Co to jest router i jak działa?

Czy zauważyłeś, że prędkość Twojego Internetu wzrasta po podłączeniu do Wi-Fi, w przeciwieństwie do nas, gdy używamy zwykłej sieci 4G(4G network) ? Cóż, musisz podziękować za to routerowi Wi-Fi , dzięki czemu nasze przeglądanie jest bezproblemowe. W zależności od kraju, w którym mieszkasz, rozbieżność prędkości może wynosić dwa razy, jeśli nie więcej. Żyjemy w czasach, w których prędkość internetu wzrosła tak bardzo, że teraz mierzymy naszą prędkość w gigabitach(Gigabits) , a nie w kilobitach jeszcze kilka lat temu. To naturalne, że oczekujemy ulepszeń w naszych urządzeniach bezprzewodowych, jak również wraz z pojawieniem się nowych ekscytujących technologii, które pojawiają się na rynku bezprzewodowym.

Co to jest router i jak to działa?

Co to jest router Wi-Fi?

Mówiąc prościej, router Wi-Fi to nic innego jak małe pudełko z krótkimi antenami, które pomaga przesyłać Internet w całym domu lub biurze.

Router to urządzenie sprzętowe, które działa jako pomost między modemem a komputerem. Jak sama nazwa wskazuje, kieruje ruch między urządzeniami, z których korzystasz, a internetem. Wybór odpowiedniego typu routera odgrywa ważną rolę w określeniu najszybszego korzystania z Internetu, ochrony przed zagrożeniami cybernetycznymi, zaporami ogniowymi itp.

Jest całkowicie w porządku, jeśli nie masz wiedzy technicznej na temat działania routera. Zrozummy na prostym przykładzie działania routera.

Możesz mieć wiele różnych urządzeń, takich jak smartfony, laptopy, tablety, drukarki, telewizory(TVs) inteligentne i wiele innych, które łączą się z internetem. Urządzenia te razem tworzą sieć zwaną  siecią (Local Area Network) lokalną (LAN). ((LAN). )Obecność coraz większej liczby urządzeń w sieci LAN(LAN) powoduje zużycie różnych przepustowości przez różne używane urządzenia, co może skutkować opóźnieniami lub zakłóceniami Internetu w niektórych urządzeniach.

W tym miejscu pojawia się router, umożliwiając płynną transmisję informacji przez te urządzenia, kierując ruch przychodzący i wychodzący w najbardziej efektywny sposób. 

Jedną z podstawowych funkcji routera jest działanie jako  koncentrator lub przełącznik (Hub or Switch ) między komputerami, co umożliwia bezproblemową asymilację danych i przesyłanie między nimi.

Aby przetworzyć wszystkie te ogromne ilości danych przychodzących i wychodzących, router musi być inteligentny, a zatem router jest komputerem na swój sposób, ponieważ ma  procesor i pamięć, (CPU & Memory, ) które pomagają radzić sobie z danymi przychodzącymi i wychodzącymi.

Typowy router wykonuje szereg złożonych funkcji, takich jak

  1. Zapewnienie najwyższego poziomu bezpieczeństwa od firewalla
  2. Transfer danych(Data) między komputerami lub urządzeniami sieciowymi korzystającymi z tego samego połączenia internetowego
  3. Włącz korzystanie z Internetu na wielu urządzeniach jednocześnie

Jakie są zalety routera?(What are the benefits of a Router?)

1. Zapewnia szybsze sygnały Wi-Fi(1. Delivers faster wifi signals)

Współczesne routery Wi-Fi wykorzystują urządzenia warstwy 3, które zwykle mają zakres od 2,4 GHz do 5 GHz , co pomaga w zapewnianiu szybszych sygnałów Wi-Fi i rozszerzonym zasięgu niż poprzednie standardy.

2. Niezawodność(2. Reliability)

Router izoluje zagrożoną sieć i przekazuje dane przez inne sieci, które działają doskonale, co czyni go niezawodnym źródłem.

3. Przenośność(3. Portability)

Router bezprzewodowy eliminuje potrzebę połączenia przewodowego z urządzeniami poprzez wysyłanie sygnałów Wi-Fi, zapewniając tym samym najwyższy stopień przenośności sieci podłączonych urządzeń.

Istnieją dwa różne typy routerów:

a) Router przewodowy:(a) Wired router:) łączy się bezpośrednio z komputerami za pomocą kabli przez dedykowany port, który umożliwia routerowi dystrybucję informacji

b) Router bezprzewodowy:(b) Wireless Router:) Jest to nowoczesny router, który bezprzewodowo rozsyła informacje przez anteny do wielu urządzeń podłączonych do jego sieci lokalnej.

Aby zrozumieć działanie routera, musimy najpierw przyjrzeć się jego komponentom. Podstawowe elementy routera to:

  • CPU:  Jest to główny kontroler routera, który wykonuje polecenia systemu operacyjnego routera. Pomaga również w inicjalizacji systemu, kontroli interfejsu sieciowego itp.
  • ROM:  Pamięć tylko do odczytu zawiera program ładowania początkowego i programy diagnostyczne włączania zasilania ( (Power)POST )
  • RAM:  Pamięć o dostępie swobodnym przechowuje tablice routingu i bieżące pliki konfiguracyjne. Zawartość pamięci RAM(RAM) jest usuwana po włączeniu i wyłączeniu routera.
  • NVRAM:  nieulotna pamięć RAM(RAM) zawiera plik konfiguracji startowej. W przeciwieństwie do pamięci RAM(RAM) przechowuje zawartość nawet po włączeniu i wyłączeniu routera
  • Pamięć flash:(Flash Memory:)  przechowuje obrazy systemu operacyjnego i działa jako programowalna pamięć ROM.
  • Interfejsy sieciowe:(Network Interfaces:)  Interfejsy to fizyczne porty połączeń, które umożliwiają podłączenie różnych typów kabli do routera, takich jak Ethernet, interfejs danych rozproszonych światłowodowych(Fiber distributed Data interface) ( FDDI ), sieć cyfrowa z integrowanymi usługami ( ISDN ) itp.
  • Magistrale :(Buses:)  Magistrala działa jako pomost komunikacyjny między procesorem(CPU) a interfejsem, co pomaga w przesyłaniu pakietów danych.

Jakie są funkcje routera?(What are the functions of a Router?)

Wytyczanie(Routing )

Jedną z podstawowych funkcji routera jest przekazywanie pakietów danych trasą określoną w tabeli routingu.

Wykorzystuje pewne wewnętrzne, wstępnie skonfigurowane dyrektywy, które są wywoływane jako trasy statyczne do przesyłania danych między przychodzącymi i wychodzącymi połączeniami interfejsu.

Router może również korzystać z routingu dynamicznego, w którym przekazuje pakiety danych różnymi trasami w zależności od warunków w systemie.

Routing statyczny zapewnia większe bezpieczeństwo systemu w porównaniu z routingiem dynamicznym, ponieważ tabela routingu nie zmienia się, chyba że użytkownik zmieni ją ręcznie.

Zalecane: (Recommended:) Napraw router bezprzewodowy ciągle się rozłącza lub upuszcza(Fix Wireless Router Keeps Disconnecting Or Dropping)

Wyznaczanie ścieżki(Path determination)

Routery biorą pod uwagę wiele alternatyw, aby dotrzeć do tego samego miejsca docelowego. Nazywa się to określaniem ścieżki. Dwa główne czynniki brane pod uwagę przy określaniu ścieżki to:

  • Źródło informacji lub tablica routingu
  • Koszt obrania każdej ścieżki – metryka

Aby określić optymalną ścieżkę, router przeszukuje tabelę routingu w poszukiwaniu adresu sieciowego, który całkowicie odpowiada adresowi IP pakietu docelowego.

Tabele routingu(Routing tables )

Tablica routingu zawiera warstwę analizy sieci, która kieruje router do przekazywania pakietów danych do miejsca docelowego. Zawiera powiązania sieciowe, które pomagają routerowi dotrzeć do docelowego adresu IP w najlepszy możliwy sposób. Tabela routingu zawiera następujące informacje:

  1. Identyfikator sieci(Network Id) — docelowy adres IP
  2. Metryka(Metric) – ścieżka, którą ma zostać wysłany pakiet danych.
  3. Hop – jest bramą, przez którą pakiety danych muszą być wysyłane, aby dotrzeć do miejsca docelowego.

Bezpieczeństwo(Security )

Router zapewnia dodatkową warstwę bezpieczeństwa sieci za pomocą zapory, która zapobiega wszelkiego rodzaju cyberprzestępczości lub włamaniom. Firewall to specjalistyczne oprogramowanie, które analizuje dane przychodzące z pakietów i chroni sieć przed cyberatakami.

Routery zapewniają również wirtualną sieć prywatną (VPN)(Virtual Private Network (VPN)) , która zapewnia dodatkową warstwę bezpieczeństwa sieci, a tym samym generuje bezpieczne połączenie.

Stół przekazujący(Forwarding table )

Przekazywanie to rzeczywisty proces przesyłania pakietów danych między warstwami. Tablica routingu pomaga wybrać najlepszą możliwą trasę, podczas gdy tablica przekazywania wprowadza trasę do działania.

Jak działa routing?(How does Routing work?)

  1. Router odczytuje docelowy adres IP przychodzącego pakietu danych
  2. Na podstawie tego przychodzącego pakietu danych wybiera odpowiednią ścieżkę przy użyciu tablic routingu.
  3. Pakiety danych są następnie przekazywane do końcowego docelowego adresu IP za pośrednictwem przeskoków przy użyciu tabeli przekazywania.

Mówiąc prościej, trasowanie to proces przesyłania pakietów danych z miejsca docelowego A do miejsca docelowego B przy użyciu wymaganych informacji w optymalny sposób.

Przełącznik(Switch)

Przełącznik odgrywa bardzo ważną rolę w udostępnianiu informacji między urządzeniami, które są ze sobą połączone. Przełączniki są zwykle używane w większych sieciach, w których wszystkie połączone ze sobą urządzenia tworzą sieć(Local Area Network) lokalną ( LAN ). W przeciwieństwie do routera, przełącznik wysyła pakiety danych tylko do określonego urządzenia skonfigurowanego przez użytkownika.

Jakie są funkcje routera?

Możemy zrozumieć więcej na małym przykładzie:(We can understand more with a small example : )

Załóżmy, że chcesz wysłać zdjęcie znajomemu w WhatsApp . Gdy tylko opublikujesz zdjęcie znajomego, źródło i docelowy adres IP są określane, a zdjęcie jest dzielone na małe fragmenty zwane pakietami danych, które należy wysłać do ostatecznego miejsca docelowego.

Router pomaga znaleźć optymalny sposób przesyłania tych pakietów danych na docelowy adres IP za pomocą algorytmów routingu i przekazywania oraz zarządzać ruchem w sieci. Jeśli jedna trasa jest przeciążona, router znajduje wszystkie możliwe alternatywne trasy w celu dostarczenia pakietów do docelowego adresu IP.

Routery Wi-Fi(Wi-Fi Routers)

Obecnie jesteśmy otoczeni większą liczbą punktów dostępu do sieci Wi-Fi niż kiedykolwiek w historii, a wszystkie z nich starają się obsługiwać coraz więcej urządzeń żądnych danych.

Sygnałów Wi-Fi jest tak wiele, zarówno silnych, jak i słabych, że gdybyśmy mieli specjalny sposób, aby to zobaczyć, wokół byłoby dużo zanieczyszczenia przestrzeni powietrznej.

Teraz, gdy wchodzimy w obszary o dużym zagęszczeniu i wysokim popycie, takie jak lotniska, kawiarnie, imprezy itp., wzrasta koncentracja wielu użytkowników korzystających z urządzeń bezprzewodowych. Im więcej osób próbuje połączyć się z Internetem, tym większe obciążenie przechodzi punkt dostępu, aby obsłużyć ogromny wzrost popytu. Zmniejsza to przepustowość dostępną dla każdego użytkownika i znacznie zmniejsza prędkość, powodując problemy z opóźnieniami.

Rodzina Wi-Fi 802.11(802.11 family of Wi-Fi) sięga 1997 roku, a każda aktualizacja wydajności Wi-Fi od tego czasu została dokonana w trzech obszarach, które zostały wykorzystane jako metryka do śledzenia postępów i są one

  • modulacja
  • strumienie przestrzenne
  • łączenie kanałów

Modulacja(The modulation)  to proces kształtowania fali analogowej do przesyłania danych, podobnie jak każda melodia audio, która wznosi się i opada, aż dotrze do naszych uszu (odbiornik). Ta konkretna fala jest zdefiniowana przez częstotliwość, w której amplituda i faza są modyfikowane w celu wskazania celowi unikalnych bitów informacji. Tak więc, im silniejsza częstotliwość, tym lepsza łączność, ale podobnie jak dźwięk, tylko tyle możemy zrobić, aby zwiększyć głośność, jeśli występują zakłócenia z innych dźwięków, w naszym przypadku ucierpi na tym jakość.

Strumienie przestrzenne (Spatial Streams ) są jak wiele strumieni wody wychodzących z tego samego źródła rzeki. Źródło rzeki może być dość silne, ale jeden strumień nie jest w stanie unieść tak dużej ilości wody, więc dzieli się na wiele strumieni, aby osiągnąć ostateczny cel, jakim jest spotkanie we wspólnej rezerwie.

Wi-Fi robi to za pomocą wielu anten, w których wiele strumieni danych wchodzi w interakcję z urządzeniem docelowym w tym samym czasie, jest to znane jako MIMO (Multiple Input – Multiple Output)

Kiedy ta interakcja ma miejsce między wieloma celami, jest znana jako Multi-User ( MU-MIMO ), ale tutaj jest haczyk: „cel musi być wystarczająco daleko od siebie”.

W dowolnym momencie sieć działa na jednym kanale,  Channel Bonding  to nic innego jak łączenie mniejszych podpodziałów określonej częstotliwości w celu zwiększenia siły między urządzeniami docelowymi. Widmo(Spectrum) bezprzewodowe jest bardzo ograniczone do określonych częstotliwości i kanałów. Niestety większość urządzeń pracuje na tej samej częstotliwości, więc nawet jeśli zwiększymy łączenie kanałów, pojawią się inne zewnętrzne zakłócenia, które osłabią jakość sygnału.

Przeczytaj także: (Also Read:) Jak znaleźć adres IP mojego routera?(How to Find My Router’s IP Address?)

Czym różni się Wi-Fi 6 od swojego poprzednika?(What is different about Wi-Fi 6 over its predecessor?)

Krótko mówiąc, poprawiła się szybkość, niezawodność, stabilność, liczba połączeń i wydajność energetyczna.

Jeśli zagłębimy się w to głębiej, zaczniemy dostrzegać, co sprawia, że ​​Wi-Fi 6 jest tak wszechstronne, to  dodanie czwartej metryki efektywności czasu antenowego(addition of 4th metric Airtime Efficiency) . Przez cały ten czas nie uwzględniliśmy ograniczonego zasobu, jakim jest częstotliwość bezprzewodowa. W ten sposób urządzenia wypełniłyby więcej kanałów lub częstotliwości niż jest to wymagane i byłyby połączone znacznie dłużej niż jest to potrzebne, w prostych słowach, bardzo nieefektywny bałagan.

Protokół Wi-Fi 6 (802.11 ax) rozwiązuje ten problem za pomocą  OFDMA (wielokrotny dostęp z ortogonalnym podziałem częstotliwości)(OFDMA (Orthogonal frequency-division multiple access))  , w którym transmisja danych jest zoptymalizowana i łączona, aby wykorzystać tylko wymaganą ilość żądanych zasobów. Jest on przypisywany i kontrolowany przez punkt dostępowy(Access Point) , aby dostarczyć docelowy żądany ładunek danych i wykorzystuje MU-MIMO łącza w dół (Uplink)i(Downlink) łącza w górę (wielu użytkowników, wiele wejść, wiele wyjść)(MU-MIMO (multi-user, multiple inputs, multiple outputs)) w celu zwiększenia wydajności przesyłania danych między urządzeniami. Wykorzystując OFDMA , urządzenia Wi-Fi mogą wysyłać i odbierać pakiety danych w sieci lokalnej z większą prędkością i jednocześnie równolegle. 

Równoległy transfer danych poprawia przenoszenie danych w sieci w niezwykle wydajny sposób, nie powodując spadku istniejących prędkości łącza w dół.

Co się stanie z moimi starymi urządzeniami WI-FI?(What will happen to my old WI-FI devices?)

To nowy standard Wi-Fi ustalony przez International Wi-Fi Alliance we wrześniu 2019(September 2019) roku . Wi-Fi 6 jest wstecznie kompatybilny, ale jest kilka kosmetycznych zmian.

Każda sieć, z którą się łączymy, działa z inną szybkością, opóźnieniem i przepustowością, oznaczaną literą po 802.11, taką jak 802.11b, 802.11a, 802.11g, 802.11n i 802.11ac(802.11, such as 802.11b, 802.11a, 802.11g, 802.11n and 802.11ac) , co wprawiło w zakłopotanie nawet najlepszych z nas.

Całe to zamieszanie zakończyło się dzięki Wi-Fi 6 , a sojusz Wi-Fi zmienił konwencję nazewnictwa na tę. Każda wersja Wi-Fi przed tym będzie ponumerowana między Wi-Fi 1-5, aby ułatwić wyrażanie.

Wniosek(Conclusion)

Dobre zrozumienie działania routera pomaga nam nawigować i rozwiązywać różne problemy, z którymi możemy się spotkać w przypadku naszych routerów oraz routerów Wi-Fi . Położyliśmy duży nacisk na Wi-Fi 6 , ponieważ jest to nowa, wschodząca technologia bezprzewodowa, za którą musimy nadążyć. Wi-Fi zakłóci nie tylko nasze urządzenia komunikacyjne, ale także nasze codzienne przedmioty, takie jak lodówki, pralki, samochody itp. Ale bez względu na to, jak bardzo zmieni się technologia, omawiane podstawy, takie jak wyznaczanie tras, wyznaczanie tras tabele, przekazywanie, przełączniki, koncentratory itp. nadal są kluczową, podstawową ideą stojącą za ekscytującymi rozwiązaniami, które mają zmienić nasze życie całkowicie na dobre.



About the author

Jestem profesjonalnym inżynierem dźwięku z ponad 10-letnim doświadczeniem. Pracowałem przy wielu projektach, od małych domowych systemów audio po duże produkcje komercyjne. Moje umiejętności polegają na tworzeniu doskonałych ścieżek dźwiękowych i narzędzi do przetwarzania dźwięku, dzięki którym muzyka brzmi świetnie. Mam również ogromne doświadczenie w pracy z systemem Windows 10 i mogę pomóc Ci w pełni wykorzystać możliwości systemu komputerowego.



Related posts