如果你在用Mac OS系統,按住option鍵,然后點擊下無線網絡的圖標,你大概會看到這樣的信息:
今天咱們就來細致的講講這些你看得懂的以及你看不懂的信息。相信會對你安裝無線路由器或者布置家庭網絡都有那么一丟丟的幫助。
第一個IP地址,這個東西相信大家都有那么一點點模糊的概念,沒錯,iN寫的是模糊的概念。大部人對IP地址的認知就是192.168.X.X這樣的一個C類私有地址分段,知道家里的路由器的IP地址是192.168.X.1這樣的一個訪問地址,然后自己的電腦或者手機的IP到底是什么樣子的基本上不會關心。
原因是在很多家用網絡設備中IP地址的分配依靠了無線路由器的DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol,動態主機配置協議)服務,自動的為你的設備分配了一個IP地址,同時設置好了IP網關和DNS信息。
為什么會是192.168.X.X?這是由地址分類來設計出來的:
剛剛說的是一個C類地址,C類地址是以192~233開頭的,實際上轉換成二進制你就會發現192轉換了二進制是11000000,223轉換成二進制則是11011111,如果223+1 就成了224(11100000)就成了三個1開頭的地址段,這也就進入的D類地址的范圍。
那么為什么第二位是168呢?這是私有地址的標識,在確立了11000000開頭的IP地址類段后,再出現一個標識101010就被偵測為私有地址了,168的二進制則是10101000。合起來就是1100000010101000,你會發現110之后一串0然后忽然就變成101010了。
私有IP地址有什么用呢?當路由器在處理私有IP地址的時候如果偵測到11000000101010這樣的信號后就直接拋棄不做轉發,有利于降低路由器的負載,同時也有利于私有網絡的安全。
為什么iN的IP地址是172.16.149.59呢?這是因為iN的設備比較多,而且人又比較懶,懶得在家弄三層交換于是就選擇了一個B類的大平層IP,網絡內的主機容量范圍比C類網段大了256倍,所以在這個網段內選擇了12799個IP地址放到DHCP地址池內做動態分配。當然了,就分配地址來說還有自己的其他規則,這一萬多個地址也就能再分段后各司其職了。
剛剛說了,如果路由器偵測到私有地址就丟棄掉不會轉發,那么我們的數據是如何出門的呢?
這里就是第二個“路由器:172.16.0.1”的意義所在了,在DHCP中配備了一個網關選項,在家里都會指向路由器的NAT功能上,這也就是為什么iN之前告訴大家家里的所謂的路由器就是一個NAT轉換器的原因了。
在家庭用戶場景中設備有了自己的IP地址,并且獲知了可以進行NAT轉換的網關那么就可以訪問互聯網上的IP主機了,如果這個設備再獲取了DNS地址,就可以依靠域名解析功能訪問互聯網上的網址了。
說第三個“安全性:WPA3個人級”,Wi-Fi系統的安全性是依靠密鑰來實現的。目前最高等級的Wi-Fi安全性標準叫做WPA3(Wi-Fi Protected Access 3,Wi-Fi訪問保護3級)。這是2018年Wi-Fi推出的一套Wi-Fi安全防護框架標準。我國還有一套和WPA平行的標準運行于WLAN上叫做WAPI,這個東西有機會和大家展開說。
從WPA2開始WAP就分為個人級和企業級,以WPA3來說企業級的安全性更高,可以借助認證服務器對用戶進行一對一的賬戶認證,同時支持更高位數的加密密鑰。
但企業級對家庭用戶不友好,大部分企業級別的Wi-Fi認證需要登錄瀏覽器輸入用戶名密碼等操作,對于沒有屏幕的設備例如掃地機器人什么的就無法實施認證了(當然你也可以在RADIUS服務器內設置以MAC地址進行認證,只不過很麻煩)。
不僅僅如此,即便是在2023年年底,也有很多的無線設備并不支持WPA3,無法連接WPA3的接入點,因此,iN這邊給客人用的專有網絡也就設置成了WPA2:
但是,客人這個事情吧,終究對家庭的影響不大。真正有影響的還是一些老舊的Wi-Fi設備,由于不能支持WPA3,就需要在接入點上做一個設置了:
可以看到,iN自用的這個SSID接入點點安全設置是“未定義+不涉及”,而不是常規建立SSID的時候的安全性選項:
實際在設置的時候是在射頻的安全模板里面設置了一個WPA2+WAP3,同時讓加密的形式也選擇了多種方案:
這樣的好處就是借助了AP本身的頻譜導航功能,先去對接入設備進行分析,然后選擇一個更適合接入設備等級的安全標準。當然了,后面不同安全等級的設備也被接入了不同限制范圍的網絡,大大降低了惡意應用利用了某種低等級安全漏洞進入網絡為非作歹的可能性了。
第四個:“BSSID”
這個東西是一個48位16進制標識,實際上在Wi-Fi網絡中作用極大,我們有的時候看到的WIFI網絡名稱,例如今天例子里面的Rihome是一種方便記憶的文字標識,而BSSID則是這個標識后面的真正物理設備。同時在很多的AC/AP網絡中BSSID還會用來標識“同一個網絡”。
所以BSSID被稱之為“Basic Service Set Identifier 基本服務集標識”。為什么說MESH和AC/AP不同呢,在BSSID部分就有一個很明顯的區分了,大部分MESH在切換接入點的時候BSSID會有變化,而AC/AP方案的BSSID大多是不變的。不變的BSSID對用戶是更加無感的。
第五個:頻道
頻道這個東西是在無線的2.4GHz或者5GHz的頻段再以一定的頻寬劃出的通信用頻道。
以5GHz為例,頻道的頻寬可以劃分為20MHz-160MHz,從5GHz的基點5170Mhz開始依次劃分每一段固定頻寬被劃成了不同序號的頻道。
首先要知道的一點是頻寬越寬可以一次性傳輸的數據量就越大,但頻寬越寬頻道的數量就越少,因此也更容易被其他設備所干擾。
因此,iN自己的頻道和頻寬選擇就是2.4Ghz 20Mhz內的所有頻道,5GHz內的80MHz涵蓋的所有頻道。
只不過,頻道的選擇是一個囚徒困境問題,尤其是在我們國內,大家大部分都在居民樓內,如果拿著wifi分析儀到樓道里面可以看到的是這樣的結果:
你會發現鄰居的Wi-Fi路由器往往會占用到所有的頻道,這時候干擾和網速降低是一個必然的事情。你能做的事情就是根據信道評級選擇一個占用不太多的頻道來設置自己家的Wi-Fi路由器:
但這件事你可以這樣做,鄰居也可以這樣做,久而久之各個信道就會雨露均沾各自干擾都不相上下了。這就是囚徒困境問題。
有沒有辦法搞一搞呢?在一些無線系統上是有空口優化功能的:
可以讓無線射頻系統每隔一段時間根據當前的無線電環境自動的設置自己的信道,選擇一個占用不那么繁忙干擾不那么強烈的信道發送自己家的Wi-Fi信號。
第六個:國家/地區代碼:CN
這是無線系統的一個基準準入標準代碼,咱們的就是CN
每個國家都會根據自己的無線電規劃情況對無線設備提出一些標準和一些制約,這是各個國家無線電法規的問題,每個國家基本上都會對無線電頻道作出一些剪裁
同時也會對無線AP的發出功率作出限制。例如中國的2.4GHz不大于100mW、5GHz不大于500mW這些限制體現在無線路由器上就是“國家/地區代碼”了。
有的人會通過更改國家碼的方式改變無線路由器的信號規則看似能獲得更高的發射功率,但是很多無線終端的代碼是根據銷售國家寫死的。例如你改變了一個澳大利亞的地區碼獲得了320mW的2.4G發射功率,好像是Wi-Fi的信號強度變強了,但是你如果用了澳大利亞所獨有的發射頻道,你在國內購買的手機如果不在這個頻道上就不是信號強弱的問題了而是你根本無法連接到無線設備上。
第七:RSSI,這是無線信號接收強度的意思(Received Signal Strength Indicator),這才是無線信號好壞的關鍵,RSSI會以負值的分貝毫瓦(dBm)來顯示,數值越大,代表信號越強。基本上的等級劃分是這樣的:
- 非常強:>-50 dBm
- 強:-50 dBm 到 -60 dBm
- 中等:-60 dBm 到 -70 dBm
- 弱:-70 dBm 到 -80 dBm
- 非常弱:<-80 dBm
這個數值對應了Wi-Fi圖標的顯示內容:
你在Wi-Fi設備上看到的不同等級的Wi-Fi圖標就是這些數值的視覺化描述。一般的情況下信號>=-50dBm圖標就顯示成滿格的狀態了。意思就是Wi-Fi信號非常強。你也可以利用不停的監看RSSI的顯示強度同時移動家里的無線路由器的位置來優化家里重點部位的無線信號強度。
第八,噪聲。噪聲的單位依舊是dBm,也是一個負值顯示的強度單位,代表的是你的無線網絡設備所接收到的沒有用的同頻段無線信號的強度。也就是大家常說的干擾部分。依舊可以參考RSSI的強度表來看噪聲的等級。iN在文章頭部發的例子是-92,就代表了噪聲基本上不可察覺。
在無線網絡應用中有信噪比的概念,SNR=RSSI?噪聲,按照上面的例子來看就是 SNR= -50 - -92= 42dBm這是一個相當好的無線網絡的電磁環境。
第九,TX速率1200Mpbs
這是代表iN的這臺筆記本可以通過無線網絡向其他設備發送信息的最大速率。這里面有一個很有意思的事情,一般的來說TX發送和TX接收速率是成對存在的,但是在無線網絡中你僅僅可以看到設備空口所發送的最大速率,很難看到設備接收的最大速率。并不是說無線網絡像有線網絡的TX和RX對等,顯示一個速率就足夠了,而是無線設備的空口(空中接口)協商速率往往是不對等而且是動態的,端點設備僅僅保持自己的發出速率并不能確定對端設備能提供的速率,因此在很多的無線設備上就只有TX速率了如果要查詢確切的TX和RX速率則需要到AP的控制界面中去看:
例如限制在用的筆記本IP地址是172.16.149.59,在AP上的協商速率就是960/1201Mbps,由于是對端,TX和RX是相反的,我們可確定在無線網絡環境中iN正在用的筆記本最大可以達到960Mps的接收(下載)速率。
為什么有差距?這就是無線空口的規則和模板所定義的部分了。同時,還和無線的環境有關。
第十,PHY模式,這是Wi-Fi標準模式的書寫表述,802.11ax實際上就是大家說的WI-FI 6。
在網絡工程上一般會以協議的名稱進行書寫,而不采用商品化的大眾容易記憶的商品名稱,例如Wi-Fi 6在協議上叫做802.11ax,Wi-Fi 5在協議上叫做 802.11ac,現在新的Wi-Fi 7叫做 802.11be……
第十一,MCS索引(Modulation and Coding Scheme Index,調制與編碼方案索引),這是一個無線網絡的重頭戲。通常情況下,Wi-Fi系統中的MCS索引的取值范圍是0到7,每個索引對應于一種特定的調制和編碼方案。在標準的Wi-Fi實現中,MCS索引的取值通常不會超過7。
在無線設備接入接入點后有一個協商過程,通常會從MCS 0 開始以最低速率且能保障通訊穩定性的方式逐步遞增試探。一般AP設備中MCS 0是指,采用BPSK調制方式以1/2方式編碼,一個流可以達到6.5Mbps的速率。到了MCS 7則可以在一個流中達到65Mbps的速率。
這個方案索引是路由器或者AP內部已經確定好的發送和接收方案,為什么要定這么多,主要是為了在復雜的電磁干擾環境中提供穩定的數據連接,但未必高速,畢竟能連通才是首先要解決的問題,高速僅僅是錦上添花。
但為什么iN的MCS是11呢?0-7是基礎MCS,各個路由器廠商還有擴展MCS方案用來提供更高的穩定性和速率組合,11是這個AP本身自己的內置方案。AP中出了7之外還有最大9和最大11的備選方案。
通過調節備選方案你就可以獲得更高更穩定的路由器速率。例如下面的動圖就是一個協商過程,你會看到MCS和速率之間的變動關系:
所以當你的速率上不去覺得網速慢的時候,你不要看網速為什么這么慢(你也看不出來),你得看你的MCS是不是很努力的達到了最高數值,這和你的電磁環境有很大的關系。
所以你看這個客用的AP,雖然也是Wi-Fi 6的路由器,但TX速率就因為MCS的降低真正連接的速度也就是150-170Mbps。
第十二,NSS:2,嘿嘿“NSS:2”坑貨啊!!!
首先NSS(Number of Spatial Streams)表示無線通信中同時傳輸的空間流數量。在Wi-Fi標準中,NSS用于描述通過多個天線進行數據傳輸的能力。每個空間流可以視為獨立的數據通道,通過增加空間流的數量,可以提高無線通信的總體數據傳輸率。
解釋一下,這就是你用了幾根天線和路由器進行數據通訊,這里是2,也就是Macbook Pro M2 版本的Wi-Fi天線數量的最大值了。
而iN用的AP有多少天線呢?足足8個接收和8個發送!
關心無線路由器的人一般會在意2x2 MU-MIMO或者4x4MU-MIMO這樣的參數MU-MIMO(多用戶多輸入多輸出),就是指的有多少根天線做輸出有多少根天線做輸入,iN的這個是8X8 MU-MIMO的AP。
但是,就單一設備而言例如iN現在用的筆記本最多只有兩組天線,也就只完成了2x2 MU-MIMO。僅僅也就發揮出8X8 MU-MIMO的1/4的效能。實際上在普通民用領域我們很少能找到8X8 MU-MIMO的Wi-Fi客戶端,基本上2X2 MU-MIMO的設備已經是主流了,所以當你購買這樣的多天線路由器:
其實在大多數的時候,你也就只用到了其中的一兩根天線而已,并不是說天線多,信號就強速度就快。
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