Стандарты Wi-Fi
Стандарты Wi-Fi, поддерживаемые оборудованием. В наше время, помимо современных стандартов
Wi-Fi 4 (802.11n),
Wi-Fi 5 (802.11ac),
Wi-Fi 6 (802.11ax) (его разновидность
Wi-Fi 6E),
Wi-Fi 7 (802.11be) и
WiGig (802.11ad), можно встретить также поддержку более ранних версий —
Wi-Fi 3 (802.11g) и даже Wi-Fi 1 (802.11b). Вот более подробное описание каждой из этих версий:
— Wi-Fi 3 (802.11g). Устаревший стандарт, как и канувший в лету Wi-Fi 1 (802.11b). Широко применялся до появления Wi-Fi 4, в наше время используется в основном как дополнение к более новым версиям — в частности, для того, чтоб обеспечить совместимость с устаревшим и бюджетным оборудованием. Работает на частоте 2,4 ГГц, максимальная скорость обмена данными — 54 Мбит/с.
— Wi-Fi 4 (802.11n). Первый из общераспространенных стандартов, поддерживающий частоту 5 ГГц; может работать в этом диапазоне либо в классическом 2,4 ГГц. Стоит подчеркнуть, что некоторые модели Wi-Fi оборудования под этот стандарт используют только 5 ГГц, из-за чего несовместимы с более ранними версиями Wi-Fi. Максимальная скорость у Wi-Fi 4 — 600 Мбит/с; в современных беспроводных устройствах этот стандарт весьма популярен, лишь недавно его стал теснить на этой позиции Wi-Fi 5.
— Wi-Fi
...5 (802.11ac). Наследник Wi-Fi 4, окончательно переместившийся в диапазон 5 ГГц, что положительно сказалось на надежности подключения и скорости передачи данных: она составляет до 1,69 Гбит/с на одну антенну и до 6,77 Гбит/с в целом. Кроме того, это первая версия, в которой была полноценно внедрена технология Beamforming (подробнее см. «Функции и возможности»).
— Wi-Fi 6, Wi-Fi 6E (802.11ax). Развитие Wi-Fi 5, представившее как увеличение скорости до 10 Гбит/с, так и ряд важных усовершенствований в формате работы. Одним из наиболее важных нововведений является использование обширного диапазона частот — от 1 до 7 ГГц; это, в частности, позволяет автоматически выбирать наименее загруженную полосу частот, что положительно влияет на скорость и надежность подключения. При этом устройства Wi-Fi 6 способны работать и на классических частотах 2,4 ГГц и 5 ГГц, а модификация стандарта Wi-Fi 6E способна работать на частотах от 5.9 до 7 ГГц, принято считать что устройства с поддержкой Wi-Fi 6E работают на частоте 6 ГГц, при этом есть полная совместимость с более ранними стандартами. Кроме того, в этой версии были внедрены некоторые улучшения, касающиеся одновременной работы нескольких устройств на одном канале, в частности речь о технологии OFDMA. Благодаря этому Wi-Fi 6 дает наименьшее из современных стандартов падение скорости при загруженном эфире, а модификация Wi-Fi 6E работающая на частоте 6 ГГц имеет наименьшее количество помех.
— Wi-Fi 7 (802.11be). Данный стандарт Wi-Fi начали внедрять в 2023 году. Благодаря использованию модуляции 4096-QAM из него можно выжать максимальную теоретическую скорость обмена данными до 46 Гбит/с. Wi-Fi 7 поддерживает работу в трех частотных диапазонах: 2.4 ГГц, 5 ГГц и 6 ГГц. Максимальную ширину полосы пропускания в стандарте нарастили со 160 МГц до 320 МГц — чем шире канал, тем больше данных он способен передать в одночасье. Из интересных новшеств в Wi-Fi 7 отмечается разработка MLO (Multi-Link Operation) — с ее помощью подключенные устройства обмениваются данными, используя одновременно несколько каналов и частотных диапазонов, что особенно важно для VR и онлайн-игр. Минимизировать задержки связи при условии множества подключенных клиентских устройств призвана технология Multiple Resource Unit. Также на увеличение пропускной способности при большом количестве одновременных подключений нацелен новый протокол 16х16 MIMO, удваивающий количество пространственных потоков в сравнении с предыдущим стандартом Wi-Fi 6.
— WiGig (802.11ad). Стандарт Wi-Fi, использующий рабочую частоту в 60 ГГц; скорость передачи данных может достигать 10 Гбит/с (в зависимости от конкретной версии WiGig). Канал 60 ГГц значительно менее загружен, чем более популярные 2,4 ГГц и 5 ГГц, что положительно сказывается на надежности передачи данных и снижает задержку; последнее бывает особенно важно в играх и некоторых других специальных задачах. С другой стороны, увеличение частоты значительно снизило дальность подключения (подробнее см. «Частотный диапазон»), так что на практике данный стандарт подходит лишь для связи в пределах одной комнаты.
Стоит учитывать, что на практике скорость передачи данных обычно значительно ниже теоретического максимума — особенно при работе нескольких Wi-Fi устройств на одном канале. Такж отметим, что различные стандарты обратно совместимы между собой (с ограничением скорости по более медленному) при условии совпадения частот: например, 802.11ac может работать с 802.11n, но не с 802.11g.Макс. скорость при 2.4 ГГц
Максимальная скорость, обеспечиваемая устройством при беспроводной связи в диапазоне 2.4 ГГц.
Этот диапазон используется в большинстве современных стандартов Wi-Fi (см. выше) — как один из доступных или вовсе единственный. Теоретический максимум для него составляет 600 Мбит/с. В реальности Wi-Fi на частоте 2.4 ГГц используется большим количеством клиентских устройств, откуда выплывает перегруженность каналов передачи данных. Также на скоростные показатели работы оборудования влияет количество антенн. Добиться заявленной в спецификации скорости можно разве что в идеальной ситуации. На практике она может быть заметно меньше (нередко — в разы), особенно при обилии беспроводной техники, одновременно подключенной к оборудованию. Максимальная скорость при 2.4 ГГц уточняется в характеристиках конкретных моделей для понимания реальных возможностей Wi-Fi оборудования. Что касается цифр, то по возможностям в диапазоне 2.4 ГГц современное оборудование условно делят на модели со скоростью
до 500 Мбит/с включительно и
свыше 500 Мбит/с.
Макс. скорость при 5 ГГц
Максимальная скорость, обеспечиваемая устройством при беспроводной связи в диапазоне 5 ГГц.
Этот диапазон используется в Wi-Fi 4, Wi-Fi 6 и Wi-Fi 6E как один из доступных, в Wi-Fi 5 — как единственный (см. «Стандарты Wi-Fi»). Максимальная скорость уточняется в характеристиках для того, чтобы обозначить реальные возможности конкретного оборудования — они могут быть заметно скромнее, нежели общие возможности стандарта. Также на деле все зависит от поколения Wi-Fi. К примеру, устройства с поддержкой Wi-Fi 5 могут в теории могут выдавать до 6928 Мбит/с (при использовании восьми антенн), с поддержкой Wi-Fi 6 — до 9607 Мбит/с (при использовании тех же восьми пространственных потоков). Максимально возможная скорость связи достигается при соблюдении определенных условий, и далеко не каждая модель Wi-Fi оборудования полностью удовлетворяет им. Конкретные же цифры условно разбиты на несколько групп: значение
до 500 Мбит/с является довольно скромным, многие устройства поддерживают скорости в диапазоне
500 – 1000 Мбит/с, показатели в
1 – 2 Гбит/с можно отнести к средним, а наиболее продвинутые модели в классе обеспечивают скорость обмена данными
свыше 2 Гбит/с.
Полоса пропускания
—
160 МГц. Наличие полосы в 160 МГц повышает пропускную способность для передачи данных и позволяет приблизить ее к максимальной теоретической скорости.
—
320 МГц. Полосу пропускания 320 МГц ввели в стандарте Wi-Fi 7 (см. соответствующий пункт). Она обеспечивает существенный прирост скорости обмена данными — вдвое больше сравнительно с шириной беспроводного канала 160 МГц.
LAN
Под LAN в данном случае подразумеваются стандартные сетевые разъемы (известные как RJ-45), предназначенные для проводного подключения устройств локальной сети — ПК, серверов, дополнительных точек доступа и т. п. Количество портов соответствует числу устройств, которое можно напрямую подключить к оборудованию проводным способом.
Что касается скорости, то на сегодняшний день наиболее популярными вариантами являются
100 Мбит/с (Fast Ethernet) и
1 Гбит/с (Gigabit Ethernet). При этом, благодаря развитию техники, гигабитных устройств выпускается все больше, хотя на практике такая скорость имеет критическое значение только при передаче больших объемов информации. При этом, некоторые модели помимо штатной скорости основных LAN-портов могут иметь
LAN-порт 2.5 Гбит/с, 5 Гбит/с и даже 10 Гбит/с, обладающий повышенной пропускной способностью.
Тактовая частота
Количество тактов за секунду, которое выдает процессор в штатном рабочем режиме. Тактом называется отдельный электрический импульс, используемый для обработки данных и синхронизации процессора с остальными компонентами компьютерной системы. Различные операции могут требовать как долей такта, так и нескольких тактов, однако в любом случае тактовая частота является одним из основных параметров, характеризующих производительность и скорость работы процессора — при прочих равных характеристиках процессор с более высокой тактовой частотой будет быстрее работать и лучше справляться со значительными нагрузками.
Дополнительно
Дополнительные функции и возможности (в основном программные), поддерживаемые устройством. Это могут быть, в частности,
DHCP-сервер,
FTP-сервер,
Web-сервер,
файл-сервер,
медиа сервер (DLNA),
принт-сервер,
торрент-клиент,
поддержка VPN,
поддержка DDNS и
поддержка DMZ. Вот более подробное описание этих функций:
— DHCP-сервер. Функция, упрощающая раздачу IP-адресов подключенным к роутеру (или другому сетевому оборудованию) абонентским устройствам. Присвоение IP-адреса необходимо для корректной работы в сетях TCP/IP (а это весь Интернет и подавляющее большинство современных «локалок»). При наличии DHCP этот процесс может осуществляться полностью автоматически, что заметно упрощает жизнь как пользователям, так и администраторам. Впрочем, администратор может задать и дополнительные параметры DHCP — например, прописать диапазон доступных IP-адресов (для предотвращения ошибок) или ограничить время использования одного адреса. При необходимости можно даже вручную прописать конкретный адрес для каждого устройства в сети, без автоматического добавления новых устройств — DHCP упрощает и такую процедуру, так как позволяет проводить все операции на ро
...утере, не копаясь в настройках каждого абонентского устройства.
— FTP-сервер. Функция, позволяющая использовать Wi-Fi устройство для хранения файлов и доступа к ним по протоколу FTP. Этот протокол широко применяется для передачи отдельных файлов как в локальных сетях, так и через Интернет. Собственно, одно из главных отличий данной функции от файл-сервера (см. ниже) заключается прежде всего в возможности работы через Интернет без особых затруднений. Кроме того, FTP является общераспространенным стандартным протоколом и поддерживается практически любым ПК, тогда как файл-сервер может использовать специализированные стандарты. Так что если вы планируете организовать файловое хранилище с максимально простым и удобным доступом — стоит выбирать устройство именно с данной функцией. При этом отметим, что «простой» не означает «неконтролируемый»: FTP позволяет задавать логин и пароль для доступа к файлам, а также шифровать передаваемые данные. Сами файлы могут храниться как на встроенном накопителе сетевого устройства, так и на подключенном к нему накопителе вроде флешки или внешнего HDD.
— Web-сервер. Возможность использования роутера в качестве веб-сервера — хранилища, на котором размещается («хостится») веб-сайт. Отметим, что это может быть как Интернет-сайт, так и внутренний ресурс локальной сети, строго для личного или служебного пользования. Размещение сайта на собственном оборудовании позволяет обойтись без услуг хостинг-провайдеров и сохранить максимальный контроль над данным на сайте и его технической базой. С другой стороны, эта функция заметно влияет на стоимость оборудования, а по объему памяти и вычислительной мощности Wi-Fi устройства чаще всего уступают выделенным серверам, даже на базе обычных ПК и ноутбуков (хотя в некоторых моделях память можно расширить внешним накопителем). Так что в данном случае режим веб-сервера стоит рассматривать в основном как дополнительную опцию для сравнительно несложных задач, не связанных с высокими нагрузками.
— Файл-сервер. Возможность использования Wi-Fi устройства в качестве сервера для хранения файлов. От описанного выше FTP-сервера данная функция отличается используемыми протоколами передачи данных; иными словами, «файл-сервер» в данном случае — это сетевое файловое хранилище на основе любых протоколов, кроме FTP. Конкретный набор таких протоколов и, соответственно, функционал Wi-Fi устройства стоит уточнять отдельно; отметим только, что чаще всего речь идет о доступе к файлам по локальной сети (для Интернет-доступа традиционно используется FTP), а сами файлы могут храниться как в собственной памяти роутера, так и на флешке или внешнем жестком диске.
— Медиа сервер (DLNA). Возможность создания медиатеки с использованием внешнего USB-накопителя и передачи контента с него на другие устройства в домашней сети по кабелю или Wi-Fi. Функция наиболее востребована для трансляции видео-, аудиофайлов и изображений на смарт-телевизоры и ТВ-приставки. В целом же технология задумывалась для того, чтобы можно было объединять разные устройства в единую сеть и с лёгкостью обмениваться контентом внутри этой сети, независимо от модели и производителя отдельных девайсов. Поддержкой DLNA обладают многие современные смартфоны и планшеты, устройства экосистемы «умного» дома и т.п.
— Принт-сервер. Возможность работы устройства в роли принт-сервера — компьютера, управляющего принтером. Данная функция позволяет превратить обычный принтер в сетевой: все пользователи сети смогут отправлять задания для печати через принт-сервер, при этом такой сервер обеспечит еще и ряд дополнительных возможностей. Так, отправленные задания будут храниться на нем до выполнения или отмены, независимо от того, включен ли компьютер, с которого они были отправлены; может предусматриваться удаленное управление очередью печати и т. п. А использование роутера (или другого подобного устройства) в этой роли удобно тем, что роутер, как правило, включен и доступен постоянно.
— Торрент-клиент. Наличие в устройстве собственного торрент-клиента или другого протокола обмена данными (HTTP, FTP и т.п.). Эта функция позволяет работать с файлообменными сетями, которые строятся по принципу «каждый сам себе сервер»: скачиваемая информация находится не на отдельном компьютере в сети, а на компьютерах таких же пользователей. При этом один и тот же файл может быть открыт для скачивания в нескольких местах и торрент-клиент одновременно качает разные его части из разных источников — это значительно повышает скорость. Использование торрент-клиента в устройстве удобно двумя моментами. Во-первых, оно позволяет разгрузить основные компьютеры пользователей — немаловажное достоинство с учетом того, что торрент-клиент может потреблять немало ресурсов, особенно при обилии одновременных загрузок/раздач. Во-вторых, сетевое оборудование, как правило, остается включенным постоянно, что позволяет продолжать загрузки и раздачи даже при отключении пользовательских ПК и ноутбуков. Стоит, однако, учитывать — несмотря на наличие в устройствах подобной функциональности, открытое размещение контента в торрент-сетях может нарушать авторские права. Поэтому используйте торрент-клиенты, соблюдая законодательные нормы.
— Поддержка VPN (Virtual Private Network). Изначально VPN — это функция, позволяющая объединять между собой в единую виртуальную сеть устройства, физически находящиеся в разных сетях. Соединение при этом осуществляется через Интернет, однако данные шифруются, что предотвращает несанкционированный доступ к ним. Однако роутеры, точки доступа и MESH-оборудование (см. «Тип устройства») чаще используют несколько другой формат работы: подключение к Интернету через отдельный VPN-сервер, таким образом, чтобы весь внешний трафик от сети, которую обслуживает роутер, шел через этот сервер. Подобное подключение имеет целый ряд достоинств. Во-первых, дополнительное шифрование трафика повышает безопасность работы. Во-вторых, «снаружи» в таких случаях виден не реальный IP-адрес пользователя, а адрес VPN-сервера, причем в настройках можно установить адрес, относящийся практически к любой стране мира. Это тоже положительно сказывается на безопасности, а также дает возможность обходить региональные ограничения на посещение отдельных сайтов и доступ к сервисам.
Отметим, что VPN можно «поднять» и на отдельных устройствах в сети (к примеру, через инструменты в некоторых Интернет-браузерах); однако роутер с VPN позволяет работать в таком формате всем сетевым устройствам, независимо от того, поддерживают они VPN или нет. Это бывает особенно удобно, в частности, на телевизорах Smart TV (для доступа к отдельным видеосервисам вроде Netflix) и для приставок PS и Xbox (для обхода ограничений по региону в отдельных играх). С другой стороны, стоит иметь в виду, что настройка подобного подключения на роутере бывает довольно непростой, скорость соединения при работе через VPN может заметно падать, а включать и отключать эту функцию на роутере обычно сложнее, чем на пользовательских устройствах.
— DDNS. Поддержка устройством функции DDNS — назначения постоянного доменного имени устройству с изменяющимся (динамическим) IP-адресом. Для сетевой электроники ключевое значение имеет IP-адрес, именно он позволяет оборудованию отправлять пакеты данных именно на нужное устройство. Однако такие адреса представляют собой последовательности цифр, которые плохо запоминаются человеком. Поэтому появились доменные имена — в Интернете это веб-адреса (к примеру, ek.ua или e-katalog.ru), в локальной сети — названия отдельных устройств (например, «Рабочий ноутбук» или «Компьютер Сергея»). И в Интернете, и в локальных сетях за связь между доменным именем и IP-адресом отвечают т.н. DNS-серверы: для каждого домена в базе данных такого сервера прописан свой IP. Однако по техническим причинам часто возникают ситуации, когда роутеру приходится использовать динамический (изменяемый) IP; соответственно, чтобы информация была постоянно доступна по одному и тому же доменному имени, необходимо обновлять данные на DNS-сервере с каждым изменением IP. Именно такое обновление и обеспечивает функция DDNS.
— DMZ. Изначально DMZ — это функция, позволяющая создать в локальной сети сегмент со свободным доступом снаружи. От остальной сети данный сегмент (его и называют DMZ — «демилитаризованная зона») отделяется межсетевым экраном, который пропускает только специально разрешенный внешний трафик. Это дает дополнительную защиту от внешних атак: в таких случаях страдает прежде всего DMZ, доступ к остальным ресурсам сети для злоумышленника значительно затруднен. Один из наиболее популярных способов применения этой функции — организация доступа к Интернет-сервисам, серверы которых физически находятся в общей локальной сети компании. Однако стоит отметить, что в некоторых недорогих роутерах под DMZ может подразумеваться режим DMZ-host, не дающий никакой дополнительной защиты и применяемый совсем для других целей (в основном для трансляции всех портов на другое сетевое устройство). Так что конкретный формат работы DMZ не помешает уточнить отдельно, особенно если вы приобретаете устройство бюджетной категории.Стандарты безопасности
— WPA. Протокол шифрования, созданный как временное решение для устранения наиболее критичных уязвимостей описанного ниже WEP. Использует более продвинутый алгоритм шифрования, а также передачу паролей в защифрованном виде. Однако надежность этого стандарта тоже оказалась недостаточной, поэтому была разработана усовершенствованная версия — WPA2.
— WEP. Исторически первый протокол шифрования, применявшийся в беспроводных сетях. Использует шифрование от 64-битного до 256-битного, последний вариант сам по себе считается сильным, однако собственные уязвимости стандарта позволяют специалисту без особых трудностей взломать такой канал связи. Вследствие этого WEP является окончательно устаревшим, его поддержка предусматривается в основном для совместимости с максимально простым оборудованием (тем более что предусмотреть эту поддержку технически несложно).
— WPA2. Наиболее популярный стандарт безопасности в современном Wi-Fi оборудовании. В свое время стал важным обновлением оригинального WPA: в частности, в WPA2 был внедрен алгоритм AES CCMP, чрезвычайно сложный для взлома. Со временем, правда, в этом протоколе были выявлены некоторые уязвимости, что и привело к разработке более продвинутого WPA3; однако WPA3 еще только начинает массово внедрятся, и в большинстве Wi-Fi устройств наиболее продвинутым стандартом остается именно WPA2.
Отдельно стоит отметить два нюанса. Во-первых, WPA2 доступен в двух версиях — персональной и корпоративной; в данном случае ре
...чь идет о персональной, корпоративные варианты вынесены в пункт «802.1х». Во-вторых, поддержка этого стандарта гарантированно означает также совместимость с WEP и оригинальным WPA.
— WPA3. Принципиальное усовершенствование WPA2, представленное в 2018 году и направленное на устранение недостатков, выявленных в WPA2 за 14 лет с момента введения в эксплуатацию. Данный стандарт представил четыре ключевых нововведения:
- Улучшенная безопасность публичных сетей. В отличие от предшественника, WPA3 шифрует трафик между гаджетом и роутером/точкой доступа, даже если сеть общедоступна и не требует ввода пароля.
- Защита от уязвимости KRACK, позволявшей взламывать канал связи WPA2 в момент установки соединения. За эту защиту отвечает алгоритм SAE — более продвинутый, чем применяемый ранее PSK. В частности, при установке соединения по SAE оба устройства считаются равноправными (в PSK четко определялись приемник и передатчик) — это не позволяет злоумышленнику «вклиниться» между устройствами, используя методы KRACK.
- Функция Easy Connect — упрощение подключения к Wi-Fi сетям для устройств, не имеющей дисплеев (в частности, компонентов «умного дома»). Каждое из таких устройств будет иметь на корпусе QR-код, и для соединения с сетью достаточно будет просканировать этот код при помощи смартфона/планшета, уже подключенного к этой сети. Правда, данная функция не связана непосредственно с WPA3, для ее работы достаточно WPA2; однако массового внедрения Easy Connect стоит ожидать одновременно с WPA3.
- Улучшенные алгоритмы шифрования для чувствительных данных, подходящая даже для государственных структур и оборонных предприятий. Впрочем, эта особенность актуальна в основном для корпоративной версии WPA3 — а поддержка этой версии указывается как «802.1х», (о ней см. ниже, в данном же случае речь идет в основном о персональной версии данного стандарта).
Во многих устройствах обновление с WPA2 до WPA3 может быть реализовано программно, путем установки новой версии прошивки. Впрочем, если для вас важна поддержка этого протокола — лучше всего выбирать оборудование, где такая поддержка изначально предусмотрена. Также отметим, что наличие WPA3 практически гарантированно означает также совместимость с WPA2.
— 802.1х. В данном случае подразумевается поддержка корпоративных стандартов безопасности — чаще всего соответствующих версий протоколов WPA2, в новых устройствах также WPA3. К примеру, если в характеристиках маркировка «802.1x» указана в дополнение к «WPA3», то это означает, что данная модель поддерживает и персональную, и корпоративную версию WPA3. Что касается отличий между подобными версиями, то одной из них является поддержка отдельного сервера аутентификации в корпоративных протоколах. Иными словами, при использовании этой функции данные об учетных записях и правах доступа хранятся отдельно от Wi-Fi оборудования, на специальном защищенном сервере, и именно этот сервер в каждом случае проверяет данные подключаемого оборудования и принимает решение о разрешении или запрете доступа.