تقنية Wireless Fidelity

تقنية Wireless Fidelity

WiFi، حيث Wi هي اختصار لـ Wireless و Fi هو مقطع ليس له معنى ، مصطلح يستخدم لتعريف أي من تقنيات الاتصال اللاسلكي في المعيار IEEE 802.11 وهي التقنية التي تقوم عليها معظم الشبكات اللاسلكية شبكة محلية لاسلكية اليوم، فهي تستخدم موجات الراديو لتبادل المعلومات بدلاً من الأسلاك والكوابل. كما أنها قادرة على اختراق الجدران والحواجز، وذات سرعة عالية في نقل واستقبال البيانات تصل إلى 54 Mbps.

وهناك عدة معايير للشبكات اللاسلكية حددها معهد المهندسين الإلكترونيين والكهربائيين IEEE، أشهرها A802,11 ، وقد أقرّ قبله معيار B802,11. وأحدث المعايير اليوم هي AC802,11 ، وهذه المعايير متوافقة مع بعضها في الغالب ، إلا أن مداها وسرعاتها متفاوتة. ويتوقع لتكنولوجيا واى فاى أن تتطور وأن تتغير كما تتغير معظم التطبيقات التكنولوجية الأخرى.

هي تكنولوجيا للشبكات اللاسلكية المحلية مع اجهزة معتمدة على قواعد (IEEE) يعتبر الوايفاي علامة تجارية  Wi-Fi Alliance  التي تقوم بتقييد استخدام المصطلح واي فاي المصدق لمنتجات تقوم باكمال اختبار شهادة التشغيل المتداخل .

من الاجهزة التي تدخل تكنولوجيا الواي فاي في استخدامها : الحواسيب الشخصية , لوحات مفاتيح العاب الفيديو , الهواتف , والاجهزة اللوحية , الكاميرات الرقمية , اجهزة التلفاز الذكية , مشغل الصوت الرقمي والطابعات الحديثة . يمكن لأجهزة الواي فاي المتوافقة ان ترتبط بالانترنت من خلال الشبكات اللاسلكية المحلية ونقطة الوصول اللاسلكية , مثل نقطة وصول  , بنطاق مسافة ما يعادل 20 متر او (66 قدم) من الداخل ومسافة أكبر من الخارج , يمكن لتغطية نقطه الوصول ان تعادل نطاق غرفة صغيرة لا تسمح جدرانها بمرور امواج الراديو او كبيرة لتغطي العديد من الكيلومترات المربعة التي تم وصولها باستخدام نقاط وصول متداخلة ومتعددة .

من استخدامات الواي فاي الأكثر شيوعا حزم الراديو 2.4 جيجاهيرتز (12 سم) يو اتش اف , و 5.8 جيجاهيرتز (5 سم) اس اتش اف , اي اس ام . يمكن لأي شخص موجود في نطاق المودم اللاسلكي محاولة الدخول إلى الشبكة ولهذا السبب تكون الشكبة اللاسلكي أكثر عرضة للأختراق (يدعى بالتجسس) من الشبكة السلكية.

يمكن تعريف الوصول المحمي للوايفاي بأنه مجموعة من التقنيات تم تصميمها من اجل حماية المعلومات المتناقلة عبر شبكات الواي فاي وتتضمن حلول للشبكات الشخصية و شبكات المؤسسات و تتطور ميزات الوصول المحمي للوايفاي بأستمرار لكي تشمل حماية اقوى و ممارسات امنية جديدة كما يتطور المخطط الامني ايضا.

التاريخ

في عام 1971 قامت شبكة الوهانت بربط جزر هاواي مع شبكة حزم لاسلكية ذات تردد فوق العالي , وفي عام 1985 حين كان الحكم للولايات المتحدة, قامت لجنة الاتصالات الفيدرالية بأصدار رابطة ال اي اس ام للأستخدام غير المرخص و تعد روابط التردد هذه مماثلة للروابط المستخدمة في معدات افارن المايكروويف وكما انها عرضة للتداخلات .

قام عالم الفلك الأسترالي دكتور جون اوسيليفيانن و زملائه تيرينس بيرسيفال , غراهام دانييلز , دايت اوستري و جون ديان بتطوير مشروع بحث لبراءة اختراع مستخدمة في الواي فاي كمنتج ثانوي لمؤسسة ابحاث علمية وصناعية مشتركة الثروة ,”تجربة غير ناجحة للكشف عن ثقوب سوداء صغيرة تنفجر في حجم جسيم ذري “

علماء الفلك الأستراليين الدكتور جون اوسوليفان وزملاؤه تيرنس بيرسايفال وغراهام دانييلزوجون دايني طوروا على براءة اختراع تستعمل في الموجه واعتبر ذلك كمنتج ثانوي لمشروع بحثي. وهذا المشروع عبارة عن تجربة غير ناجحة للكشف عن ثقوب سوداء صغيرة تنفجر في حجم جزيئات ذرية الدكتور اوسليفيان وزملاؤه كان لهم كل الفضل في اختراع الموجه. في عام 1992و1996 ,حصل مشروع البحث على براءة اختراع لإيجادهم طريقة تستعمل في الموجه لتنقية الإشارة.

اول إصدار لبروتوكول 802.11 كان في 1997 وكان سرعته تصل إلى 2 ميجا بت/ثانية .ثم قاموا بتحديث ذلك في عام 1999بروتوكول 802.11 الذي سرعته تصل إلى 11ميجابت/ثانية وهذا الذي اصبح استعماله شائعا.

في عام 1999, شكلت واي فاي رابطة تجارية لعقد علامة تجارية يتم بموجبها بيهع معظم المنتجات ، استخدمت واي فاي العديد من براءات الاختراع التي احتفظت بها من العديد من المنظمات المختلفة ، في ابريل عام2009 , وافقت 14شركة تكنولوجيا لدفع بليون دولارمن قبل مؤسسة الكومنولث للبحوث العلمية والصناعية ، وذلك للتعدي على براءات الاختراع وادى ذلك لاعتبار واي فاي اختراع أسترالي ، مما جعل هذا مثيرا للجدل

في عام 2012 فازت مؤسسة الكومنولث للبحوث العلمية والصناعية بتسوية اضافية قيمتها 220مليون دولار وذلك لتخالف براءات اختراع واي فاي مع مطالبات الشركة العالمية بدفع حقوق ترخيص التي تقدر بمبلغ مليون دولار أمريكي ، و فيA History of the World in 100 Objects في عام 2016 تم اختيار الشبكة المحلية اللاسلكية تيست بيد كإسهام من استراليا في معرض في  الذي اقيم بالمتحف الوطني باستراليا.

أصل التسمية

الاسم واي فاي , استخدمت تجاريا في اغسطس 1999 تم صياغة الاسم من قبل شركة الاستشارات التجارية انتربراند.واي فاي استاجرت شركة انتبراند لوضع اسم أكثر جاذبية ، فيل بيلانغر وهو عضو مؤسس في تحالف واي فاي وهو من ترأس اختيار اسم واي فاي قال ان شركة انتربراند اختارت اسم واي فاي تورية عن اسم هاي فاي .

كما ان انتربراند قامت بابتكار شعار واي فاي الذي يشير إلى شهادة منتج التشغيل المتداخل.استخدم تحالف واي فاي الشعار الاعلاني غير المعنون ” معيار الاخلاص اللاسلكي ” لفترة وجيزة بعد انشاء العلامة التجارية و على الرغم من ذلك لم يصبح الاسم رسميا عادة ما توصف تقنيات غير تقنية الواي فاي بانها لاسلكية ثابتة مثل شركة موتورولا .تتضمن هذه التقنيات معايير الهاتف المحمول مثل  G,3G,G,LTE2.

الطور اللاسلكي المخصص (ad-hoc) للواي فاي

تشير نقاط واي فاي التي تعمل في هذا الوضع إلى الاجهزة التي تتصل مع بعضها دون حاجتها إلى التحدث مع نقة الوصول وهي ما  يعرف بالمحطة الاساسية .تم ابتكار هذا الاسلوب وتحقيقه من قبل المخترع تشاي كتتوه عام 1996وتم تنفيذه على جهازLucent WaveLAN 802.11a اللاسلكي على نظام IBM ThinkPads من خلال محتوى العقد الذي ينص على تغطية منطقة تزيد عن ميل .تم تسجيل النجاح لهذا العمل في مجلة المحمول المحوسبة سنة 1999 ولاحقا نشر ذلك رسميا في المعاملات الرسمية على الاتصالات الرسمية سنة 2002 وقامتACM SIGMETRICS بمراجعة تقييم الاداء عام 2001 .

التوثيق

منضمة IEEE لم تقم باختبار هذه الادوات اذا كانت تمتثل لمعاييرها .والمؤسسة الغير ربحية لمناصري الوايفاي تم تاسيسها عام 1999لتقوم بوضع وتطبيق معايير للتشغيل المتبادل والتوافق مع الاصدارات السابقة و تعزيز تكنولوجيا الشبكة المحلية الاسلكية و في عام 2010 وصل عدد  التحلفات المؤيدة للوايفاي 375 شركة بكل انحاء العالم هذه التحافات حثت المستخدمين على استخدام تقنية الوايفاي على معاييرال IEEE 802.11من مؤسسة الIEEE  وهذا يشمل اتصالات الشبكة المحلية الاسلكية  –WLAN–واتصال الجهاز إلى جهاز  “peer to peer aka Wifi-Direct” الشبكة الشخصية والشبكة المحلية “LAN” وحتى بعض اتصالات شبكة الاتصال واسعة النطاق “WAN“ المؤسسات التي تملك عضوية ومشتركة مع تحالفات الوايفاي وايضا منتجاتها  تجاوزات اختباراتعملية التصديق.تحصل على حق الحصول على شعار  Wi-Fi على منتجاتها.

على وجه الخصوص تتطلب عملبة اصدار شهادات مطابق المعايير الراديوية IEEE802.11 و معاير الامان  WPAو  WPA2ومعايير المصادقةEAP  وقد تشمل اختبارات التصديق والحصول على شهادات التوثيق اختياريا على اختبارات معايير ال IEEE802.11والتفاعل مع تقنية الهاتف الخلوي في الاجهزة المتقاربة والميزات المتعلقة باعدادات الامان والوسائط المتعددة وايضا توفير الطاقة وبالتالي ليس كل جهاز وايفاي يتم تصنيعه يحصل على الوثيق والشهادة ولكن هذا لايعني بالضرورة ان الجهاز غير متوافق مع اجهزة الوايفاي الاخرى.

وقد يقرر  تحالف الوايفاي  الموافقة او عدم الموافقة على اعطائ المصتلحات المشتة مثل الوايفي الخارق Super Wi-Fi التي صاغها الاتحاد الفيدرالي الاميركي لوصف الشبكات المقترحة في  نطاق التلفزيون UHFفي الولايات المتحدة.

الاستخدامات

للاتصال بشبكة الWi-Fi LAN يجب تزويد جهاز الكمبيوتر بوحدة تحكم في واجهة الشبكة الاسكلية يسمى الجمع بين جهاز الكمبيوتر وواجهة جهاز التحكم بالمحطة بالنسبة إلى جميع  المحطات التي تشترك في قناة اتصال تردد راديوي واحدة ويتم استقبال الارسالات على هذه القناة بواسطة جميع المحطات ضمن المدى. لا يتم ضمان الاؤسال وبالتالي فهي أفضل طريقة تسليم . يتم استخدام موجة حاملة لنقل البيانات  ويتم تنضيم البيانات على شكل حزم على Ethernet Link يشار عليها باطارات الايثرنت”Ethernet Frames”  .

دخول الإنترنت

يمكن استخدام تقنية الوايفاي  Wi-Fiلتوفير الوصول إلى الانترنت للأجهزة الموجودة ضمن نطاق الشبكة الاسلكية المتصلة بالانترنت .يمكن ان تمتد تغطية نقطة وصول واحدة او أكثر متصلة النقاط الساخنة ”Hotspot” من مساحة صغيرة مثل عدد قليل من الغرف إلى أكبر عدد من الكيلومترات المربعة .قد تتطلب التغطية في المساحة الأكبر مجموعة من نقط الوصول ذات تغطية متداخلة . على سبيل المثال تم استخدام تقنية وايفاي الخارجية العامة بنجاح في الشبكات اللاسلكية في لندن .

توفر خدمة الوايفاي خدمة في المنازل والانشطة التجارية وكذلك في الاماكن العامة في نقاط اتصال Wi-Fiالتي يتم اعدادها اما مجانا او تجاريا . غالبا ما تستخدم صفحة ويب مدخلا للوصول اليها وغالبا ما توفر الشركات والمؤسسات مثل المطارات والفنادق والمطاعم نقاط اتصال وايفاي مجانية لجذب العملاء . هناك بعض السلطات التي ترغب بتقديم خدمة او حتى تسويق بعض الاعمال التجارية في بعض المناطق التي يتم اختيارها تقوم بتقديم وتوفير خدمة وايفاي مجانية لجذب العملاء اليهم أجهزة التوجيه“Routers” التي تتضمن مودم خط المشترك الرقمي او مودم الكابل ونقطة وصول Wi-Fiالتي يتم اعدادها في الغالب في المنازل والمباني الاخرى .

توفر امكانية الوصول إلى الانترنت والعمل عبر الانترنت لكافة الاجهزة المتصلة بها سواءً سلكيا أو عبر الكابل وبالمثل قد تتضمن أجهزة التوجيه التي تعمل بالبطارية مودما للراديو عبر الانترنت الخلوي ونقطة وصول Wi-Fiز عند الاشتراك في مشغل البيانات الخلوي فانها تسمح لمحطات الوايفاي المجاورة بالوصول إلى الانترنت عبر شبكات 2G,3G,4Gوباستخدام تقنية الربط.تتمتع العديد من الهواتف الذكية بقدرات مدمجة من هذا النوع بما في ذلك اجهزة الاندرويد والبلاك بيري والايفون وخلويات ويندوز,على الرغم من ان شركات الاتصالات غالبا ما تعطل هذه الميزة أو تفرض رسوما منفصلة لتمكينها خاصة للعملاء الذين لديهم خطط بيانات غير محدودة .

توفر حزم الانترنت مرافق مستقلة من هذا النوع ايضا ,دون استخدام الهاتف الذكي وتشمل الامثلة على أجهزة  MiFi و WiBro. ويمكن لبعض اجهزة الكمبيوتر المحمولة (اللابتوب) التي تحتوي على بطاقة مودم خلوية ان تعمل كنقاط وصول وايفاي للانترنت المحمول ، تنوي شركة جوجل Google استخدام التكنولوجيا للسماح للمناطق الريفية بالاستمتاع بالاتصال بالانترنت من خلال مزيج عريض من خدمات الاسقاط والتوجيه كما تنوي ايضا في توفير اتصال بافريقيا وبعض الاراضي الاسيوية من خلال اطلاق المناطق التي تسمح بالاتصال بالانترنت عن طريق تقنية الوايفاي Wi-F .

الواي فاي على نطاق المدينة

في أوائل عام 2000 , اعلنت العديد من المدن في جميع انحاء العالم عن خطط لانشاء شبكات الوايفاي على مستو كامل المدينة . وهناك العديدي من الامثلة الناجحة ومنها عام 2004 مدينة في الهند تسمى مسرو أول مدينة مزودة بتقنية الوايفاي والشركة التي قامت بذلك WiFiyNet وزعت نقاط  Hotspotتغطي المدينة كاملة وعدد قليل من القرى فيها.

في عام 2005,اصبحت مدينة فلوريد وايضا  الصن فالي في كليفورنيا ,أول مدن في الولايات المتحدة تقدم خدمة الوايفاي المجانية على مستوى المدينة وحققت مينيابوليس أرباحًا بقيمة 1.2 مليون دولار سنويًا لمزود الخدمة.

في مايو 2010 ، تعهد عمدة لندن بوريس جونسون بامتلاك شبكة Wi-Fi على نطاق لندن بحلول عام2012  العديد من الأحياء بما في ذلك ويستمنستر وإيسلينجتون كان لديها تغطية واسعة النطاق في الهواء الطلق في هذه النقطة.

يتحرك المسؤولون في العاصمة الكورية الجنوبية سيول لتوفير الوصول المجاني إلى الإنترنت في أكثر من 10،000 موقع حول المدينة ، بما في ذلك الأماكن العامة في الهواء الطلق والشوارع الرئيسية والمناطق السكنية ذات الكثافة السكانية العالية. ستقوم سيول بمنح عقود إيجار لشركة KT و LG Telecom و SK Telecomستستثمر الشركات 44 مليون دولار في المشروع ، الذي كان من المقرر أن يكتمل في عام2015

الواي فاي على نطاق الحرم الجامعي

توفر العديد من حرم الجامعات التقليدية في العالم المتقدم تغطية شبكة Wi-Fi جزئية على الأقل. قامت جامعة كارنيجي ميلون ببناء أول شبكة إنترنت لاسلكية على مستوى الحرم الجامعي ، تسمى Wireless Andrew ، في حرمها الجامعي Pittsburgh في عام 1993 قبل إنشاء العلامة التجارية لـWi-Fi  وبحلول شباط / فبراير 1997 ، كانت منطقة Wi-Fi التابعة لـ CMU تعمل بكامل طاقتها. تتعاون العديد من الجامعات في توفير الوصول إلى شبكة Wi-Fi للطلاب والموظفين من خلال البنية التحتية للمصادقة الدولية في Edu roam.

الواي فاي ذو الشبكة اللاسلكية المخصصة(ad-hoc) و الواي فاي المباشر

تسمح شبكة Wi-Fi أيضًا بالاتصال مباشرةً من جهاز كمبيوتر إلى آخر دون وسيط نقطة وصول. وهذا ما يسمى نقل واي فاي مخصص. لقد أثبت وضع الشبكة اللاسلكية المخصص هذا أنه شائع في أجهزة الألعاب المحمولة متعددة اللاعبين ، مثل Nintendo DS وPlayStation Portable والكاميرات الرقمية والأجهزة الإلكترونية الاستهلاكية الأخرى. يمكن لبعض الأجهزة أيضًا مشاركة اتصال الإنترنت الخاص بهم باستخدام الأقران أو النقاط الساخنة أو “الموجهات الظاهرية“ وبالمثل ، يعزز تحالف Wi-Fi مواصفات Wi-Fi Direct لنقل الملفات ومشاركة الوسائط من خلال منهجية جديدة للاكتشاف والأمن اطلاق Wi-Fi Direct في أكتوبر 2010.

وهناك أسلوب آخر للاتصال المباشر عبر شبكة Wi-Fi هو إعداد الوصلة المباشرة Tunneled Link (TDLS) ، والذي يمكّن جهازين على نفس شبكة Wi-Fi من الاتصال مباشرة ، بدلاً من الاتصال عبر نقطة الوصول هناك طريقة أخرى للاتصال المباشر عبر الشبكه اللاسلكيه وهي إعداد الوصلة المباشرة Tunneled Link (TDLS) ، والتي تمكن جهازين على نفس الشبكة اللاسلكيه من الاتصال مباشرة ، بدلاً من الاتصال عبر نقطة الوصول.

طيف موجات الواي فاي

يستخدم المعيار 802.11 B  و802.11 G نطاق ISM البالغ 2.4 جيجاهيرتز ، والذي يعمل في الولايات المتحدة بموجب الجزء 15 من القواعد واللوائح. نظرًا لاختيار نطاق التردد هذا ، قد تعاني أجهزة 802.11 B و G أحيانًا من التداخل من أفران الميكروويف والهواتف اللاسلكية وأجهزة   البلوتوث.

تشغل الاشاره اللاسلكيه خمس قنوات في النطاق 2.4 غيغاهرتز. لا يتداخل أي رقمين للقناة يختلفان بخمس أو أكثر ، مثل 2 و 7. المثل المكرر بشكل متكرر للقنوات 1 و 6 و 11 هي القنوات الوحيدة غير المتداخلة ، لذلك ، ليست دقيقة. القنوات 1 و 6 و 11 هي المجموعة الوحيدة من ثلاث قنوات غير متداخلة في أمريكا الشمالية والمملكة المتحدة. في أوروبا واليابان ، نوصي باستخدام القنوات 1 و 5 و 9 و 13 من أجل 802.11 G و 802.11N.

يستخدم النطاق 802.11A  نطاق U-NII ذي 5 غيغاهرتز ، والذي يوفر في معظم أنحاء العالم 23 قناة غير متراكبة على الأقل بدلاً من نطاق تردد ISM البالغ 2.4 غيغاهرتز ، حيث تتداخل القنوات المجاورة.

تضارب الموجات

قد تتعطل اتصالات WI-FI أو تنخفض سرعة الإنترنت عن طريق امتلاك أجهزة أخرى في نفس المنطقة. العديد من نقاط الوصول 2.4 غيغاهرتز 802.11 B  و 802.11 G الافتراضي إلى نفس القناة عند بدء التشغيل الأولي ، مما يساهم في ازدحام بعض القنوات.

يمكن لتلوث Wi- Fi أو عدد مفرط من نقاط الوصول في المنطقة ، وخاصةً على القناة المجاورة ، منع الوصول والتداخل مع استخدام الأجهزة الأخرى لنقاط الوصول الأخرى ، الناتجة عن تداخل القنوات في نطاق 802.11G / B ، وكذلك مع انخفاض نسبة الإشارة إلى الضوضاء (SNR) بين نقاط الوصول. يمكن أن يصبح هذا مشكلة في المناطق عالية الكثافة ، مثل المجمعات السكنية الكبيرة أو مباني المكاتب مع العديد من نقاط الوصول إلى Wi-Fi .

بالإضافة إلى ذلك ، تستخدم الأجهزة الأخرى النطاق 2.4 غيغاهرتز: أفران الميكروويف ، وأجهزة النطاق ISM ، وكاميرات المراقبة ، وأجهزة زيجبي ، وأجهزة البلوتوث ، وأجهزة إرسال الفيديو ، والهواتف اللاسلكية ، وأجهزة مراقبة الأطفال ، وفي بعض الدول ، راديو الهواء، وكلها يمكن أن يسبب تداخلات إضافية كبيرة. وهي أيضًا مشكلة عندما تسعى البلديات أو الكيانات الكبيرة الأخرى (مثل الجامعات) إلى توفير تغطية واسعة بالمنطقة.

معرف مجموعة الخدمة

بالإضافة إلى التشغيل على قنوات مختلفة ، يمكن لعدة شبكات اللاسلكيه مشاركة القنوات مجموعة الخدمات هي مجموعة من جميع الأجهزة المرتبطة بشبكة لاسلكيه  معينة. يمكن أن تكون مجموعة الخدمات محلية أو مستقلة أو موسعة أو مشبكة ، تحتوي كل مجموعة خدمة على معرّف مرتبط ، وهو معرّف مجموعة الخدمات (SSID) المكون من 32 بايت ، والذي يعرّف شبكة معينة. يتم تكوين SSID داخل الأجهزة التي تعتبر جزءًا من الشبكة ، ويتم نقلها في الحزم. تتجاهل أجهزة الاستقبال الحزم اللاسلكية من الشبكات ذات SSID مختلف.

المعدات المادية

تسمح الشبكه اللاسلكيه بنشر أرخص لشبكات المناطق المحلية (LAN) كذلك ، يمكن أن تستضيف المساحات التي لا يمكن تشغيل الكبلات بها ، مثل المناطق الخارجية والمباني التاريخية ، شبكات LAN اللاسلكية. ومع ذلك ، فإن بناء جدران بعض المواد ، مثل الأحجار ذات المحتوى العالي من المعدن ، يمكن أن يمنع إلاشارات اللاسلكيه.

يقوم المصنعون ببناء محولات شبكة لاسلكية في معظم أجهزة الكمبيوتر المحمولة. يستمر سعر شرائح  لشبكة Wi-Fi في الانخفاض ، مما يجعله خيارًا للتواصل الاقتصادي متضمنًا في المزيد من الأجهزة.

يمكن أن تعمل العلامات التجارية المنافسة المختلفة لنقاط الوصول وواجهات شبكة العميل على مستوى أساسي من الخدمة. تعتبر المنتجات التي تم تعيينها كـ “Wi-Fi Certified” بواسطة تحالف Wi-Fi  متوافقة مع الإصدارات السابقة. على عكس الهواتف المحمولة ، فإن أي جهاز Wi-Fi قياسي سيعمل في أي مكان في العالم.

أجهزة معيارية

نقطة الاتصال اللاسلكية؛ تربط مجموعة من الاجهزة اللاسلكية بالشبكات المحلية السلكية المجاورة, نقطة الاتصال هذه تشبه شبكة الهب ,حيث انها تنقل البيانات بين الاجهزة اللاسلكية المتصلة بالإضافة عادة إلى اتصالها مع جهاز سلكي واحد الا انه اغلب الشبكات الإيثرية تسمح للأجهزة اللاسلكية بالتواصل مع غيرها من الاجهزة السلكية.

الموصلات اللاسلكية ؛تسمح للأجهزة بالاتصال مع الشبكات اللاسلكية. هذه الموصلات تتصل مع الأجهزة باستخدام موصلات خاصة داخلية وخارجية مثل PCI و   mini PCIو   USBو ExpressCard و Cardbus و PC Card في 2010 تأتي اغلب اجهزة الحاسوب المحمولة الحديثة مجهزة في بنائها مع محولات داخلية.

الموجهات اللاسلكية؛ تنشأ نقطة اتصال لاسلكية, ومحول إيثري , و إضافة إلى تطبيق مبني داخليا من اجل تقديم عنوان بروتوكول الانترنت للشبكة , وترجمة عنوان الشبكة من وإلى الانترنت , واضافة عناوين تعريفية من خلال واجهة الشبكة الموسعة المتكاملة. يسمح الموجه اللاسلكي للأجهزة السلكية واللاسلكية ضمن الشبكات المحلية الإيثرية بالاتصال مع جهاز واحد ضمن الشبكة الموسعة مثل سلك المودم او مودم خط المشترك الرقمي. ويسمح الموجه اللاسلكي بتكوين جميع الأجهزة الثلاثة ، وخاصة نقطة الاتصال وجهاز التوجيه ، من خلال أداة مساعدة مركزية واحدة. عادة ما تكون هذه الأداة عبارة عن خادم ويب مدمج يمكن الوصول إليه من عملاء الشبكة المحلية السلكية واللاسلكية وغالبًا إلى عملاء الشبكة الموسعة بشكل اختياري. قد تكون هذه الأداة أيضًا تطبيقًا يتم تشغيله على جهاز كمبيوتر ، كما هو الحال مع AirPort من Apple ، والذي يتم إدارته باستخدام AirPort Utility على نظام MacOS و iOS. تقوم جسور الشبكة اللاسلكية بتوصيل شبكة سلكية بشبكة لاسلكية. الجسر يختلف عن نقطة الاتصال: تقوم نقطة الاتصال بتوصيل الأجهزة اللاسلكية بشبكة سلكية في طبقة ارتباط البيانات. يمكن استخدام جسرين لاسلكيين لتوصيل شبكتين سلكيتين عبر ارتباط لاسلكي ، وهو مفيد في الحالات التي يكون فيها الاتصال السلكي غير متاح ، مثل بين منزلين منفصلين أو للأجهزة التي لا تملك إمكانية الاتصال بالشبكات اللاسلكية (ولكن لديها إمكانية الاتصال بالشبكات السلكية) ، مثل أجهزة الترفيه . بدلاً من ذلك ، يمكن استخدام جسر لاسلكي لتمكين جهاز يدعم اتصال سلكي للعمل وفقًا لمعايير شبكة لاسلكية حيث ن ذلك أسرع من دعم ميزة اتصال الشبكة اللاسلكية (دونجل خارجي أو مجهزة مع بنائها ) يدعمها جهاز (على سبيل المثال تمكين الاتصال اللاسلكي سرعات متعددة (تصل إلى الحد الأقصى للسرعة المدعومة على منفذ إيثرنت السلكي على كل من الجسر والأجهزة المتصلة بما في ذلك نقطة الوصول اللاسلكية) للجهاز الذي يدعم Wireless-G فقط). يمكن أيضًا استخدام جسر لاسلكي مزدوج النطاق لتمكين تشغيل شبكة لاسلكية بسرعة 5 جيجاهرتز على جهاز يدعم وظائف الشبكة اللاسلكية 2.4 جيجاهرتز فقط ويحتوي على منفذ إيثرنت سلكي

يمكن أن تمدد موسعات النطاق اللاسلكية أو المعيدات اللاسلكية نطاق شبكة لاسلكية موجودة. يمكن لمطاريف النطاق الموضوعة استراتيجياً أن تطيل منطقة إشارة أو تسمح لمساحة الإشارة بالوصول إلى حواجز مثل تلك التي تتعلق بالممرات على شكل حرف L. ستعاني الأجهزة اللاسلكية المتصلة من خلال أجهزة المعيدات من زيادة زمن الوصول لكل مرحلة ، بالإضافة إلى تقليل الحد الأقصى من سعة نقل البيانات المتوفرة. بالإضافة إلى ذلك ، فإن تأثير المستخدمين الإضافيين الذين يستخدمون شبكة تستخدم موسعات النطاق اللاسلكي يؤدي إلى استهلاك النطاق الترددي المتوفر بشكل أسرع مما هو الحال عندما يتم ترحيل مستخدم واحد حول شبكة تستخدم الموسعات. لهذا السبب ، تعمل موسعات النطاق اللاسلكية بشكل أفضل في الشبكات التي تدعم متطلبات معدل نقل البيانات المنخفضة جدًا ، مثل الحالات التي يتم فيها ترحيل أحد المستخدمين المزودين بجهاز كمبيوتر مزود بإمكانية الاتصال بشبكة Wi-Fi حول الأجزاء الممتدة وغير الممتدة من إجمالي الشبكة المتصلة . بالإضافة إلى ذلك ، سيكون للجهاز اللاسلكي المتصل بأي من أجهزة التكرار في السلسلة معدل نقل بيانات محدود أيضًا بـ “الرابط الأضعف” الموجود في السلسلة بين مكان اتصال الاتصال ومكان انتهاء الاتصال. كما أن الشبكات التي تستخدم مطولات لاسلكية هي أكثر عرضة للتدهور من التداخل من نقاط الوصول المجاورة التي تشغل أجزاء من الشبكة الموسعة الحدودية وتحتل نفس القناة التي تشغلها الشبكة الموسعة.

يسمح معيار الأمان ، للإعداد المحمي لشبكة واي فاي ، للأجهزة المضمنة مع واجهة مستخدم رسومية محدودة بالاتصال بالإنترنت بسهولة. يحتوي الإعداد المحمي لـواي فاي على تهيئتين: تكوين زر الضغط وتكوين الزر. حيث تسمى هذه الأجهزة المضمنة أيضًا إنترنت الأشياء وهي أنظمة مضمنة منخفضة الطاقة تعمل بالبطارية. تقوم عدد من شركات تصنيع الواي فاي  بتصميم شرائح ووحدات نمطية للواي فاي.

أجهزة مضمنة

أصبحت وحدات الواي فاي المضمنة متوفرة بشكل متزايد في السنوات القليلة الماضية (لا سيما في عام 2007) ، والتي تتضمن نظام تشغيل في الوقت الحقيقي وتوفر وسيلة بسيطة لتمكين أي جهاز يتواصل عبر منفذ تسلسلي. حيث يسمح هذا بتصميم أجهزة مراقبة بسيطة. مثال على ذلك هو جهاز محمول ECG لمراقبة المريض في المنزل. يمكن لهذا الجهاز المزود بتقنية الواي فاي الاتصال عبر الإنترنت . تم تصميم وحدات واي فاي هذه بواسطة المصنّعين الأصليين للأجهزة بحيث يحتاج المنفذون إلى الحد الأدنى من معرفة الواي فاي لتوفير اتصال الواي فاي لمنتجاتهم.

في يونيو 2014 ، قدمت شركة Texas Instruments أول متحكم ARM Cortex-M4 مع وحدةMCU  Wi-Fi مخصصة على متنها ، SimpleLink CC3200. يمكن من خلالها بناء الأنظمة المضمنة مع إمكانية الاتصال بالواي فاي كأجهزة ذات رقاقة واحدة ، مما يقلل من تكلفتها وحجمها الأدنى ، مما يجعلها أكثر عملية لبناء وحدات تحكم متصلة بالشبكات اللاسلكية في أجسام عادية و رخيصة الثمن.

النطاق

يعتمد نطاق إشارة الواي فاي على نطاق التردد ، و قدرة او قوة إشارة الراديو الناتجة ،و نمط  والكسب للهوائي  بالإضافة إلى تقنية التشكيل. خط البصر هو الدليل  ، ولكن يمكن أن يكون للانحناء والانكسار لإشارة الراديو أثر كبير.

قد يكون لنقطة اتصال متوافقة مع أي من 802.11b أو 802.11g ، باستخدام هوائي المخزون ، نطاق 100 متر (0.062 ميل) قد يمتلك نفس الراديو الذي له هوائي شبه مكافئ خارجي (الناتج 15 ديسبل) نطاقًا يزيد عن 20 ميلاً.

يشير معدل الكسب العالي (ديسبل) إلى مزيد من الانحراف (عمومًا نحو الأفقي) نظريا للشعاع  النظري والمثالي ، وبالتالي كلما استطاع الهوائي عرض إشارة قابلة للاستخدام ، بالمقارنة مع طاقة خرج مماثلة على هوائي أكثر انحناء ، على سبيل المثال ، سيكون لهوائي 8 ديسبل المستخدم مع سائق سعة 100ملي واط نطاق أفق مماثل لهوائي 6 ديسبل مدفوع بسرعة 500 ملي واط. لاحظ أن هذا يفترض أن الإشعاع في الوضع الرأسي مفقود ؛ قد لا يكون هذا هو الحال في بعض الحالات ، خاصة في المباني الكبيرة أو داخل الدليل الموجي. في المثال أعلاه ، يمكن أن يتسبب موجه الموجات اتجاهي في انخفاض هوائي 6 ديسيبل منخفض الطاقة إلى أبعد من ذلك في اتجاه واحد من هوائي 8 ديسيبل غير موجود في موجه موجي ، حتى لو كان كلاهما مدفوعًا عند 100 ميجا وات.

ومع ذلك ، يمكن لمعيار IEEE 802.11n أن يضاعف نطاقه ، النطاق أيضا يختلف مع نطاق التردد. تتميز شبكة Wi-Fi في فدرة التردد 2.4 غيغاهرتز بمدى أفضل قليلاً من شبكةWi-Fi في فدرة التردد 5 جيجاهيرتز المستخدمة من قبل 802.11 a وبشكل اختياري من خلال 802.11n على الموجهات اللاسلكية ذات الهوائيات القابلة للفصل ، من الممكن تحسين المدى عن طريق تركيب هوائيات تمت ترقيتها والتي لها كسب أعلى في اتجاهات معينة. يمكن تحسين النطاقات الخارجية إلى عدة كيلومترات من خلال استخدام هوائيات اتجاهية عالية الكسب على الموجه والجهاز (الأجهزة) البعيدة. بشكل عام ، الحد الأقصى لمقدار الطاقة التي يمكن لجهاز Wi-Fi نقلها محدود بموجب اللوائح المحلية ، مثل FCC Part 15 في الولايات المتحدة. تقتصر القدرة المشعة المكافئة المتناحية (EIRP) في الاتحاد الأوروبي على 20 ديسيبل (100 ميجا وات( .

للوصول إلى متطلبات تطبيقات الشبكة المحلية اللاسلكية ، تتمتع Wi-Fi باستهلاك طاقة مرتفع إلى حد ما مقارنة ببعض المعايير الأخرى. توفر تقنيات مثل Bluetooth (المصممة لدعم تطبيقات شبكة الاتصال الشخصية اللاسلكية (PAN) نطاق انتشار أقصر بكثير بين 1 و 100 متر وبالتالي فإن استهلاك الطاقة أقل بشكل عام. تقنيات أخرى منخفضة الطاقة مثل ZigBee لها مدى طويل إلى حد ما ، ولكن معدل بيانات أقل بكثير. يجعل استهلاك الطاقة العالية لشبكة Wi-Fi من عمر البطارية في الأجهزة المحمولة مصدر قلق.

طور الباحثون عددًا من تقنيات “معدومة الأسلاك” لتوفير بدائل لشبكة Wi-Fi للتطبيقات التي لا يكون فيها نطاق Wi-Fi الداخلي مناسبًا وحيث لا يكون تركيب أسلاك جديدة (مثل CAT-6) ممكنًا أو فعالًا من حيث التكلفة . على سبيل المثال ، يستخدم معيار ITU-T G.hn لشبكات المناطق المحلية عالية السرعة الأسلاك المنزلية القائمة (كبلات محورية وخطوط هاتف وخطوط طاقة). على الرغم من أن G.hn لا توفر بعض مزايا Wi-Fi (مثل التنقل أو الاستخدام الخارجي) ، إلا أنها مصممة للتطبيقات (مثل IPTVdistribution) حيث يكون النطاق الداخلي أكثر أهمية من التنقل.

للحصول على أفضل أداء ، هناك عدد من الأشخاص الذين ينصحون فقط باستخدام الشبكات اللاسلكية كملحق للشبكات السلكية . ونظراً للطبيعة المعقدة للانتشار الراديوي في ترددات Wi-Fi النمطية ، ولا سيما آثار انعكاس الإشارة على الأشجار والمباني ، يمكن للخوارزميات فقط التنبؤ بشدة إشارة Wi-Fi فقط لأي منطقة معينة فيما يتعلق بالمرسِل. لا ينطبق هذا التأثير بالتساوي على Wi-Fi بعيد المدى ، حيث تعمل الوصلات الأطول عادةً من الأبراج التي تنقل فوق أوراق الشجر المحيطة.

النطاق الأساسي لـ Wi-Fi يقيّد بشكل أساسي استخدام المحمول لتطبيقات كهذه كأجهزة جرد المخزون في المستودعات أو في مساحات البيع بالتجزئة ، أو أجهزة قراءة الباركود عند منصات المغادرة ، أو محطات الاستقبال / الشحن.

تعدد نقاط الاتصال

زيادة عدد نقاط الوصول إلى شبكة Wi-Fi التي توفر تكرار الشبكة ، ومدى أفضل ، ودعم التجوال السريع وزيادة سعة الشبكة الإجمالية باستخدام المزيد من القنوات أو من خلال تعريف الخلايا الأصغر. باستثناء عمليات التنفيذ الأصغر (مثل الشبكات المنزلية أو شبكات المكاتب الصغيرة) ، انتقلت تطبيقات Wi-Fi نحو نقاط الوصول “الرقيقة” ، مع وجود المزيد من ذكاء الشبكة الموجودة في جهاز شبكة مركزي ، مما أدى إلى تراجع نقاط الوصول الفردية إلى دور ” البكم “أجهزة الإرسال والاستقبال. قد التطبيقات في الهواء الطلق استخدام تكنولوجيات متشابكة.

عندما يتم نشر نقاط وصول متعددة ، فإنها غالبًا ما يتم تكوينها بنفس SSID وإعدادات الأمان لتشكيل “مجموعة خدمات موسعة”. عادةً ما تتصل أجهزة عميل Wi-Fi بنقطة الوصول التي يمكن أن توفر أقوى إشارة ضمن مجموعة الخدمة تلك.

أمن الشبكة

تتمثل المشكلة الرئيسية في أمان الشبكة اللاسلكية في سهولة الوصول إلى الشبكة مقارنةً بالشبكات السلكية التقليدية مثل Ethernet. مع الشبكات السلكية ، يجب على المرء إما الوصول إلى مبنى (الاتصال المادي في الشبكة الداخلية) ، أو اختراق جدارالحماية الخارجي. لتمكين Wi-Fi ، يلزم مجرد أن يكون ضمن نطاق شبكة Wi-Fi. تحمي معظم شبكات الأعمال البيانات والأنظمة الحساسة من خلال محاولة منع الوصول الخارجي. يؤدي تمكين الاتصال اللاسلكي إلى تقليل الأمان في حالة استخدام الشبكة لعدم كفاية أو عدم وجود تشفير.

يمكن للمهاجم الذي تمكن من الوصول إلى جهاز توجيه شبكة Wi-Fi أن يبدأ هجوم انتحال DNS ضد أي مستخدم آخر للشبكة عن طريق صياغة استجابة قبل أن يكون لدى خادم DNS المستعلم فرصة للرد.

الطرق المتبعة

تدبير شائع لردع المستخدمين غير المخولين يتضمن إخفاء اسم نقطة الوصول عن طريق تعطيل بث SSID بالرغم من كونه فعّالاً ضد المستخدم العادي ، إلا أنه غير فعال كطريقة أمان لأنه يتم بث SSID في مسح استجابة لاستعلام SSID الخاص بالعميل. طريقة أخرى هي السماح فقط لأجهزة الكمبيوتر التي تحتوي على عناوين MAC المعروفة بالانضمام إلى الشبكة ، ولكن قد يكون هناك مستمعون محددون قادرون على الانضمام إلى الشبكة عن طريق انتحال عنوان محوّل.

تم تصميم التشفير Wired Equivalent Privacy (WEP) للحماية ضد التطفل غير الرسمي ولكن لم يعد آمنًا. يمكن لأدوات مثل AirSnort أو Aircrack-ng استعادة مفاتيح تشفيرWEP بسرعة. بسبب ضعف WEP ، وافق تحالف Wi-Fi على الوصول المحمي بالدقة اللاسلكية (WPA)الذي يستخدم TKIP. تم تصميم WPA خصيصًا للعمل مع الأجهزة القديمة عادةً من خلال ترقية البرامج الثابتة. على الرغم من أنه أكثر أمانًا من WEP ، فقد عرف WPA مواطن الضعف.

تم تقديم WPA2 الأكثر أمانًا باستخدام Advanced Encryption Standard في عام 2004 وهو مدعوم من قبل معظم أجهزة Wi-Fi الجديدة. WPA2 متوافق تمامًا مع WPA. في عام 2017 ، تم اكتشاف خلل في بروتوكول WPA2 ، مما سمح لهجوم إعادة التشغيل ، المعروف باسم KRACK .

ويسمح وجود خلل في ميزة تمت إضافتها إلى Wi-Fi في عام 2007 ، يُسمى Wi-Fi Protected Setup (WPS) ، بأمان WPA و WPA2 وتجاوزه بشكل فعال في العديد من المواقف. العلاج الوحيد في أواخر عام 2011 هو إيقاف تشغيل Wi-Fi Protected Setup ، وهو أمر غير ممكن دائمًا ، غالبًا ما تُستخدم الشبكات الافتراضية الخاصة لتأمين شبكة  Wi-Fi .

المخاطر على البيانات

لقد تم عرض معيار التشفير اللاسلكي المتميز القديم (WEP Equivalent Privacy) (WEP) لقابل للكسر بسهولة حتى في حالة تكوينه بشكل صحيح. يهدف تشفير الوصول المحمي بالدقة اللاسلكية WPA و WPA2 ، والذي أصبح متوفرًا في الأجهزة عام 2003 ، إلى حل هذه المشكلة. نقاط اتصال Wi-Fi عادةً ما تكون افتراضية إلى وضع (مفتوح) خالٍ من التشفير. يستفيد مستخدمو المبتدئون من جهاز صفري يعمل بشكل تلقائي ، ولكن هذا الإعداد الافتراضي لا يمكّن أي أمن لاسلكي ، مما يوفر وصولاً لاسلكيًا مفتوحًا إلى شبكة محلية (LAN) يتطلب تشغيل الأمان من المستخدم تهيئة الجهاز ، عادة عبر واجهة مستخدم رسومية (GUI) في شبكات Wi-Fi غير المشفرة ، يمكن للأجهزة المتصلة بمراقبة البيانات وتسجيلها (بما في ذلك المعلومات الشخصية). يمكن تأمين هذه الشبكات فقط باستخدام وسائل حماية أخرى ، مثل VPN أو بروتوكول نقل النص التشعبي الآمن عبر تأمين طبقة النقل  (HTTPS)

يعتبر تشفير وصول Wi-Fi المحمي (WPA2) آمنًا ، شريطة استخدام عبارة مرور قوية. في عام 2018 ، تم الإعلان عن WPA3 كبديل لـ WPA2 ، مما زاد من الأمن.

ما يجب عمله لاستخدام الواي فاي

يجب أولاً أن يكون جهاز الحاسب المستخدم مهيأ للاتصال بنطاق الواي فاي يدعم تقنية wifi إن معظم الأجهزة المحمولة التي تباع الآن مهيأة ببطاقات واي فاي في داخلها، وهى معدّة لتكون متكاملة مع النقاط الساخنة التي توفر هذه الخدمة. يمكن أيضاً في حال عدم وجوده تهيئة الحاسب باستخدام adapter يتم وصله على مدخل usb (USB port) أو مدخل PC card slot و عملية الاتصال بالإنترنت عن طريق واي فاي سهلة للغاية، فالبرمجيات التي تأتى مع البطاقة اللاسلكية تبحث أوتوماتيكيًا في المجال من حولها عن نقطة ساخنة، فإن وجدتها أمكن الاتصال بالإنترنت بكل سهولة.

ميزات نطاقات الواي فاي

• عملية إعداد شبكاتها سريعة وسهلة، فهي لا تحتاج إلى تمديدات للأسلاك وحفر للجدران
• ويمكن تحريك هذه الأجهزة فيها بجميع الاتجاهات، وحملها والتجوّل بها بحيث يمكنك أن تبقى متصلاً بشكل دائم بالإنترنت،
• هي تتيح قدرًا كبيرًا من المرونة وبالتالي تزيد الإنتاجية. وهى تتيح للمسافر البقاء متصلاً أثناء السفر.
• تصل سرعة الاتصال عن طريق واى فاى إلى 54 ميغابايت في الثانية، فسرعتها لا تقارن مع المودم الهاتف، بل هي أسرع بعدة مرات من الاتصال عن طريق الكيبل أو DSL، كما يؤكد غراهام ميلفيل ، مدير تسويق المنتجات في قسم الأعمال اللاسلكية في شركة Symbol Technologies
• إعداد شبكات واي فاي أرخص من الشبكات السلكية، وبخاصة على مستوى الشركات الكبيرة، كما يفيد ميلفيل، وإدارتها أقل تكلفة أيضًا، وسوف تستمر أسعارها في الهبوط نظراً لازدياد الطلب عليها واستمرار دعم الأجهزة لها
• من الممكن تركيبها في أماكن من الصعب تمديد كابلات فيها، المواقع الأثرية أفضل مثال على ذلك حيث يصعب إجراء الحفريات فيها إن لم يكن من المستحيل فعل ذلك.
• الوثوقية reliabililty والأمان security

سلبياتها

1. التداخل والتشويش
2. تدني الأداء
3. استهلاك كبير للطاقة
4. محدودية مجال تغطيتها
5. إمكانية اختراق البيانات الشخصية

استخداماتها

تم اختراعها وتطويرها لخدمة الاتصالات في داخل شبكة العمل المحلية LAN ولكن بدون استخدام الأسلاك، في بداية الأمر كان الهدف منها هو خدمة أجهزة الحاسب الشخصي المحمول ولكن وبالتطور السريع لهذه التقنية أصبحت تخدم متصفحي شبكة الإنترنت العالمية وخاصة في المقاهي والمطاعم والفنادق والمطارات والبنوك. كما أنها أصبحت تلعب دوراً مهماً في تقنية الصوت عبر الشبكة VoIP ، وتؤدي خدمة كبيرة الآن في أماكن حساسة كردهات المستشفيات والمواقع الأمنية بحيث يتمكن الطبيب أو رجل الأمن من الدخول على تطبيقات معينة لخدمة المرضى أو التعرف على هوية أشخاص غير مرغوب فيهم من دخول أماكن حساسة وغيرها. كما أنها أضافت الكثير إلى تقنية الهاتف النقال وإمكانية اتصاله بشبكة الإنترنت العالمية في حال التواجد داخل نطاق شبكة الواي فاي. من الاستخدامات الحديثة والمهمة لها هي نقل الصور من الكاميرات الرقمية إلى الكمبيوتر.