Come il Wi-Fi invia i dati via etere

Wi-Fi consente ai dispositivi di connettersi a una rete senza cavi, inviando i dati sotto forma di onde radio attraverso l'aria. Anziché utilizzare segnali elettrici su rame, un dispositivo wireless trasmette e riceve segnali radio da e verso un access point. Questa lezione spiega le nozioni di base del modo in cui il Wi-Fi trasporta il traffico di rete via radio, ponendo le fondamenta per tutto il resto del networking wireless.

In sostanza, il Wi-Fi codifica i dati, cioè uno e zero, sulle onde radio mediante un processo chiamato modulazione. Il dispositivo varia le proprietà dell'onda per rappresentare i bit, la trasmette e il ricevitore decodifica nuovamente l'onda trasformandola in dati. È la stessa idea fondamentale alla base delle trasmissioni radio e televisive, applicata alla comunicazione di rete bidirezionale tra dispositivi e access point.

Il dispositivo centrale nella maggior parte delle reti Wi-Fi è l'access point (AP). L'AP è l'hub radio a cui si connettono i client wireless e di solito si collega via cavo alla rete cablata retrostante. Il telefono comunica via radio con l'AP; l'AP inoltra il traffico alla LAN cablata e a Internet. Nelle abitazioni, l'AP è spesso integrato nel router.

Ogni rete Wi-Fi pubblicizza un nome chiamato SSID (Service Set Identifier). È il nome della rete visualizzato quando sceglie una rete Wi-Fi sul telefono, ad esempio HomeNet o CoffeeShop. L'AP trasmette l'SSID affinché i dispositivi possano trovarlo e connettersi. Più AP possono condividere lo stesso SSID per coprire un'area estesa, consentendo ai dispositivi di spostarsi da uno all'altro mantenendo un unico nome di rete.

Per connettersi, un client si associa a un access point. Il dispositivo rileva le reti disponibili, seleziona un SSID ed esegue le procedure di autenticazione e associazione, così l'AP lo riconosce come membro della rete. Dopo l'associazione (e l'eventuale handshake di sicurezza), il dispositivo può inviare e ricevere dati attraverso quell'AP. Questa associazione è l'equivalente wireless del collegamento di un cavo a una porta di uno switch.

A differenza di una porta di switch cablata, il Wi-Fi è un mezzo condiviso e half-duplex: in ogni momento può trasmettere un solo dispositivo su un canale, perché tutti condividono lo stesso spazio radio. I dispositivi trasmettono a turno. Più client sono connessi a un AP, più devono condividere il mezzo radio, ed è per questo che una rete Wi-Fi affollata sembra lenta. Una buona progettazione distribuisce i client tra AP e canali diversi.

Poiché i dispositivi condividono il mezzo radio, il Wi-Fi utilizza CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance). Prima di trasmettere, un dispositivo ascolta per verificare che il canale sia libero e utilizza segnali di controllo per evitare di sovrapporsi agli altri. A differenza dell'Ethernet cablato, che è in grado di rilevare le collisioni, i dispositivi wireless generalmente non possono farlo e si concentrano quindi sulla loro prevenzione.

I segnali radio si indeboliscono con la distanza e vengono bloccati o attenuati da pareti, pavimenti, metallo e persino dalle persone. Questo fenomeno si chiama attenuazione. Più ci si allontana dall'AP o più ostacoli si frappongono, più il segnale diventa debole e la connessione lenta, perché i dispositivi passano a metodi di trasmissione più lenti ma più robusti per mantenere la connessione.

Il Wi-Fi è completamente bidirezionale: il dispositivo invia (upload) e riceve (download) dati via radio. L'AP e il client si scambiano continuamente dati e piccoli frame di conferma della ricezione, poiché il mezzo radio è inaffidabile. Se un frame viene perso a causa di interferenze, viene ritrasmesso. Questo scambio mantiene affidabili le connessioni wireless nonostante la natura complessa e condivisa delle comunicazioni radio.

La maggior parte delle reti Wi-Fi opera in modalità infrastructure, in cui ogni dispositivo si connette attraverso un access point centrale che fa da ponte verso la rete cablata. Un'alternativa più semplice è la modalità ad hoc, in cui due dispositivi comunicano direttamente senza un AP: è utile per collegamenti peer-to-peer rapidi, ma non è scalabile. L'esame Network+ richiede di sapere che le normali reti Wi-Fi aziendali e domestiche utilizzano la modalità infrastructure basata sugli access point.

Capire che il Wi-Fi utilizza onde radio su un mezzo condiviso e half-duplex spiega le sue caratteristiche: perché rallenta con la distanza, perché le reti affollate sembrano lente e perché le interferenze sono importanti. Un access point collega il mezzo wireless alla rete cablata, i dispositivi si associano tramite SSID e CSMA/CA impedisce le collisioni. Queste nozioni di base sono alla base di tutti i futuri argomenti sulle reti wireless.

Verifichi le nozioni di base sul Wi-Fi.

Wi-Fi invia i dati sotto forma di onde radio attraverso l'aria utilizzando la modulazione. Un access point (AP) collega i client wireless alla rete cablata e trasmette un SSID (nome della rete). I dispositivi si associano a un AP per connettersi. Il Wi-Fi è un mezzo condiviso e half-duplex, quindi i dispositivi trasmettono a turno utilizzando CSMA/CA per evitare le collisioni. I segnali si indeboliscono con la distanza e gli ostacoli (attenuazione) e i frame persi vengono ritrasmessi.