Wi-Fi

Wi-Fi on traadita arvutivõrguseadmeid tootvate firmade ühenduse (Wi-Fi Alliance) kaubamärk, millega tähistatakse sertifitseeritud traadita kohtvõrgu (WLAN) klassi kuuluvaid seadmeid, mis põhinevad IEEE 802.11 standardil. Wi-Fi seadmeid kasutatakse traadita kohtvõrkude loomisel ja Internetile ligipääsuks, ning see lubab üksteisele lähedal olevatel seadmetel raadiolainete vahendusel andmeid jagada. Nime "Wi-Fi" kasutatakse sageli IEEE 802.11 tehnoloogia sünonüümina.
Wi-Fi Alliance (eesti k Wi-Fi Liit) on ülemaailmne mittetulundusühing firmadest, kes arendavad traadita kohtvõrgu (WLAN) tehnoloogiaid ja sertifitseerivad seadmeid, kui need vastavad teatud võrgustandarditele. Kõiki IEEE 802.11 standardil põhinevaid seadmeid ei esitata Wi-Fi Liidule sertifitseerimiseks, mõnikord selle maksumuse tõttu. Sertifitseerimata seadmeid nimetatakse "WLAN" seadmeteks, ning need ei pruugi ühilduda sertifitseeritud Wi-Fi seadmetega.
Wi-Fi võimaldab paljudel kasutajatel Wi-Fi-levialades samaaegselt luua juhtmevaba ühendus Internetiga. Tänapäeval on IEEE 802.11 seadmed juba paljudes personaalarvutites, mängukonsoolides, nutitelefonides, printerites ja muudes seadmetes ning peaaegu kõigis sülearvutites, pihuarvutites ja tahvelarvutites.
Wi-Fi algus.
Wi-Fi loodi 1991. aastal NCR ja AT&amp;T poolt. Esialgu kavandati kasutada vaid kassasüsteemides. Algseks kaubanduslikuks nimetuseks oli WaveLAN, mille kiirus oli 1–2 megabitti sekundis. Vic Hayes, kes on raadiokohtvõrgu looja, oli samuti liige Elektri- ja Elektroonikainseneride Instituudi (IEEE) meeskonnas, mis lõi sellised standardid nagu 802.11b, 802.11a ja 802.11g .
Wi-Fi nimi.
Wi-Fi-t tuntakse ka "Wireless Fidelity" ('traadita loomutruudus') nime all sarnaselt helitehnikas tuntud "High Fidelity" ehk Hi-Fi-ga. Terminit "Wireless Fidelity" on ka Wifi Alliance ise kasutanud pressi väljaannetes ja dokumentides; veel on termin kasutuses ITAA kirjutises Wi-Fi-st. Kuigi, lähtudes Phil Belangeri väitest, ei pidanud mõiste Wi-Fi algselt midagi tähendama.
Kuidas Wi-Fi töötab?
Tüüpiline raadiokohtvõrk koosneb ühest või mitmest pääsupunktist. Pääsupunkt edastab SSID. Standardi järgi koosneb see 1–32 tähemärgist, tavaliselt on selleks valitud sõna inimesele loetavas vormis. Kui näiteks kärje ID sõltub konkreetsest tugipunktist, millega ühenduses oled, siis mestiident kuulub terve võrgu iseloomustamiseks ja on üks asjadest, mida pääsupunktide saatjad ringhäälingu põhimõttel väikeste andmepakettide kaupa eetrisse lasevad. Selle järgi leiavad jaamad uue võrgu ja selle järgi on võimalik jaama seadistada vastavalt konkreetsele võrgule). Seda tegevust kutsutakse plinkimiseks. Paketid saadetakse teele iga 100 ms järel ehk 10 korda sekundis. Plinkimine toimub kiirusel 1 Mbit/s ja kuna see toimub ajaliselt väga kiiresti, ei avalda see üldisele jõudlusele mõju. Kui Wi-Fi kaardiga varustatud arvuti satub pääsupunkti teeninduspiirkonda, siis märkab Wi-Fi kaart pääsupunkti plinkimist, võib pääsupunktiga ühendust võtta ja nõuda endale IP-aadressi ning minna läbi pääsupunkti Internetti. Siit tuleb ka üks Wi-Fi-võrgu nimetusi "traadita Internet".
Kuidas luua oma seadme jaoks ühendus raadiokohtvõrguga?
Et kasutada avalikke Wi-Fi-levialasid või hakata traadita internetiühendust kasutama kodus, tuleb esmalt kindlaks teha, et selleks on olemas vajalik varustus. Enamikus uutes sülearvutites ja ka paljudes uutes koduarvutites on juba sisseehitatud juhtmeta internetti võimaldavad saatjad. Nende puudumise korral on võimalik osta traadita internetti võimaldav adapter, mille saab arvutiga ühendada PC-kaardi pesa või USB-pordi abil. Lauaarvutite puhul saab kasutada USB-adapterit või on võimalik osta adapter, mille saab ühendada PCI-pesa arvutikastis. Paljud need adapterid saavad kasutada rohkem kui ühte 802.11 standardit. Olles installinud traadita interneti adapteri ja selle töötamiseks vajalikud draiverid, peaks arvuti olema võimeline automaatselt üles leidma kõik olemasolevad internetivõrgud. See tähendab, et järgmine kord arvutit käivitades mõnes Wi-Fi levialas peaks ta automaatselt informeerima olemasolevast võrgust ning andma võimaluse sellega ühendust luua. Vanemate arvutimudelite puhul võib juhtuda, et on vaja kasutada ka vastavat tarkvaraprogrammi selleks, et internetivõrku tuvastada ja sellega ühendus luua.
Standardid.
IEEE standard 802 tegeleb kohtvõrkudega. Osa 11 ehk 802.11 kirjeldab juhtmevaba kohtvõrku (WLAN), mille järel võivad olla tähed, mis tähistavad erinevaid täiendusi, või sidekriipsuga eraldatud avaldamise kuupäev. Omavahel suhtlemiseks peavad kaks seadet kasutama sama Wi-Fi versiooni ning versioonid on omavahel suures osas tagasiühilduvad. Üksteisega ühilduvus on üks tähtsaimatest asjadest, mida seadmete sertifitseerimisel kontrollitakse. Ülejäänud täiendused on esialgse standardi laiendused ja parandused, mis puudutavad ühest võrgust sujuvalt teise üleminekut, samas võrgus ühelt pääsupunktilt teisele üleminekut ("Wi-Fi roaming"), andmesidet sõidukitega, laia ala võrke (WAN) ja palju muud. Erinevad täiendused lubavad ka erinevaid sagedusvahemikke.
2018. aastal lõi Wi-Fi Alliance lihtsustatud nummerdamise süsteemi, mis jagab versioonid põlvkondadeks: Wi-Fi 4 (802.11n), Wi-Fi 5 (802.11ac) ja Wi-Fi 6 (802.11ax). Wi-Fi Alliance soovitab sarnaselt mobiilsideühendustele näidata põlvkonna numbreid 4, 5, 6 jne. ühenduse ajal kasutajaliideses koos signaali tugevusega.
Kõige tähtsamad Wi-Figa seotud standardid on: 802.11a, 802.11b, 802.11g, 802.11n (Wi-Fi 4), 802.11h, 802.11i, 802.11-2007, 802.11–2012, 802.11ac (Wi-Fi 5), 802.11ad, 802.11af, 802.11-2016, 802.11ah, 802.11ai, 802.11aj, 802.11aq, 802.11ax (Wi-Fi 6), 802.11ay, 802.11be (Wi-Fi 7).
Kanalid ja sagedused.
Riigiti on sagedusvahemike ja võimsuse piirangud erinevad. Näiteks USA-s võib amatöörradistidele mõeldud sagedusvahemikku jäävatel Wi-Fi sagedustel kasutada märgatavalt suuremat võimsust kui mujal maailmas.
Üldiselt võib standardile vastavad sagedused jagada nelja gruppi:
2,4 GHz.
802.11b, 802.11g ja 802.11n on enim kasutatavad alamprotokollid. Jagatud 14 kanaliks 5 MHz vahedega, võimsusega kuni 100 mW (Euroopas).
Kuna protokoll eeldab 25 MHz riba ühele kanalile, siis on tegelikult selles vahemikus vaid kolm üksteisega kattumatut kanalit (1, 6 ja 12). Euroopas tohib neist kasutada kanaleid 1–13.
Jaapanis tohib kasutada ka 802.11b lisale vastavat 14., teistest veidi eraldiseisvat kanalit.
USA-s on lubatud kanalid 1–11; kanalid 12 ja 13 on lubatud ainult madalal võimsusel, kuigi nende kasutamine pole soovitatav.
3,6 GHz.
802.11y. Ainult USAs lubatud vahemik. Kusjuures on lubatud kasutada kuni 20 W võimsusega saatejaamu, mis tähendab standardile vastavate seadmete sideulatust kuni 5 km. Kõrgem sagedus tähendab ka suuremat andmeedastuskiirust.
5 GHz.
802.11a, 802.11h, 802.11 ja 802.11n. Sagedusvahemik 4915–5825 MHz on jagatud kanaliteks 5 MHz sammuga.
Eri riikides lubatud piirkonnad on üsna erinevad. Euroopas lubatakse kasutada kanaleid vahemikus 48 (5240 MHz) kuni 140 (5700 MHz). Kasutusel müravabama sagedusvahemiku tõttu ja suurema lubatud võimsuse tõttu (kuni 1 W) näiteks kaugsides. Kõige laiem lubatud ribalaius ühe kanali puhul on 160 MHz.
6 GHz.
6 GHz laineala kasutati esmakordselt 802.11ax laienduse Wi-Fi 6E puhul. Kõige laiem lubatud ribalaius ühe kanali puhul on 320 MHz. Laineala kasutamine erineb riigiti, ning mõnes riigis on lubatud vaid alla poole kanalitest.
Mõnedes riikides, näiteks Euroopa Liidus ja Jaapanis, on 6 GHz laineala kasutamine lubatud ainult madalal võimsusel siseruumides, või väga madalal võimsusel. Ameerika Ühendriikides ja Kanadas on lubatud terve laineala kasutamine, kus enamikel kanalitel on lubatud Wi-Fi kasutamine ka suurema võimsusega ("Standard Power", 'standardvõimsus'), mille puhul peab pääsupunkt iga 24 tunni tagant kontakteeruma automaatse sageduskoordinatsiooni (Automated Frequency Coordination ehk AFC) pakkujaga, mis saadab seadmele nimekirja lubatud kanalitest ja võimsustest, et vältida konflikti registreeritud saatjatega.
Kasutusalad.
Internetiühendus.
Wi-Fi ehk raadiokohtvõrk võimaldab sellistel seadmetel nagu lauaarvutitel, mängukonsoolidel, nutitelefonidel või digitaalsetel muusikamängijatel luua ühenduse internetiga, kui nad asuvad Wi-Fi-levialades. Ühe või mitme Wi-Fi-kohtvõrgu leviala võib ulatuda mõnekümnest meetrist kuni mitme ruutkilomeetri suuruse alani. Leviala sõltub sellest kui palju on kattuvate levialadega Wi-Fi-seadmeid. Lisaks kasutusaladele kodus ja kontoris, kasutatakse raadiokohtvõrke sellistes avalikes kohtades nagu lennujaamad, haiglad, hotellid, restoranid jne.
Arvutitevaheline ühendus.
Wi-Fi lubab samuti ühendust otse ühest arvutist teise, ilma pääsupunkti abita. Seda kutsutakse "ad hoc" raadiokohtvõrguks. Seda kasutatakse väga palju arvutimängurite poolt, et mitmekesi mängida arvutimänge, kasutades Wi-Fi abi.
Turvalisus.
Peamine probleem Wi-Fi turbega on see, et Wi-Fi-le on juurdepääs palju kergem kui traadiga võrku. Traadiga võrgus peab pahategija füüsiliselt omama juurdepääsu võrguseadmetele või muukima läbi välise tulemüüri. Et seda vältida, tuleb kasutada turbeprotokolle. Enamik kasutajaid ei tea, kui ebaturvaline võib olla tegelikult Wi-Fi kasutamine ilma piisavate turbemeetmeteta. Krüpteerimata seansi ajal saadetakse kõik päringud eetrisse avatud tekstina ja kõik teised jaamad levialas kuulevad seda. Kui pole kuulamas just pahatahtlikke kõrvu, siis nad ignoreerivad teisele jaamale saadetud sõnumeid. Täiesti võimalik on aga, et kogu sidet kuulatakse pealt ja igasugused tarkvara tasemel krüpteerimata andmed on kolmandale osapoolele vabalt loetavad. Sealhulgas on näiteks HTTP-päringud, millest võib vabalt välja lugeda lihtsad kodulehele sisselogimiseks mõeldud paroolid. Kui on vaja kasutada avalikku võrku, siis tuleks järgida ettevaatusabinõusid.
WEP.
Wired Equivalent Privacy ehk WEP on IEEE 802.11 andmeturbeprotokoll traadita (raadio-) võrkudele (IEEE 802.11x). See oli algne krüpteering kõikidele Wi-Fi-seadmetele. WEP-i vead ja turvaaugud leiti aga kiiresti üles ja pahategijad kasutasid need kiiresti ära. Internetis liigub väga palju vabavara, mille ainuke ülesanne ongi WEP krüpteeringu muukimine. WEP tuleb erinevate võtmesõnade pikkustega. Kõige tavalisemad pikkused on 128- ja 256-bitti. Mida pikem parool on, seda raskem on seda muukida. Tänapäeval peetakse WEP-krüpteeringut vananenuks ja väga vigaseks. 2005. aastal korraldas FBI demonstratsiooni, kus nad kasutasid kõigile kättesaadavaid programme, millega muugiti 128-bitise võtmesõnaga WEP-krüpteeringuga raadiokohtvõrk lahti kolme minutiga. WEP on tänaseks iganenud.
WPA1.
Wi-Fi Protected Access ehk WPA on andmeturbe protokoll Wi-Fi alliansilt IEEE 802.11 standardile vastavatele raadiokohtvõrkudele (Wi-Fi-võrkudele). Siin kasutatakse TKIP (Temporal Key Integrity Protocol) protokolli, et tagada tugevamat krüpteerimist kui varasema WEP-protokolli puhul (WEP kasutas RC4 algoritmi, kuid WPA kasutab AES algoritmi). WPA on tuletatud IEEE 802.11i andmeturbe standardist ning kasutab autentimiseks EAP-protokolli. WPA on tarkvaraline uuendus võrreldes WEP-krüpteeringuga. See tähendab, et selle kasutamiseks ei pea ostma uusi seadmeid, vaid uuendama olemasolevate seadmete tarkvara. WPA kasutab TKIP (TKIP on ajutiste võtmete tervikluse protokoll. WPA-andmeturbeprotokoll, mis kasutab räsialgoritmi võtmete šifreerimiseks ning mille terviklusekontrolli funktsioon võimaldab kindlaks teha, et keegi ei ole võtmeid näppinud.). TKIP on üles ehitatud nii, et see lubab WEP-krüpteeringult üle minna WPA-krüpteeringule. See tähendab, et kõik WEP elemendid on WPA-s olemas, kuid nad on täiustatud, et parandada turvalisust.
WPA2.
Traadita kohtvõrgu standardile IEEE 802.11i vastav andmeturbeprotokoll aastast 2004. On turvalisem, kui vahepeal kasutatud WPA-protokoll, sest kasutab krüpteerimiseks TKIP asemel märksa turvalisemat AES-põhist CCMP-algoritmi. Alates 2006. aastast peavad kõik Wi-Fi logoga märgitud seadmed toetama WPA2-andmeturvet. Vanematele seadmetele pole võimalik WPA2 tagantjärele rakendada. WPA2-st on 2 versiooni: äridele ja kodudele. Koduvariant kasutab eelnevalt etteantud võtit ja kontrollib selle õigsust kohe. Äridele mõeldud versioon teeb seda aga läbi serverite.
WPA3.
Wi-Fi Alliance kuulutas 2018. aasta jaanuaril välja WPA3, asendamaks WPA2. Alates 2020. aasta juulist peavad kõik Wi-Fi logoga märgitud seadmed toetama WPA3-andmeturvet.
WPS.
Wi-Fi Protected Setup (WPS), spetsifikatsioonis nimetatud kui Wi-Fi Simple Configuration, lubab Wi-Fi ühenduse loomist ilma parooli sisestamata. WPS-i eesmärk on kiirendada Wi-Fi kasutamist ning lihtsustada Wi-Fi võrgu ülesseadmist kasutajate jaoks, kelle jaoks võib juhtmevaba võrgu turvamine tekitada segadust. 2011. aasta detsembris anti teada tõsisest turvaaugust WPS PIN-i funktsioonis, mis lubab kaugeloleval ründajal WPS-i PIN 4 kuni 10 tunni jooksul kätte saada, ning selle abil kätte saada ka võrgu WPA või WPA2 eelnevalt jagatud võti ehk PSK. Kasutajatele soovitatakse WPS PIN välja lülitada, kuigi teatud seadmetel ei pruugi see olla võimalik.
Riistvara.
Wi-Fi-võrgu ehitamiseks vajaminev riistvara koosneb põhimõtteliselt saatjast, mis kiirgab juhtmevaba signaali ja võtab vastu ühenduse soove. Ja raadiokohtvõrgu klient, kes saadab seadmele ühendamissoove, saab saatjalt sellekohaseid vastuseid. Et saada ühendust internetiga, peab saatja (tavaliselt traadita side ruuter) olema konfigureeritud nagu pääsupunkt. Mobiilsetes seadmetes, mis loovad ühenduse raadiokohtvõrguga, on tavaliselt sisseehitatud Wi-Fi-kaardid.
Eelised ja puudused.
Eelised.
Põhiline Wi-Fi eelis on selles, et see võimaldab kasutada internetti ilma kaabelühenduseta. See võib vähendada võrgu juurutamise ja laiendamise maksumust. Wi-Fi-võrku on väga hea kasutada kohtades, kus kaabli paigaldamine on võimatu, sest see võib kahjustada hoone väärtust, sellised on näiteks muinsuskaitsealused hooned. Kuna Wi-Fi kasutab töötamiseks kõigile avatud raadiospektrit, siis ei pea kliendid selle võrgu kasutamiseks eraldi luba küsima. Veel on eeliseks ka see, et Wi-Fi-võrgud toetavad rändlust. See tähendab, et võrgu kasutaja võib liikuda ruumis oma vahendiga, millel on olemas Wi-Fi toetus, liikudes ühest pöörduspunktist teise. Wi-Fi-seadmed on laialdaselt kõigile kättesaadavad poodides ja kuna konkurents seadmete tootjate vahel on suur, on hind mõistlikult madal. See, et Wi-Fi on erinevate standardite kogum, on ka väga tähenduslik eelis, sest see tähendab, et sama Wi-Fi-aparatuuri on võimalik kasutada paljudes riikides.
Puudused.
Kõige suurem puudus on Wi-Fi leviala piiratus. Tavalise 802.11b või 802.11g standardit toetava ruuteri tööraadius on 100 meetrit õues ja 50 meetrit hoones. Ja elektromagnetilist kiirgust kiirgavad seadmed, näiteks mikrolaineahi, mis on paigaldatud Wi-Fi-aparaatide vahel, võivad signaali tugevust nõrgendada. Wi-Fi signaali on võimalik võimendada, lisades seadmele suurema antenni. 
Muuhulgas on Wi-Fi sagedusala ja kasutuspiirangud riigiti erinevad. Näiteks paljudes Euroopa riikides on lubatud veel kaks täiendavat kanalit (kokku 13 kanalit). Need on keelatud Ameerika Ühendriikides. Jaapanis on olemas veel üks kanal piirkonna ülaosas (kokku 14 kanalit). Teised riigid, nagu Hispaania, on aga keelanud madala sagedusega kanalite kasutamise.
Tulevik.
Wi-Fi arendajad ja seadmete tootjad on seadnud endale ülesandeks, et tulevikus oleksid Wi-Fi kiirused ja leviala veelgi suuremad ning seadmed järjest väiksemad ja mobiilsemad. Üldine visioon on, et varsti oleks Wi-Fi kõigile kättesaadav, mitte ainult internetikohvikutes, vaid kõikides avalikes kohtades nagu haiglad, raamatukogud, koolid, lennujaamad jne.