HDG 解释:WiFi 是如何工作的?

WiFi是一种无线网络技术,可让您将支持WiFi的设备连接到本地网络。使用WiFi,您可以在本地网络设备之间传输数据或连接到 Internet(如果连接可用)。大多数人可能都知道这一点,因为我们每天都在使用WiFi ,但(WiFi)WiFi究竟是如何工作的呢?

WiFi是无线电(WiFi Is Radio)

关于WiFi(WiFi)最基本的事实是它使用无线电波来传输信息。无线电波是我们所说的特定频率范围的电磁辐射。光是(Light)我们眼睛对光谱敏感的部分,但由与无线电波相同的“物质”组成。

WiFi 使用两种不同的频率进行传输:2.4Ghz 和 5Ghz。这分别是每秒 2,400,000,000 和 5,000,000,000 个周期。与频率仅为 100Mhz 的 FM 收音机相比,这是相当高的。

无线电波的确切频率对其特性有很大的改变。使用更高的频率,您可以将更多信息打包到信号中。但是,某些频率的范围不是很长。 

不同的频率也以不同的方式穿透物质。某些频率可以从大气中反弹,因此您的发射器和接收器不需要视线即可工作。其他频率只是直接射入太空。如果您想与卫星通信,这很有用,如果接收器在地球上,那就没那么有用了。

如果您在传输功率中投入足够的功率,没有任何阻碍并使用正确的天线,那么WiFi工作频率的波可以达到数百英里。(WiFi)但是,标准的家用WiFi通常具有 30-50 米(约 100/150 英尺)之间的畅通范围。2.4Ghz WiFi覆盖范围更远,5Ghz WiFi速度更快。

WiFi是数字的(WiFi Is Digital)

WiFi是无线电,但它是数字(digital )无线电。这意味着无线电波被调制以携带数字代码。WiFi绝对包含数字信息。

最新最好的WiFi技术的理论速度限制为 4.8 Gbps,一次使用四个 1.2 Gbps数据流。那是每秒 600 兆字节!当然,理论速度是在实验室中在最佳条件下确定的,但即使在现实世界中,现代WiFi也非常快。

WiFi 有标准和协议(WiFi Has Standards & Protocols)

WiFi已经存在了很长时间。该技术的第一次商业迭代早在 1997 年就已经发布。电气和电子工程师协会(The Institute of Electrical and Electronics Engineers)( IEEE ) 编纂了WiFi标准,正式名称为IEEE 802.11。第一代WiFi被称为 802.11a,但随着时间的推移,开发了更新、更好的WiFi版本:

  • 802.11a
  • 802.11b
  • 802.11g
  • 802.11n
  • 802.11ac
  • 802.11ax

WiFi不完全向后兼容。您不会找到许多仍然可以与 802.11a 设备通信的现代设备。那里的许多WiFi设备都是“bgn”,并且将与这三个标准一起使用,它们都使用 2.4Ghz 频段。802.11ac 使用 5Ghz 频段,但这些路由器中的大多数都是“双频段”,并且还提供 2.4Ghz 以与使用旧标准的旧设备通信。

实际上,与WiFi的向后兼容性参差不齐,因为某些设备在每个各自的标准中都被锁定为特定的速度。较新的路由器可能不会让事情进展得那么慢!

顺便说一句,整个“802.11”命名约定已被删除。最新的 802.11ax 现在称为WiFi(WiFi 6) 6,802.11是WiFi 5,依此类推。

WiFi 已加密(WiFi Is Encrypted)

任何人都可以拦截WiFi无线电波,但由于数字加密(digital encryption),他们不能简单地窃听正在发送和接收的内容。至少,如果您的WiFi网络受密码保护,情况就是如此。 

您的WiFi密码也是加密密钥,因此任何有密码的人都可以看到所有未经过滤的数据包。这就是为什么您应该只使用启用了 HTTPS 的网站,并且如果您使用公共WiFi热点,请始终使用VPN服务!(VPN)

您的WiFi设备很可能使用WPA2WPAWiFi Protected Access的缩写,是一种非常强大的(WiFi Protected Access)WiFi连接加密方案。然而,多年来,黑客已经发现了各种漏洞,在某些情况下,这些漏洞可以让他们破解WPA2加密协议。 

2018 年, WiFi技术的托管方WiFi 联盟( WiFi Alliance)宣布了 WPA3(WPA3)。这个新版本提高了安全性并填补了WPA2中发现的安全漏洞。当然,所有硬件都支持新的安全标准还需要一段时间。

WiFi Direct是一件事(WiFi Direct Is a Thing)

WiFi旨在使用诸如路由器之类的中央设备来管理设备之间的通信。但是,WiFi也可用于直接连接两个设备,即所谓的“点对点”连接。例如,当您想将大文件从您的智能手机发送到某人的智能手机时,这非常方便。 

这也是通常用于将视频从手机投射到智能电视的WiFi类型。(WiFi)当您使用GoPro相机或某些WiFi相机无人机等设备时,您也在使用直接WiFi连接。蓝牙(Bluetooth)在点对点无线连接世界中获得了大部分关注,特别是因为它非常节能,但WiFi直连速度快且使用简单。

路由器、中继器和网状网络(Routers, Repeaters & Mesh Networks)

虽然现在直接WiFi连接很常见,但我们大部分时间都使用的WiFi采用了集线器和辐条设计。(WiFi)换句话说,您的所有WiFi设备都连接到一个中央设备,该设备充当中间人。对于大多数人来说,这将是常见的WiFi路由器。

现代路由器拥有多个天线,将不同的频段以及发送和接收WiFi数据的硬件分开。这些路由器还处理您的互联网连接和网络上的任何有线以太网(Ethernet)设备,允许有线和无线网络相互通信。

然而,正如我们上面所说,WiFi信号范围非常有限。这意味着您离路由器越远,信号强度越差。WiFi 中继器(WiFi repeater)可用于在覆盖范围边缘扩展该信号。

虽然中继器工作得很好,但“网状”WiFi(” WiFi)系统出现了新趋势。在这里,没有中央路由器。相反,几个较小的路由器分布在您的家中,相互连接并提供无缝的WiFi云。这是大型企业中最常使用的WiFi技术,但它已成为家庭使用的负担得起的技术。(WiFi)

超越 WiFi(Beyond WiFi)

WiFi比以往任何时候都在我们身边,因为现在各种设备都需要网络连接。然而,在无线数据传输方面, WiFi并不是唯一的竞争技术。在低功耗、短距离连接方面,蓝牙占据主导地位。(Bluetooth)蓝牙(Bluetooth)的未来版本甚至可能在速度和范围方面让WiFi物有所值。

然而,WiFi的最大竞争对手很可能是 5G。第五代蜂窝技术提供更便宜的数据速率和密集的城市覆盖。5G 可能不会取代家庭中的WiFi,但 5G 提供了公共 WiFi 热点的替代方案,公共WiFi热点之所以流行,主要是由于移动数据的高成本。



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我是计算机专家,专门研究 iOS 设备。自 2009 年以来,我一直在帮助人们,我在 Apple 产品方面的经验使我成为满足他们技术需求的完美人选。我的技能包括: - 维修和升级 iPhone 和 iPod - 安装和使用 Apple 软件 - 帮助人们找到最适合他们的 iPhone 和 iPod 的应用程序 - 从事在线项目



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