شبكة محلية لاسلكية

الموسوعة الحرة

هذا الكمبيوتر المحمول متصل بنقطة وصول لاسلكية باستخدام بطاقة لاسلكية من نوع PC Card .
مثال على شبكة واي فاي

الشبكة المحلية اللاسلكية ( WLAN ) هي شبكة حاسوب لاسلكية تربط جهازين أو أكثر باستخدام الاتصال اللاسلكي لتشكيل شبكة محلية (LAN) ضمن منطقة محدودة، مثل المنزل أو المدرسة أو مختبر الحاسوب أو الحرم الجامعي أو مبنى المكاتب. يتيح ذلك للمستخدمين التنقل داخل المنطقة مع البقاء على اتصال بالشبكة. كما يمكن للشبكة المحلية اللاسلكية، عبر بوابة ، توفير اتصال بالإنترنت .

تُعدّ الشبكات المحلية اللاسلكية (WLAN) القائمة على معيار IEEE 802.11 أكثر شبكات الحاسوب استخدامًا في العالم. وتُعرف هذه الشبكات باسم "واي فاي" (Wi-Fi) ، وهي علامة تجارية مسجلة لتحالف واي فاي . تُستخدم هذه الشبكات في المنازل والمكاتب الصغيرة، حيث تربط أجهزة الحاسوب المحمولة والطابعات والهواتف الذكية وأجهزة التلفاز المتصلة بالإنترنت وأجهزة الألعاب عبر جهاز توجيه لاسلكي (راوتر) ، والذي بدوره يربطها بالإنترنت. كما تُتيح نقاط الاتصال اللاسلكية (Hotspots) التي توفرها أجهزة التوجيه في المطاعم والمقاهي والفنادق والمكتبات والمطارات للمستخدمين الوصول إلى الإنترنت باستخدام أجهزتهم اللاسلكية المحمولة.

تاريخ

قام نورمان أبرامسون ، الأستاذ بجامعة هاواي ، بتطوير أول شبكة اتصالات حاسوبية لاسلكية في العالم، وهي شبكة ألوها نت . بدأ تشغيل النظام في عام 1971، وشمل سبعة أجهزة حاسوب موزعة على أربع جزر للتواصل مع الحاسوب المركزي في جزيرة أواهو دون استخدام خطوط الهاتف. [ 1 ]

بطاقة شبكة لاسلكية PCI بسرعة 54 ميجابت/ثانية (802.11g)

كانت تكلفة أجهزة الشبكات المحلية اللاسلكية في البداية باهظة لدرجة أنها لم تُستخدم إلا كبديل للشبكات المحلية السلكية في الأماكن التي يصعب فيها مدّ الكابلات أو يستحيل ذلك. وشملت مراحل التطوير المبكرة حلولاً خاصة بقطاعات محددة وبروتوكولات احتكارية، ولكن في نهاية التسعينيات، استُبدلت هذه الحلول بمواصفات تقنية ، ولا سيما الإصدارات المختلفة من معيار IEEE 802.11 (في المنتجات التي تحمل العلامة التجارية Wi-Fi ).

في عام ١٩٨٩، بدأ فريق من العلماء في أستراليا العمل على تقنية الشبكات المحلية اللاسلكية (WLAN). [ ٢ ] وفي عام ١٩٩٢ ، طوّر فريق من الباحثين من قسم الفيزياء الإشعاعية في منظمة الكومنولث للبحوث العلمية والصناعية (CSIRO) في أستراليا، بقيادة جون أوسوليفان، نموذجًا أوليًا لشبكة محلية لاسلكية (WLAN). [ ٣ ] وقدّمت منظمة الكومنولث للبحوث العلمية والصناعية طلب براءة اختراع لتقنية الواي فاي (Wi-Fi) في عام ١٩٩٢. [ ٤ ]

ابتداءً من عام 1991، سعى المعهد الأوروبي لمعايير الاتصالات (ETSI) إلى تطوير بديل أوروبي يُعرف باسم HiperLAN/1، وتمت الموافقة على النسخة الأولى منه في عام 1996. تبع ذلك مواصفات وظيفية لـ HiperLAN/2 مع تأثيرات ATM تم إنجازها في فبراير 2000. لم يحقق أي من المعيارين الأوروبيين النجاح التجاري الذي حققه معيار 802.11، على الرغم من أن الكثير من العمل على HiperLAN/2 قد بقي في المواصفات الفيزيائية ( PHY ) لمعيار IEEE 802.11a ، والتي تكاد تكون مطابقة للمواصفات الفيزيائية لـ HiperLAN/2.

في عام ٢٠٠٩، أُضيف معيار ٨٠٢.١١n  إلى معيار ٨٠٢.١١. ويعمل هذا المعيار على نطاقي ٢.٤ جيجاهرتز و٥  جيجاهرتز بسرعة نقل بيانات قصوى تبلغ ٦٠٠  ميجابت/ثانية. معظم أجهزة التوجيه الحديثة ثنائية النطاق ، ما يسمح لها باستخدام كلا النطاقين اللاسلكيين. وهذا يُتيح نقل البيانات دون الازدحام على نطاق ٢.٤  جيجاهرتز ، الذي تتشاركه أيضًا أجهزة البلوتوث وأفران الميكروويف . كما أن نطاق ٥  جيجاهرتز يحتوي على قنوات أكثر من  نطاق ٢.٤ جيجاهرتز، ما يسمح لعدد أكبر من الأجهزة بمشاركة النطاق. مع ذلك، لا تتوفر جميع قنوات الشبكة اللاسلكية المحلية (WLAN) في جميع المناطق.

تم تشكيل مجموعة HomeRF في عام 1997 للترويج لتقنية تهدف إلى الاستخدام السكني، لكنها تم حلها في يناير 2003. [ 5 ]

بنيان

المحطات

تُعرف جميع المكونات التي يمكنها الاتصال بشبكة لاسلكية باسم المحطات . جميع المحطات مزودة بوحدات تحكم في واجهة الشبكة اللاسلكية . تنقسم المحطات اللاسلكية إلى فئتين: نقاط الوصول اللاسلكية (WAPs) والعملاء. تُعد نقاط الوصول اللاسلكية محطات أساسية للشبكة اللاسلكية، حيث تقوم بإرسال واستقبال ترددات الراديو لتمكين الأجهزة التي تدعم الاتصال اللاسلكي من التواصل. أما العملاء اللاسلكيون، فيمكن أن يكونوا أجهزة محمولة مثل أجهزة الكمبيوتر المحمولة، والمساعدات الرقمية الشخصية ، وهواتف VoIP ، والهواتف الذكية الأخرى ، أو أجهزة غير محمولة مثل أجهزة الكمبيوتر المكتبية ، والطابعات، ومحطات العمل المزودة بواجهة شبكة لاسلكية.

مجموعة الخدمة

مجموعة الخدمة الأساسية (BSS) هي مجموعة من جميع المحطات التي يمكنها التواصل فيما بينها على مستوى الطبقة الفيزيائية (PHY). لكل مجموعة خدمة أساسية (BSS) معرّف (ID) يُسمى BSSID، وهو عنوان MAC الخاص بنقطة الوصول التي تخدم مجموعة الخدمة الأساسية.

يوجد نوعان من أنظمة دعم الأعمال (BSS): أنظمة دعم الأعمال المستقلة (IBSS) وأنظمة دعم الأعمال للبنية التحتية. نظام دعم الأعمال المستقل (IBSS) هو شبكة مخصصة لا تحتوي على نقاط وصول، مما يعني أنها لا تستطيع الاتصال بأي نظام دعم أعمال آخر. في نظام IBSS، يتم تكوين محطات المستخدمين (STAs) في وضع مخصص (نظير إلى نظير).

مجموعة الخدمة الموسعة (ESS) هي مجموعة من شبكات BSS المتصلة. وترتبط نقاط الوصول في مجموعة الخدمة الموسعة بنظام توزيع. ولكل مجموعة خدمة موسعة معرّف يُسمى SSID، وهو عبارة عن سلسلة أحرف لا تتجاوز 32 بايت.

يربط نظام التوزيع (DS) نقاط الوصول ضمن مجموعة خدمات موسعة. ويمكن استخدام مفهوم نظام التوزيع لزيادة تغطية الشبكة من خلال التجوال بين الخلايا. قد يكون نظام التوزيع سلكيًا أو لاسلكيًا. وتعتمد أنظمة التوزيع اللاسلكية الحالية في الغالب على بروتوكولات WDS أو Mesh ، [ 6 ] على الرغم من وجود أنظمة أخرى قيد الاستخدام.

أنواع الشبكات المحلية اللاسلكية

يحتوي معيار IEEE 802.11 على نمطين أساسيين للتشغيل: نمط البنية التحتية ونمط الاتصال المباشر . في نمط الاتصال المباشر، تتواصل الوحدات المتنقلة مباشرةً فيما بينها. أما في نمط البنية التحتية، فتتواصل الوحدات المتنقلة عبر نقطة وصول لاسلكية (WAP) تعمل أيضاً كجسر إلى شبكات أخرى مثل الشبكة المحلية أو الإنترنت.

بما أن الاتصالات اللاسلكية تستخدم وسيطًا أكثر انفتاحًا مقارنةً بشبكات LAN السلكية، فقد أضاف مصممو معيار 802.11 آليات تشفير، منها: بروتوكول الخصوصية المكافئ للشبكات السلكية (WEP)، الذي لم يعد يُعتبر آمنًا، وبروتوكول الوصول المحمي لشبكات Wi-Fi (WPA، WPA2، WPA3)، لتأمين شبكات الحاسوب اللاسلكية. كما توفر العديد من نقاط الوصول خاصية الإعداد المحمي لشبكة Wi-Fi ، وهي طريقة سريعة، ولكنها لم تعد تُعتبر آمنة، لربط جهاز جديد بشبكة مشفرة.

بنية تحتية

تُنشر معظم شبكات الواي فاي في وضع البنية التحتية . في هذا الوضع، تتصل الأجهزة اللاسلكية، مثل أجهزة الكمبيوتر المحمولة والهواتف الذكية، بنقطة الوصول اللاسلكية للانضمام إلى الشبكة. عادةً ما تكون نقطة الوصول اللاسلكية متصلة بشبكة سلكية، وقد تكون متصلة لاسلكيًا بشكل دائم بنقاط وصول لاسلكية أخرى.

عادةً ما تكون نقاط الوصول اللاسلكية ثابتة وتوفر الخدمة لعقدها المتصلة ضمن نطاقها. قد تحتوي بعض الشبكات على نقاط وصول لاسلكية متعددة تستخدم نفس اسم الشبكة (SSID) ونفس إعدادات الأمان. في هذه الحالة، يؤدي الاتصال بأي نقطة وصول لاسلكية على تلك الشبكة إلى انضمام العميل إليها، وسيحاول برنامج العميل اختيار نقطة الوصول التي توفر أفضل خدمة، مثل تلك التي تتمتع بأقوى إشارة.

الند للند

الشبكة المخصصة هي شبكة تتواصل فيها الأجهزة مباشرةً بين الأجهزة ( نظير إلى نظير ). لا يوجد مركز تحكم ولا يُمنح أي طرف إذنًا للتواصل. ويتم ذلك باستخدام مجموعة الخدمات الأساسية المستقلة (IBSS). أما شبكة Wi-Fi Direct فهي نوع مختلف من الشبكات اللاسلكية، حيث تتواصل الأجهزة مباشرةً بين الأجهزة. [ 7 ] في شبكة نظير إلى نظير، يمكن للأجهزة اللاسلكية ضمن نطاق بعضها البعض اكتشاف بعضها والتواصل مباشرةً دون الحاجة إلى نقاط وصول مركزية.

في مجموعة Wi-Fi P2P، يعمل مالك المجموعة كنقطة وصول، بينما تُعتبر جميع الأجهزة الأخرى عملاء. هناك طريقتان رئيسيتان لإنشاء مالك مجموعة في مجموعة Wi-Fi Direct. في الطريقة الأولى، يقوم المستخدم بإنشاء مالك مجموعة P2P يدويًا، وتُعرف هذه الطريقة أيضًا باسم مالك المجموعة المستقل ( automotive GO ). أما في الطريقة الثانية، المسماة إنشاء المجموعة بالتفاوض ، فيتنافس جهازان بناءً على قيمة نية مالك المجموعة. يصبح الجهاز ذو القيمة الأعلى مالكًا للمجموعة، بينما يصبح الجهاز الآخر عميلًا. وتعتمد قيمة نية مالك المجموعة على ما إذا كان الجهاز اللاسلكي يُجري اتصالًا مباشرًا بين خدمة WLAN للبنية التحتية ومجموعة P2P، وعلى الطاقة المتاحة في الجهاز اللاسلكي، وما إذا كان الجهاز اللاسلكي مالكًا لمجموعة أخرى بالفعل، أو على قوة الإشارة المُستقبلة من الجهاز اللاسلكي الأول.

مشكلة العقدة المخفية : يتواصل الجهازان A وC مع الجهاز B، لكنهما لا يعلمان بوجود بعضهما البعض.

يُعرّف معيار IEEE 802.11 طبقتي PHY والتحكم في الوصول إلى الوسائط (MAC) استنادًا إلى تقنية الوصول المتعدد مع استشعار الناقل وتجنب التصادم (CSMA/CA). وهذا يختلف عن تقنية الإيثرنت التي تستخدم تقنية الوصول المتعدد مع استشعار الناقل واكتشاف التصادم (CSMA/CD). تتضمن مواصفات 802.11 أحكامًا مصممة لتقليل التصادمات، نظرًا لأن الوحدات المتنقلة تواجه مشكلة العقدة المخفية، حيث قد تكون وحدتان متنقلتان ضمن نطاق نقطة وصول مشتركة، ولكنهما خارج نطاق بعضهما البعض.

كوبري

يمكن استخدام الجسر لربط الشبكات، وعادةً ما تكون من أنواع مختلفة. يسمح جسر إيثرنت اللاسلكي بتوصيل الأجهزة على شبكة إيثرنت سلكية بشبكة لاسلكية. ويعمل الجسر كنقطة اتصال بالشبكة المحلية اللاسلكية.

نظام التوزيع اللاسلكي

يُمكّن نظام التوزيع اللاسلكي ( WDS) من الربط اللاسلكي بين نقاط الوصول في شبكة IEEE 802.11. ويتيح توسيع الشبكة اللاسلكية باستخدام نقاط وصول متعددة دون الحاجة إلى بنية أساسية سلكية لربطها، كما هو مطلوب تقليديًا. وتتمثل الميزة البارزة لنظام التوزيع اللاسلكي مقارنةً ببعض الحلول الأخرى في أنه يحافظ على عناوين MAC لحزم بيانات العملاء عبر الروابط بين نقاط الوصول. [ 8 ]

يمكن أن تكون نقطة الوصول محطة أساسية رئيسية، أو محطة تقوية، أو محطة قاعدة بعيدة. عادةً ما تكون المحطة الأساسية الرئيسية متصلة بشبكة إيثرنت سلكية. تقوم محطة التقوية بتقويض البيانات بين محطات القاعدة البعيدة، والعملاء اللاسلكيين، أو محطات التقوية الأخرى، إما إلى محطة أساسية رئيسية أو إلى محطة تقوية أخرى. تستقبل محطة القاعدة البعيدة الاتصالات من العملاء اللاسلكيين وتمررها إلى محطات التقوية أو المحطات الأساسية.

نظرًا لأن البيانات تُنقل لاسلكيًا، مما يستهلك عرض النطاق الترددي اللاسلكي، فإن معدل نقل البيانات في هذه الطريقة ينخفض ​​إلى النصف بالنسبة للأجهزة اللاسلكية غير المتصلة بمحطة أساسية رئيسية. تتم الاتصالات بين المحطات الأساسية على مستوى الطبقة الثانية، ولا تتطلب عناوين IP على مستوى الطبقة الثالثة. يُشار إلى خاصية WDS أيضًا باسم وضع المُكرِّر، لأنها تعمل على الربط بين الأجهزة اللاسلكية واستقبالها في الوقت نفسه (على عكس الربط التقليدي).

يجب تهيئة جميع المحطات الأساسية في شبكة توزيع لاسلكية (WDS) لاستخدام نفس قناة الراديو ومشاركة مفاتيح WEP أو WPA عند استخدامها. ويمكن تهيئتها باستخدام معرّفات مجموعات خدمة مختلفة. كما تتطلب شبكة WDS تهيئة كل محطة أساسية لإعادة توجيه البيانات إلى المحطات الأخرى في النظام كما ذُكر سابقًا.

تجوال

التجوال بين الشبكات المحلية اللاسلكية

يوجد تعريفان للتجوال في الشبكة المحلية اللاسلكية:

  1. التجوال الداخلي: ينتقل الجهاز المتنقل (MS) من نقطة وصول (AP) إلى أخرى داخل الشبكة المنزلية إذا كانت قوة الإشارة ضعيفة للغاية. يقوم خادم المصادقة بإعادة مصادقة الجهاز المتنقل عبر بروتوكول 802.1x (مثل PEAP ). تتم فوترة جودة الخدمة (QoS) داخل الشبكة المنزلية. غالبًا ما يؤدي تجوال الجهاز المتنقل بين نقاط الوصول إلى انقطاع تدفق البيانات بينه وبين التطبيقات المتصلة بالشبكة. على سبيل المثال، يراقب الجهاز المتنقل دوريًا وجود نقاط وصول بديلة (توفر اتصالًا أفضل). في مرحلة ما، وبناءً على آليات خاصة، يقرر الجهاز المتنقل إعادة الاتصال بنقطة وصول ذات إشارة لاسلكية أقوى. مع ذلك، قد يفقد الجهاز المتنقل الاتصال بنقطة وصول قبل الاتصال بنقطة وصول أخرى. لتوفير اتصالات موثوقة مع التطبيقات، يجب أن يتضمن الجهاز المتنقل عادةً برنامجًا يوفر استمرارية الجلسة. [ 9 ]
  2. التجوال الخارجي: ينتقل جهاز المستخدم (العميل) إلى شبكة لاسلكية محلية (WLAN) تابعة لمزود خدمة إنترنت لاسلكي آخر (WISP) ويستفيد من خدماته. يمكن للمستخدم استخدام شبكة خارجية بشكل مستقل عن شبكته المنزلية، شريطة أن تسمح الشبكة الخارجية للمستخدمين الزائرين بالوصول إليها. يجب أن تتوفر أنظمة مصادقة وفواتير خاصة بخدمات الهاتف المحمول في الشبكة الخارجية.

المشكلات الشائعة

غالبًا ما تمتد إشارات الشبكة اللاسلكية المحلية (WLAN) خارج حدود المبنى، مما قد يُنشئ تغطية في أماكن غير مرغوب فيها، ويُتيح قناةً يُمكن من خلالها لغير المقيمين أو الأشخاص غير المصرح لهم اختراق النظام واستعادة البيانات الشخصية. ولمنع ذلك، يكفي عادةً فرض استخدام المصادقة أو التشفير أو شبكة افتراضية خاصة (VPN) تتطلب كلمة مرور للاتصال بالشبكة. [ 10 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ "تاريخ الاتصالات اللاسلكية" . كلية جونز هوبكنز بلومبرج للصحة العامة . مؤرشف من الأصل بتاريخ 10 فبراير 2007. تم الاطلاع عليه بتاريخ 17 فبراير 2007 .
  2. ↑ ريمر، ماثيو. "منظمة الكومنولث للبحوث العلمية والصناعية تفوز بدعوى قضائية تتعلق ببراءة اختراع تقنية الواي فاي" . منشورات جامعة كوينزلاند للتكنولوجيا الإلكترونية .
  3. ↑ سيبثورب، كلير (4 أغسطس 2016). "اختراع CSIRO للواي فاي سيُعرض في معرض قادم بالمتحف الوطني الأسترالي" . صحيفة كانبرا تايمز . مؤرشف من الأصل في 9 أغسطس 2016. تم الاطلاع عليه في 4 أغسطس 2016 .
  4. ↑ أوسوليفان، جون (8 فبراير 2018). "كيف صنعنا الشبكة اللاسلكية". مجلة نيتشر للإلكترونيات . 1 (2): 147. doi : 10.1038/s41928-018-0027-y .
  5. ↑ واين كاسويل (17 نوفمبر 2010). "أرشيف HomeRF" . مؤرشف من الأصل في 29 مايو 2018. تم الاطلاع عليه في 16 يوليو 2011 .
  6. ↑ مقارنة توجيه الشبكة اللاسلكية WDS ، مؤرشف من الأصل بتاريخ 17 يناير 2023 ، تم استرجاعه بتاريخ 11 نوفمبر 2022
  7. ↑ "هل هذا هو نفسه وضع Ad Hoc؟" . مؤرشف من الأصل بتاريخ 30-08-2013.
  8. ↑ "شبكة أجهزة التوجيه المرتبطة بنظام التوزيع اللاسلكي" . ويكي DD-WRT . مؤرشف من الأصل في 30 يونيو 2017. تم الاطلاع عليه في 31 ديسمبر 2006 .
  9. ↑ "كيف يعمل التجوال عبر شبكة Wi-Fi فعلياً" . مؤرشف من الأصل بتاريخ 23 فبراير 2019. تم الاطلاع عليه بتاريخ 9 أكتوبر 2008 .
  10. ↑ وانغيرين، برايان. "تحديات شبكة الواي فاي" . موسوعة بريتانيكا . مؤرشف من الأصل في 8 أغسطس 2020. تم الاطلاع عليه في 14 مارس 2026 .