Tizenöt éves a Wi-Fi és a kanapén netezés

A Wi-Fi manapság valahol a levegő, és a tojásos lecsó környékén mozog az átlagember prioritási listáján, pedig a vezeték nélküli szabvány nincs is olyan régen velünk. A Wi-Fi Alliance most ünnepli 15. születésnapját - ez alatt az idő alatt pedig a világ minden negyedik háztartásának elengedhetetlen kelléke lett.

A technológia értékét a szövetség néhány számadattal is érzékelteti: a tizenöt év során több mint 22 ezer különböző termék kapta meg a Wi-Fi CERTIFIED matricát, ebből több mint 4 ezer telefon és tablet, 6 ezer vezeték nélküli router, 1100 nyomtató és 3500 tévé. 2013-ban világszerte pedig nagyjából kétmilliárd Wi-Fi-képes eszközt adtak el, 2014-re pedig az elemzők több mint kétszer ennyit jósolnak.

A kezdetek

A vezeték nélküli hálózatok története egészen 1985-re nyúlik vissza, mikor az Egyesült Államok Szövetségi Kommunikációs Bizottsága (FCC) licencmentesen felhasználhatóvá tette az ISM, azaz az ipari, tudományos és orvosi felhasználásra szánt rádiósávokat. A Wi-Fi szabvány első elődje ezután 1991-ben jött létre az AT&T és az NCR Corporation gondozásában WaveLan név alatt. A ma is használt Wi-Fi alapköveit 1997-ben tette le az IEEE (Institute of Electrical and Electronic Engineers), amikor meghatározták a számítógépek és létező hálózatok közötti vezeték nélküli kommunikációhoz szükséges szabványokat. A technológia mindennapi használatra aztán 1999-ben vált elérhetővé, ekkor alakult meg a protokollt "őrző" Wi-Fi Alliance kereskedelmi szövetség és még ebben az évben meg is jelentek az első vezeték nélküli routerek: a Wi-Fit, ekkor már a korábban is létező IEEE 802 vezetékes hálózati szabvány alá sorolták, innen jön az ismert 802.11 protokoll.

Minden 5 gigahertzen kezdődött

Ennek első kereskedelmi változata, a 802.11a egyeduralma nem tartott túl sokáig. A szabvány ugyanis az 5 gigahertzes spektrumot használta (egész pontosan 5,18 gigahertztől 5,825-ig) és maximum másodpercenként 54 megabites adatátvitelre volt képes. Ez a sebesség a mai átlagháztartásban is kielégítő, 1999-ben, a néhány megabites "szupergyors vezetékes internet" korában pedig több volt mint elég - persze csak akkor, ha a Wi-Fire csatlakozó eszköz és a router közé semmilyen tereptárgy, netán fal nem került. Ellenkező esetben a sebesség jócskán lecsökkent, miután 5 gigahertzes frekvencián a rádióhullámok hatótávolsága jóval kisebb, így ezek a routerek jóval gyengébb jelet tudtak produkálni.

Nagyobb házakban, netán irodákban a szabvány ennek megfelelően nem igazán vált be, miután az egyes készülékek gyakran elvesztették a jelet, de az átlagos méretű lakásokban is 1,5 megabites vagy annál alacsonyabb adatátviteli sebesség volt jellemző - ez hosszútávon érthető módon problematikus volt a vezeték nélküli internet-előfizetések gyorsulásával, így hamar szükség lett egy nagyobb hatósugarú megoldásra. Már csak azért is, mert ekkoriban az 5 GHz-es spektrumot csak az Egyesült Államokban lehetett szabadon használni, a világ többi részén még nem.

Így született meg alig egy évvel később 2000-ben a 802.11b szabvány, amely már a jól ismert 2,4 gigahertzes frekvenciasávban (2,412-től 2,484 gigahertzig) dolgozott. A 802.11a-val ellentétben ugyanakkor ez a protokoll papíron csak 11 megabites adatátvitelre volt képes, valós teljesítménye azonban átlagosan legfeljebb 7 megabit környékén mozgott, ami töredéke az egy évvel korábbi szabványénak. A 2,4 gigahertzes spektrummal azonban végeredményben mégis jobban jártak a felhasználók, hiszen az ezen működő routerek hatótávolsága sokkal nagyobb, ráadásul jelük a falakon túl is erős marad. Ezen felül miután akkoriban a szolgáltatók internetcsomagjai ritkán érték el a 7 megabitet, a sebességcsökkenés nem okozott túl nagy problémát, így az új szabvány áldásos volt a felhasználók többsége számára - legalábbis amíg a routert nem a működő mikrohullámú sütő közelében tartották, hiszen az ugyancsak 2,4 gigahertzen üzemel, ami jelentősen zavarta a jeleket.

A kielégítő hatósugárért a felhasználók három évig voltak kénytelenek kompromisszumot kötni, 2003-ban ugyanis megérkezett a 802.11g protokoll, amely ugyancsak a 2,4 gigahertzes frekvenciasávban működött, viszont a 802.11a-ból ismert, másodpercenként 54 megabites maximális sebességet hozta. A dolgokat ugyanakkor kicsit megkavarta, hogy a gyártók a visszafelé kompatibilis 802.11b/g-képes routerek mellett 802.11a/g protokollokat támogató modelleket is piacra dobtak - utóbbiak azonban egyszerre csak az egyik üzemmódot támogatták, így a régebbi készülékek és az új szabványt támogató darabok nem voltak egyszerre használhatók a hálózaton.

A 2,4 gigahertzes spektrum népszerűsége nincs ingyen

Négy év telt el a szabvány következő verziójának megjelenéséig: ez volt a 802.11n 2007-ben bejelentett első verziója, a "Draft-N". Itt is maradt a 2,4 gigahertz, adatátviteli sebességben azonban a protokoll már megelőzte a hagyományos kábeles Ethernetet is: a vezetékes szabvány széles körben elterjedt verziója 10/100 megabitje helyet a Draft-N már 300 megabitet továbbított másodpercenként - ekkor a gigabites eszközök még viszonylag ritkának számítottak. Ezzel már az egyes hálózatokon belül, a nagyméretű fájlok átviteléhez sem kellett a kábelre hagyatkozni, ráadásul a kapcsolat is megbízhatóbbá vált, miután a 802.11n szélesebb, akár 20 megahertzes Wi-Fi-csatornákat használt, illetve a vezeték nélküli protokollok közül elsőként volt MIMO-képes, (multiple-input, multiple-output) azaz egyszerre több adatfolyamot - vagy streamet - is támogatott.

Utóbbihoz egy plusz antennára vagy fejlettebb, egyszerre több adatcsomag fogadására is képes darabokra volt szükség - illetve arra, hogy a hálózatra csatlakozó eszköz is rendelkezzen MIMO-támogatással. A 802.11n-t alkalmazó routerek nem aprózták el a dolgot, fejlettebb antennára váltottak és azok számát is növelték az eszközökön, így érve el a tekintélyes sebességet. A 300 megabites adatátvitel persze sok esetben itt is csak papíron volt igaz, a gyakorlatban a sebesség legtöbbször 150 megabitnél tetőzött.

A Draft N protokollt 2009-ben véglegesítették "Final N" formáb: a itt már a kifinomultabb MIMO technológiának köszönhetően az eszközök a valós képességei is sokkal közelebb álltak a 300 megabithez. Ekkorra a 2,4 gigahertzes spektrum használata már rendkívül elterjedt volt, készülékek valóságos hada kommunikált itt, pont emiatt kezdtek problémák felmerülni. A frekvenciát használó masinák ugyanis egyre gyakrabban keveredtek interferenciába, arról nem is beszélve, hogy az ekkor már ugyancsak jó ideje elérhető Bluetooth kommunikáció is ezen a sávon folyt - a kavarodásnak pedig az adatátviteli sebesség látta kárát.

Vissza a kezdetekhez

A specifikációt író szakemberek és gyártók ezért visszanyúltak az 1999-ben "elfelejtett" 5 gigahertzes technológiához. Mint kiderült, a MIMO és a routereken egyre sokasodó antennák igen jótékony hatással voltak a korábban gyér hatótávolságú spektrumra, amellyel ráadásul a 2,4 gigahertzen megszokott 20 megahertzes Wi-Fi-csatornák mérete duplájára, 40 megahertzre nőtt. A 2010-es évek elején meg is jelentek az első kétsávos routerek, amelyek mind a 2,4, mind pedig az 5 gigahertzes frekvenciasávot támogatták, előbbit a távolabbi eszközök hatékony eléréséhez, utóbbit pedig az átviteli sebesség maximalizálásához a közelebbi készülékeknél, ráadásul a két csatornán egyszerre voltak képesek kommunikálni.

A Gitlab mint DevSecOps platform (x) Gyere el Radovan Baćović (Gitlab, Data Engineer) előadására a november 7-i DevOps Natives meetupon.

A korai modellek persze itt is becsapósak voltak, hiszen akárcsak az ezredforduló környékén megjelent 802.11a/g-s daraboknál, az eszközök itt is egyszerre csak az egyik frekvencián tudtak működni - nagyobb irodák vagy lakások esetén tehát a felhasználók kénytelenek voltak a 2,4 gigahertzes üzemmóddal beérni. A későbbi verziókban ezt már orvosolták, az újabb kétsávos routerek egyszerre két hálózatot jelenítenek meg a két spektrumhoz, azokból a távolság alapján választható ki az előnyösebb.

A protokoll jelenleg elérhető legfrissebb verziója, a 802.11ac 2012-ben jelent meg, nevében az "a" betű arra utal, hogy akárcsak az első szabvány, ez is az 5 gigahertzes sávra korlátozódik. Az adatátviteli sebesség ennek és a továbbfejlesztett antennáknak köszönhetően itt drasztikusan megnőtt, másodpercenként 1,3 gigabit, ráadásul a hatótávolság is majdnem eléri a 2,4 gigahertzen működő modellekét. A csatornák itt ismét duplájukra híztak, szélességük már 80 megahertz - valamint itt jelenik meg az új csúcsrouterekben szinte alapkövetelménynek számító beamforming technológia. Ennek lényege, hogy a router meghatározza a csatlakoztatott eszközök hozzávetőleges pozícióját és már nem a szélrózsa minden irányába, hanem célzottan továbbítja a jeleket.

A biztonság sajnos nem száz százalékos

A Wi-Fi a notebookok és több hasonló hordozható számítástechnikai eszköz elterjedésének komoly lökést adott. Mielőtt az Intel 203-ban a Centrino platformmal integrálta volna a technológiát a laptopok jó részébe, valóban mobilissá téve azokat, a vezeték nélküli hálózatok eléréséhez külső Wi-Fi kártyákra volt szükség, amelyek drágák voltak, ráadásul jócskán ki is lógtak a készülékekből - ez ma már legrosszabb esetben is megoldható egy-kétezer forintos USB-s kiegészítőkkel. Ahhoz, hogy egy-egy gyártó Centrino logót tehessen a készülékébe, abban a megadott processzor és alaplapi vezérlők mellett a Wi-Fi chipnek is jelen kellett lennie. A Centrino felirat később még kávézók ajtaján is feltűnt a "Free Wi-Fi" matrica mellett.

Népszerűségéből kifolyólag a Wi-Fi esetében a biztonság kulcsfontosságú - ugyanakkor sokan a kelleténél jóval kevesebb figyelmet fordítanak rá: jó eséllyel mindenki hallotta már a szomszéd Wi-Fi-jén torrentező haverok történeteit (vagy éppen ő maga mesélte őket). A hálózatokat védő korábbi titkosítás a WEP (Wired Equivalent Privacy), ennek titkosítási kulcsait azonban néhány perc Google-keresés után egy egyszerű eszközzel szinte bárki beszerezheti - ez tehát magától értetődő módon nem számít biztonságosnak, a Wi-Fi Alliance ennek megfelelően a gyártókkal együttműködve firmware-frissítést adott ki a lecserélésére. A WEP-et a WPA (Wi-Fi Protected Access) váltotta fel, amely valamivel biztosabb megoldást kínál, noha sebezhetőség ezen is akad. 2004 óta ezért annak továbbfejlesztett változata, a WPA2 van használatban, amelyet minden modern eszköz támogat.

A technológia fejlődése persze nem áll meg, a Wi-Fi Allience szerint 2016-ra, a WiGig tanúsítványt megszerző eszközök több gigabites adatátvitelt biztosítanak majd, 60 gigahertzen. A szövetség továbbá a másik irányba is tapogatózik, már dolgoznak a 802.11ah és 802.11af protokollokon is, amelyek 1 gigahertz alatti tartományban, a nagyon alacsony energiaigényű kapcsolatokra specializálódnak. A Wi-Fi ezen felül értelemszerűen a terjedőben levő okosotthonok és az "Internet of Things" létrejöttében is kulcsszerepet játszik.