HDG erklärt: Wie funktioniert WiFi?


W-lan ist eine drahtlose Netzwerktechnologie, mit der Sie Ihre WiFi-fähigen Geräte mit einem lokalen Netzwerk verbinden können. Über WLAN können Sie Daten zwischen lokalen Netzwerkgeräten übertragen oder eine Verbindung zum Internet herstellen, wenn eine Verbindung verfügbar ist. Die meisten Leute wissen das wahrscheinlich, da wir alle jeden Tag WiFi nutzen, aber wie funktioniert WiFi tatsächlich?

WiFi ist Radio

Die Die grundlegendste Tatsache bei WiFi ist, dass es Funkwellen verwendet, um Informationen zu übertragen. Radiowellen sind das, was wir einen bestimmten Frequenzbereich elektromagnetischer Strahlung nennen. Licht ist der Teil des Spektrums, für den unsere Augen empfindlich sind, besteht jedoch aus demselben „Material“ wie Radiowellen.

WiFi verwendet zwei verschiedene Frequenzen für die Übertragung: 2,4 GHz und 5 GHz. Das sind 2.400.000.000 bzw. 5.000.000.000 Zyklen pro Sekunde. Dies ist ziemlich hoch im Vergleich zu UKW-Radio mit einer Frequenz von nur etwa 100 MHz.

Die genaue Frequenz einer Radiowelle ändert sich stark in ihren Eigenschaften. Mit einer höheren Frequenz können Sie mehr Informationen in Ihr Signal packen. Einige Frequenzen haben jedoch keine sehr großen Reichweiten.

Unterschiedliche Frequenzen dringen auch unterschiedlich in die Materie ein. Einige Frequenzen können von der Atmosphäre reflektiert werden, sodass Ihr Sender und Empfänger keine Sichtverbindung benötigen, um zu arbeiten. Andere Frequenzen schießen einfach direkt in den Weltraum. Dies ist nützlich, wenn Sie mit einem Satelliten kommunizieren möchten, nicht so sehr, wenn sich der Empfänger auf der Erde befindet.

Wellen bei den WiFi-Betriebsfrequenzen können Hunderte von Kilometern erreichen, wenn Sie genügend Leistung in die Sendeleistung stecken nichts im Weg und benutze die richtige Antenne. Standard-Haushalts-WLAN hat jedoch normalerweise eine ungehinderte Reichweite zwischen 30 und 50 Metern (ca. 100/150 Fuß). 2,4 GHz WiFi hat die größere Reichweite, 5 GHz WiFi hat höhere Geschwindigkeiten.

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WiFi ist digital

WiFi ist Radio, aber es ist digitalesRadio. Das heißt, die Funkwellen werden so moduliert, dass sie digitalen Code übertragen. WiFi ist absolut voll mit digitalen Informationen.

Die neueste und beste WiFi-Technologie hat eine theoretische Geschwindigkeitsbegrenzung von 4,8 Gbit / s bei gleichzeitiger Verwendung von vier 1,2-Gbit / s-Datenströmen. Das sind 600 Megabyte pro Sekunde! Natürlich werden theoretische Geschwindigkeiten in einem Labor unter optimalen Bedingungen bestimmt, aber selbst in der realen Welt ist modernes WiFi sehr schnell.

WiFi hat Standards und Protokolle

WiFi gibt es schon seit langer Zeit. Die erste kommerzielle Iteration der Technologie wurde bereits 1997 veröffentlicht. Das Institut für Elektro- und Elektronikingenieure (IEEE) kodifizierte den WiFi-Standard, der offiziell als IEEE bekannt ist 802.11. Die erste Generation von WiFi ist als 802.11a bekannt, aber mit der Zeit wurden neuere, bessere Versionen von WiFi entwickelt:

  • 802.11a
  • 802.11b
  • 802.11g
  • 802.11n
  • 802.11ax
  • WLAN ist nicht verfügbar voll abwärtskompatibel. Sie werden nicht viele moderne Geräte finden, die noch mit 802.11a-Geräten kommunizieren können. Viele WiFi-Geräte da draußen sind „bgn“ und funktionieren mit diesen drei Standards, die alle das 2,4-GHz-Frequenzband verwenden. 802.11ac verwendet das 5-GHz-Band, aber die meisten dieser Router sind Dual-Band-Router und bieten 2,4 GHz, um mit älteren Geräten mit älteren Standards zu kommunizieren.

    In der Praxis ist die Abwärtskompatibilität mit WLAN nur sporadisch, da einige Geräte unvollständig sind sind auf bestimmte Geschwindigkeiten innerhalb der jeweiligen Norm festgelegt. Neuere Router lassen die Dinge möglicherweise nicht so langsam laufen!

    Übrigens wurde die gesamte Namenskonvention „802.11“ gestrichen. Der neueste 802.11ax ist jetzt als WiFi 6 bekannt, wobei 802.11 WiFi 5 usw. ist.

    WiFi ist verschlüsselt

    Jeder kann WiFi-Funkwellen abfangen, aber dank digitale Verschlüsselung können sie nicht einfach abhören, was gesendet und empfangen wird. Zumindest ist dies der Fall, wenn Ihr WiFi-Netzwerk passwortgeschützt ist.

    Ihr WLAN-Passwort ist auch der Verschlüsselungsschlüssel, sodass jeder mit dem Passwort alle Datenpakete ungefiltert sehen kann. Aus diesem Grund sollten Sie nur Websites mit HTTPS aktiviert verwenden und immer einen VPN -Dienst verwenden, wenn Sie einen öffentlichen WLAN-Hotspot verwenden!

    Ihre WiFi-Geräte verwenden höchstwahrscheinlich WPA2. WPA steht für WiFi Protected Accessund ist ein sehr starkes Verschlüsselungsschema für WiFi-Verbindungen. Im Laufe der Jahre haben Hacker jedoch verschiedene Exploits entdeckt, die es ihnen in einigen Fällen ermöglichen, die WPA2-Verschlüsselungsprotokolle zu brechen.

    Im Jahr 2018 kündigte die WiFi Alliance, die die WiFi-Technologie verwaltet, WPA3 an. Diese neue Version verbessert die Sicherheit und schließt die Sicherheitslücken in WPA2. Natürlich wird es einige Zeit dauern, bis die gesamte Hardware in freier Wildbahn den neuen Sicherheitsstandard unterstützt.

    WiFi Direct ist eine Sache

    WiFi war Entwickelt, um ein zentrales Gerät wie einen Router zum Verwalten der Kommunikation zwischen Geräten zu verwenden. WiFi kann jedoch auch verwendet werden, um zwei Geräte in einer sogenannten Peer-to-Peer-Verbindung direkt zu verbinden. Dies ist sehr praktisch, wenn Sie beispielsweise eine große Datei von Ihrem an das Smartphone einer anderen Person senden möchten.

    Dies ist auch die Art von WLAN, mit der häufig Videos von einem Telefon auf einen Smart-TV übertragen werden. Wenn Sie Geräte wie GoPro-Kameras oder bestimmte Drohnen mit WiFi-Kameras verwenden, verwenden Sie auch eine direkte WiFi-Verbindung. Bluetooth erhält die meiste Aufmerksamkeit in der Welt der drahtlosen Peer-to-Peer-Verbindungen, insbesondere weil es so energieeffizient ist, aber WiFi Direct schnell und genauso einfach zu bedienen ist.

    Router, Repeater und Mesh-Netzwerke

    Während direkte WiFi-Verbindungen heutzutage an der Tagesordnung sind, verwendet das WiFi, das wir alle meistens verwenden, ein Hub-and-Spoke-Design. Mit anderen Worten, alle Ihre WiFi-Geräte stellen eine Verbindung zu einem zentralen Gerät her, das als Vermittler fungiert. Für die meisten Menschen wird dies der übliche WLAN-Router sein.

    Moderne Router verfügen über mehrere Antennen, die verschiedene Frequenzbänder sowie die Hardware, die WLAN-Daten sendet und empfängt, voneinander trennen. Diese Router verwalten auch Ihre Internetverbindung und alle kabelgebundenen Ethernet-Geräte in Ihrem Netzwerk, sodass kabelgebundene und kabellose Netzwerke miteinander kommunizieren können.

    Wie oben erwähnt, sind die WiFi-Signalbereiche jedoch ziemlich begrenzt. Das heißt, je weiter Sie vom Router entfernt sind, desto schlechter ist die Signalstärke. Eine WiFi Repeater kann verwendet werden, um dieses Signal am Rand des Abdeckungsbereichs zu erweitern.

    Während Repeater gut genug funktionieren, gibt es einen neuen Trend zu "Mesh" -WiFi-Systemen. Hier gibt es keinen zentralen Router. Stattdessen sind mehrere kleinere Router in Ihrem Haus verteilt, miteinander verbunden und bieten eine nahtlose WLAN-Cloud. Dies ist die in großen Unternehmen am häufigsten verwendete WiFi-Technologie, die jedoch für den Heimgebrauch erschwinglich wird.

    Jenseits von WiFi

    WiFi ist mehr denn je in unserer Nähe , da alle Arten von Geräten jetzt eine Netzwerkverbindung benötigen. WiFi ist jedoch nicht die einzige konkurrierende Technologie, wenn es um drahtlose Datenübertragung geht. Bluetooth regiert das Quartier, wenn es um Kurzstreckenverbindungen mit geringem Stromverbrauch geht. Zukünftige Versionen von Bluetooth könnten WiFi in Bezug auf Geschwindigkeit und Reichweite sogar eine Chance geben.

    Der größte Konkurrent von WiFi könnte jedoch sehr wohl 5G sein. Die Mobilfunktechnologie der fünften Generation bietet günstigere Datenraten und eine dichte städtische Abdeckung. 5G ersetzt möglicherweise nicht das WLAN zu Hause, aber 5G bietet eine Alternative zu öffentlichen WLAN-Hotspots, die vor allem aufgrund der hohen Kosten für mobile Daten populär geworden sind.

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    23.07.2020