پوینت وصل می‌شوند و پیام‌هایشان از آن می‌گذرد. همه‌ی دستگاه‌های یک کانال یک هوا را به اشتراک دارند، پس قاعده این است: اول گوش کن، اگر کانال خالی بود بفرست، وگرنه کمی صبر کن (CSMA/CA). وای‌فای در یک لحظه یا می‌فرستد یا می‌گیرد. نام شبکه را SSID می‌گویند.

نام

«Wi-Fi» نشان تجاری گروهی از سازنده‌هاست به نام Wi-Fi Alliance و از سال ۱۹۹۹ به کار رفته است. خیلی‌ها آن را کوتاه‌شده‌ی Wireless Fidelity می‌دانند، ولی این محل بحث است؛ به گفته‌ی یکی از بنیان‌گذاران آن گروه، فقط نامی ماندگار انتخاب شد. پشت این نام استاندارد IEEE 802.11 است. در درس کابل، فیبر و وای‌فای دیدید وای‌فای داده را با موج رادیویی می‌برد؛ این درس می‌گوید چطور.

پنج کلمه

  • اکسس‌پوینتدستگاهی که دستگاه‌های بی‌سیم به آن وصل می‌شوند و پیام‌ها از آن می‌گذرد. در خانه، معمولا درون مودم است.
  • SSIDنام شبکه‌ی وای‌فای که در فهرست گوشی می‌بینید؛ تا ۳۲ بایت.
  • ایستگاههر دستگاهی که کارت وای‌فای دارد: گوشی، لپ‌تاپ، تلویزیون. هر کدام نشانی مک خودش را دارد.
  • کانالتکه‌ای از باند رادیویی که یک شبکه رویش حرف می‌زند؛ مثل کانال بی‌سیم دستی.
  • نیمه‌دوطرفه (half duplex)در یک لحظه یا فرستادن یا گرفتن، نه هر دو؛ مثل بی‌سیم دستی که وقتی حرف می‌زنید نمی‌شنوید.

مرکز پیام

گروهی را در نظر بگیرید که با بی‌سیم دستی حرف می‌زنند: همه روی یک کانال‌اند و یک مرکز پیام دارند که پیام‌ها را جابه‌جا می‌کند. وای‌فای خانه هم همین است: اکسس‌پوینت مرکز است و هر پیام از آن می‌گذرد:

وقتی گوشی برای لپ‌تاپی در همان خانه چیزی می‌فرستد، قدم ۱ آن را به اکسس‌پوینت می‌رساند و قدم ۲ به لپ‌تاپ. هر دستگاه نشانی مک خودش را دارد (درس مک)، و هر کس پیامی را که نشانی‌اش مال او نیست کنار می‌گذارد. قاب وای‌فای شبیه قاب اترنت است، فقط چند خانه‌ی نشانی بیشتر دارد.

وصل شدن

وقتی در تنظیمات گوشی به یک وای‌فای وصل می‌شوید، این چهار قدم برداشته می‌شود:

  1. گوشی فهرست نام شبکه‌های وای‌فای اطراف (SSIDها) را نشان می‌دهد.
  2. شما نام شبکه را انتخاب می‌کنید.
  3. رمز را می‌زنید؛ اکسس‌پوینت آن را می‌سنجد (درس امنیت وای‌فای).
  4. گوشی از DHCP نشانی IP و گیت‌وی می‌گیرد و به اینترنت می‌رسد.

قدم چهارم را در درس DHCP دیدید. اگر گوشی به وای‌فای وصل است ولی اینترنت ندارد، یعنی تا اکسس‌پوینت رسیده‌اید، ولی از آنجا به اینترنت نه.

اول گوش کن

در کابل اترنت هر دستگاه کابل خودش را دارد. ولی در وای‌فای همه‌ی دستگاه‌های یک کانال یک هوا را به اشتراک دارند و هر چه یکی می‌فرستد، بقیه هم می‌شنوند. پس باید نوبت را رعایت کنند. قاعده‌اش CSMA/CA است، یعنی «گوش دادن پیش از فرستادن، با پرهیز از برخورد»:

۱. گوشی گوش می‌دهد: لپ‌تاپ دارد می‌فرستد؛ کانال پر است.
۲. زمانی تصادفی صبر می‌کند، تا اگر دستگاه دیگری هم منتظر است، هر دو با هم شروع نکنند.
۳. دوباره گوش می‌دهد؛ کانال خالی است؛ حالا می‌فرستد.

چرا فقط «پرهیز از برخورد»؟ چون فرستنده‌ی بی‌سیم وقتی خودش می‌فرستد، نمی‌تواند هم‌زمان بشنود که کسی دیگر هم دارد می‌فرستد؛ مثل بی‌سیم دستی که تا دکمه را نگه داشته‌اید، صدای کسی را نمی‌شنوید. برای همین کانال وای‌فای نیمه‌دوطرفه است: در یک لحظه یا فرستادن یا گرفتن.

دستگاه پنهان

«اول گوش کن» همیشه کار نمی‌کند. فرض کنید گوشی و لپ‌تاپ در دو سوی اکسس‌پوینت‌اند: هر دو صدای اکسس‌پوینت را می‌شنوند، ولی صدای هم را نه:

هر کدام کانال را خالی می‌بیند و می‌فرستد، و دو پیام در اکسس‌پوینت روی هم می‌افتند. به این مشکل دستگاه پنهان می‌گویند. یکی از دلیل‌هایی که وای‌فای گاهی بی‌دلیل کند به نظر می‌رسد، همین است.

با اکسس‌پوینت یا مستقیم

گذشتن همه‌ی پیام‌ها از اکسس‌پوینت یک بار بیشتر هوا مصرف می‌کند، ولی سودش این است که هر دو دستگاهی که اکسس‌پوینت را می‌شنوند، از راه او با هم حرف می‌زنند، حتی اگر صدای هم را نشنوند. وای‌فای حالت مستقیم هم دارد:

حالت زیرساخت: همه‌چیز از اکسس‌پوینت می‌گذرد. رایج‌ترین حالت.
مستقیم (ad hoc یا Wi-Fi Direct): دو دستگاه بی اکسس‌پوینت با هم حرف می‌زنند، مثلا برای فرستادن فایل.

چند اکسس‌پوینت، یک نام

یک اکسس‌پوینت برای یک ساختمان بزرگ کم است. پس چند اکسس‌پوینت با یک نام شبکه و یک رمز می‌گذارند، و گوشی معمولا به اکسس‌پوینتی وصل می‌شود که قوی‌ترین سیگنال را دارد:

اکسس‌پوینت بیشتر یعنی برد بهتر، یدک، جابه‌جایی تندتر هنگام راه رفتن، و ظرفیت بیشتر. چیدن این‌ها در ساختمان‌های بزرگ درس خودش را دارد: وای‌فای سازمانی.

برد، دیوار و تداخل

  1. برد: درون ساختمان حدود ۲۰ متر. موج وای‌فای وقتی دید مستقیم باشد بهتر می‌رسد.
  2. دیوار: دیوار، ستون و وسایل خانه برد را کم می‌کنند. خوبی‌اش این است که شبکه‌ی همسایه هم کمتر مزاحم شما می‌شود.
  3. تداخل: در باند ۲٫۴ گیگاهرتز، اجاق مایکروویو، تلفن بی‌سیم و حتی بعضی هاب‌های USB 3.0 می‌توانند مزاحم شوند.

فرق باندها و اینکه کدام دورتر و کدام تندتر است، درس خودش را دارد. پیام‌های وای‌فای «با بهترین تلاش» می‌رسند، چون هوا خطای بیشتری از کابل دارد.

سه اشتباه

  • «گوشی و لپ‌تاپ روی یک وای‌فای مستقیم با هم حرف می‌زنند.»در حالت معمول (زیرساخت) هر پیام از اکسس‌پوینت می‌گذرد. ارتباط مستقیم حالت جداگانه‌ای است، مثل Wi-Fi Direct.
  • «وای‌فای هم‌زمان می‌فرستد و می‌گیرد، مثل کابل.»کانال وای‌فای نیمه‌دوطرفه است و همه‌ی دستگاه‌های یک کانال آن را به اشتراک دارند؛ پس نوبتی است.
  • «وای‌فای یعنی Wireless Fidelity.»این محل بحث است؛ به گفته‌ی یکی از بنیان‌گذاران Wi-Fi Alliance، نام فقط برای ماندگاری انتخاب شد و معنای بازشده‌ای ندارد.

جمع‌بندی. آنچه از این درس با خودتان می‌برید.

  • وای‌فای: شبکه‌ی محلی بی‌سیم، استاندارد IEEE 802.11، در باندهای ۲٫۴، ۵ و ۶ گیگاهرتز.
  • در حالت زیرساخت، همه‌ی پیام‌ها از اکسس‌پوینت می‌گذرد.
  • SSID نام شبکه است؛ چند اکسس‌پوینت با یک نام، یک شبکه‌ی بزرگ‌تر می‌سازند.
  • CSMA/CA: اول گوش کن، اگر پر بود زمانی تصادفی صبر کن.
  • کانال نیمه‌دوطرفه است؛ دستگاه پنهان گاهی هم‌زمان می‌فرستد.
  • برد درون ساختمان حدود ۲۰ متر؛ دیوار برد را کم می‌کند؛ ۲٫۴ گیگاهرتز تداخل می‌گیرد.

خودتان را بسنجید

۱۵ پرسش، هر بار تازه از میان ۳۰ پرسش این درس. آخر آزمون فقط کارنامه را می‌بینید: چند درست، چند نادرست.

خودتان را بسنجید

۱۵ پرسش

  • هر بار پرسش‌ها و ترتیب گزینه‌ها تازه است.
  • تا آخر، درست یا نادرست بودن جواب‌ها گفته نمی‌شود؛ می‌توانید برگردید و جوابی را عوض کنید.
  • آخرش کارنامه می‌گیرید: چند پرسش درست و چند نادرست.
  • هر وقت بستید، دوباره که باز کنید از همان‌جا ادامه می‌دهید.

فصل‌های این درس

درس بعد