Sieci WLAN – jak działają, jaki mają zasięg i jak je zabezpieczyć

Sieci WLAN to bezprzewodowe sieci lokalne. Urządzenia łączą się w nich bez przewodów, a sygnał przenoszą najczęściej mikrofale. Podstawą pozostaje standard IEEE 802.11, który określa warstwę fizyczną i warstwę dostępu do medium, czyli zasady dzielenia się częstotliwością. W Polsce nazwa Wi-Fi funkcjonuje jako synonim określenia WLAN, choć pierwotnie odnosiła się tylko do jednego produktu wykorzystującego konkretny standard bezprzewodowej sieci lokalnej.

Co kryje skrót WLAN i z czego składa się taka sieć

Skrót pochodzi od angielskiego wireless local area network. Taka sieć łączy dwa lub więcej urządzeń bez dodatkowego okablowania, a o ich wzajemnej zgodności decyduje standard IEEE 802.11. Urządzenia różnych producentów porozumiewają się więc bez problemu.

Na infrastrukturę takiej sieci składają się cztery grupy elementów:

• karty sieciowe, najczęściej w wersji PCI, USB lub PCMCIA,
• punkty dostępowe,
• anteny,
• kable, złącza, przejściówki, rozdzielacze antenowe i terminatory.

Wi-Fi to certyfikat, WLAN to typ sieci

Oba pojęcia bywają używane zamiennie, choć nie znaczą tego samego. WLAN nazywa całą technologię bezprzewodowych sieci lokalnych. Wi-Fi to nazwa handlowa certyfikatu, który wydaje organizacja Wi-Fi Alliance. Każda sieć z tym certyfikatem należy do sieci WLAN, ale nie każda bezprzewodowa sieć lokalna musi ten certyfikat mieć.

Tryb ad-hoc i tryb infrastruktury

Sieci bezprzewodowe pracują w dwóch trybach. W trybie ad-hoc, nazywanym też IBSS, urządzenia rozmawiają ze sobą bezpośrednio, o ile pozwala na to zasięg radiowy, i punkt dostępowy nie jest potrzebny. Tryb infrastruktury działa inaczej. Tutaj wszystkie urządzenia łączą się wyłącznie z punktem dostępowym, który pośredniczy w ich komunikacji i pełni funkcję bramy do sieci przewodowej. Domowy router pracuje właśnie tak.

Zalety sieci WLAN

Rezygnacja z okablowania ma wymierne korzyści. Instalacja przebiega szybko, bo nie trzeba prowadzić przewodów przez ściany i podłogi, a jeden punkt dostępowy obsłuży jednocześnie wiele urządzeń. Użytkownik zyskuje mobilność – z sieci korzysta w dowolnym miejscu w jej zasięgu, a nie tylko przy gnieździe ściennym. Rozbudowa jest przy tym elastyczna: gdy istniejący zasięg okaże się za mały, wystarczy dołożyć kolejny punkt dostępowy albo węzeł systemu mesh, zamiast prowadzić nowy kabel. Sam zasięg, zależnie od rozmieszczenia nadajników, sięga od kilku metrów wewnątrz budynku do kilkudziesięciu kilometrów na otwartym terenie. W wielu miejscach publicznych dodatkowo działają bezpłatne hotspoty WLAN.

Pasma, kanały i prędkości w standardach 802.11

Sieci korzystają z pasma 2,4 GHz oraz 5 GHz, a wybór ma praktyczne konsekwencje. Pasmo 2,4 GHz daje większy zasięg, lecz częściej łapie zakłócenia. Pasmo 5 GHz zapewnia wyższe prędkości przesyłania danych przy mniejszym zasięgu. Sama szybkość transmisji zależy od użytego standardu oraz od odległości między urządzeniami.

Dlaczego w paśmie 2,4 GHz pracują bez zakłóceń tylko trzy sieci

W Europie pasmo 2,4 GHz obejmuje 13 kanałów w zakresie 2400-2483,5 MHz, rozstawionych co 5 MHz, przy czym częstotliwość środkowa pierwszego kanału wynosi 2412 MHz. Pojedyncza sieć zajmuje jednak około 20 MHz. Kanały zachodzą więc na siebie i bez wzajemnych zakłóceń pracują jedynie trzy sieci. To tłumaczy, dlaczego w bloku z kilkunastoma routerami zmiana kanału pomaga tylko do pewnego momentu.

Zasięg sieci bezprzewodowej i sposoby na jego powiększenie

Zasięg sięga od kilku metrów wewnątrz budynków do kilkudziesięciu kilometrów na otwartej przestrzeni. Na jakość połączenia wpływają przede wszystkim cztery czynniki:

• liczba podłączonych urządzeń,
• grubość i materiał ścian,
• obecność innych sieci bezprzewodowych w pobliżu,
• umiejscowienie routera.

Rozbudowa opiera się na jednej z dwóch topologii. W topologii gwiazdy komunikacja przechodzi przez centralny punkt dostępowy, a zasięg zwiększysz, dokładając kolejne punkty. Topologia kraty, znana szerzej jako mesh, działa bez takiego centrum: węzły wymieniają dane bezpośrednio albo przez sąsiadów i same decydują o przekazywaniu pakietów. Gdy dołożysz nowy węzeł albo któryś wypadnie z topologii, lista sąsiadów zmienia się samoczynnie.

Zabezpieczenia: od WEP do WPA3

Pierwszym powszechnym zabezpieczeniem było szyfrowanie WEP z kluczem o długości od 40 do 104 bitów. Jego słabości są znane od lat, dlatego miejsce WEP zajęły kolejno WPA, WPA2 i WPA3. Wi-Fi Alliance uczyniła WPA3 wymogiem dla urządzeń z certyfikatem Wi-Fi CERTIFIED, a wariant WPA3-Personal wzmacnia ochronę przed próbami odgadnięcia hasła.

Osobnym rozwiązaniem pozostaje Wi-Fi Enhanced Open. Szyfruje ono transmisję w sieciach otwartych, bez podawania hasła przez użytkownika, i ogranicza część ryzyka związanego z korzystaniem z niezabezpieczonej sieci. W domowym routerze liczą się trzy ustawienia. Pierwsze to nazwa sieci widoczna na liście, czyli SSID. Drugie to silne hasło złożone z liter, cyfr i znaków specjalnych. Trzecie to typ zabezpieczeń, gdzie zalecane jest WPA2 lub nowsze WPA3.

Wi-Fi 6, Wi-Fi 6E i Wi-Fi 7 – co zmieniają kolejne generacje

Generacja Wi-Fi 6 wprowadziła trzy mechanizmy, które przydają się głównie w sieciach z wieloma urządzeniami. Wielodostęp OFDMA dzieli kanał między urządzenia, przez co podnosi efektywność sieci i obniża opóźnienia. Technika MU-MIMO przesyła więcej danych jednocześnie i pozwala jednemu punktowi dostępowemu obsłużyć więcej sprzętu. Target Wake Time ustala z kolei, kiedy urządzenie ma się wybudzić, co poprawia efektywność sieci i wydłuża czas pracy baterii. Certyfikacja Wi-Fi 6E rozszerzyła te możliwości na pasmo 6 GHz.

Kolejnym krokiem jest Wi-Fi CERTIFIED 7, który działa w pasmach 2,4 GHz, 5 GHz i 6 GHz. Kanały o szerokości 320 MHz, dostępne wyłącznie w paśmie 6 GHz, dają dwukrotnie wyższą przepustowość niż Wi-Fi CERTIFIED 6. Praca wielołączowa, czyli Multi-Link Operation, rozkłada ruch między kilka łączy naraz. Modulacja 4K QAM podnosi natomiast szybkość transmisji o 20 procent względem 1024 QAM znanego z Wi-Fi 6.

Gdzie sieci WLAN sprawdzają się najlepiej

Poza domami i biurami bezprzewodowe sieci lokalne pracują w sześciu obszarach:

• transport, gdzie służą do wymiany informacji o przewożonych towarach,
• handel, bo ułatwiają szybkie zmiany w organizacji wnętrz,
• opieka zdrowotna, w której personel szybko sięga po dane pacjenta,
• usługi finansowe,
• edukacja,
• produkcja, gdzie umożliwiają zdalne sterowanie pracą robotów.

Szerszy opis samej technologii znajdziesz w haśle bezprzewodowa sieć lokalna. Bezprzewodowo nie warto jednak podłączać wszystkiego. Połączenie przewodowe Ethernet cechuje szybsza transmisja i większa stabilność, dlatego sprzęt wymagający pewnego łącza podłącz kablem, a urządzenia mobilne zostaw w sieci bezprzewodowej.

Najczęściej zadawane pytania

Czy WLAN to to samo co Wi-Fi?

W polskiej praktyce językowej oba terminy bywają stosowane wymiennie, a Wi-Fi traktuje się jako synonim określenia WLAN. Ściśle rzecz biorąc, WLAN nazywa typ sieci, natomiast Wi-Fi to nazwa handlowa certyfikatu wydawanego przez Wi-Fi Alliance.

Jak podłączyć się do sieci WLAN?

W telefonie z systemem Android otwórz panel szybkich ustawień, dotknij ikony Wi-Fi, włącz przełącznik, wybierz sieć z listy i wpisz hasło. W systemie iOS ta sama operacja przebiega przez Ustawienia i sekcję Wi-Fi. Konfigurujesz własną sieć od zera? Podłącz router do prądu, wpisz w przeglądarce adres 192.168.0.1 lub 192.168.1.1 i zaloguj się danymi z naklejki na urządzeniu.

Jak włączyć sieć WLAN w telefonie?

W Androidzie rozwiń panel szybkich ustawień przeciągnięciem palca od góry ekranu i dotknij ikony Wi-Fi, żeby włączyć przełącznik – w niektórych modelach ta sama opcja jest opisana jako WLAN. W iPhonie zrobisz to w Ustawieniach, w sekcji Wi-Fi, przesuwając suwak w pozycję włączoną. Po aktywowaniu telefon sam wyświetli listę dostępnych sieci do wyboru.

Co to jest sieć WLAN w telefonie?

To ta sama bezprzewodowa sieć lokalna, tylko widziana od strony urządzenia mobilnego. Część producentów podpisuje przełącznik w ustawieniach słowem WLAN zamiast Wi-Fi, ale funkcja pozostaje identyczna. Telefon łączy się z routerem lub punktem dostępowym za pomocą fal radiowych, bez kabla.

Jaka jest różnica między siecią WLAN a LAN?

LAN to tradycyjna sieć przewodowa, w której urządzenia łączą się kablami Ethernet. WLAN realizuje te same zadania bez okablowania, więc daje mobilność i łatwiejszą rozbudowę. Płacisz za to stabilnością i przepustowością, jakie zapewnia połączenie kablowe.

Źródła:

• Wikipedia – Bezprzewodowa sieć lokalna
• Plus.pl – WLAN, co to jest? Czym różni się od Wi-Fi?
• JMDI – WLAN, co to jest i czym różni się od Wi-Fi?
• Netia.pl – WLAN, co to jest? Czym różni się od Wi-Fi?
• ITH.eu – WLAN, przewodnik po bezprzewodowej sieci lokalnej
• Wi-Fi Alliance – Security
• Wi-Fi Alliance – Wi-Fi CERTIFIED 6
• Wi-Fi Alliance – Wi-Fi CERTIFIED 7