شبکه Wi-Fi (مخفف کلمه Wireless Fidelity) زیر شاخه سرویس های شبکه بزرگ وایرلس می باشد که همانند استانداردهای Bluetooth عمل می نماید، به همین دلیل مبحث مورد بحث در این مقاله را به راه اندازی شبکه های بیسیم (Wireless) و مفاهیم مربوطه متصل خواهیم نمود.

شبکه Wireless یک نوع شبکه ارتباطی می باشد که در آن گره ها بدون واسط سیم به یکدیگر متصل می باشند. شبکه های بیسیم از لحاظ ارتباط با سیستم های انتقال اطلاعات به دور دست پیاده سازی می گردند که از امواج الکترومغناطیس جهت تبادل داده ها استفاده می شود، این عملیات در لایه فیزیکی مدل OSI به انجام می رسد. در دنیای امروز استفاده از تجهیزات بیسیم در امور تجاری و عموم مردم بدلیل سهولت در جابجایی و قابلیت انعطاف پذیری بالا فراگیر شده است.
تکنولوژی های شبکه بیسیم خدمات قابل قبول با سرعت مناسب را برای کاربران فراهم می آورند. امروزه از شبکه های بی سیم در ابعاد متفاوت و با اهداف مختلف مانند برقراری ارتباط دستگاههای موبایل، دریافت نامه های الکترونیکی از طریق دستگاه PDA، دریافت یک پیام بروی دستگاه Pager استفاده می شود.

شبکه های بیسیم به دو ساختار کلی تقسیم بندی میگردند:
1- شبکه های بیسیم سلولی: در اصطلاح برای شبکه های ارتباطی استفاده می گردد، عموماً از انواع سیستم های انتقال ارتباطات دور دست راه اندازی می گردند. البته تمامی تجهیزاتی که از مادون قرمز استفاده می کنند همچون ماوس، کیبرد و برخی گوشی های همراه شامل این دسته بندی از شبکه های وایرلس می گردند.
2- شبکه های بیسیم غیر سلولی: در این دیدگاه شبکه های بیسیم به دو دسته ساختار گرا و اقتضایی تقسیم بندی می گردند.

. شبکه ساختار گرا: در این نوع شبکه کاربران بدون واسطه به گره اصلی و ثابتی به نام نقطه دسترسی (AP) با ایستگاه BS (وظیفه برقراری ارتباط گره های انتهایی شبکه یا همان کاربران را با سایر گره های موجود را برعهده دارد) متصل می گردند. شبکه WIMAX (بیسیم شهری) و شبکه های Mobile IP یکی از نمونه های شبکه ساختار گرا می باشند.

. شبکه های اقتضایی: در این شبکه کاربران و گره های شبکه به واسطه گره های موجود در شبکه با یکدیگر ارتباط برقرار می نمایند، این حالت سرعت پیاده سازی شبکه در هر مکانی را بدون نیاز به اتصال با سیم از طریق شبکه های بلوتوث و شبکه های محلی بی سیم (WLAN) از جمله شبکه های اقتضایی محسوب می شوند.

سیستم های راه اندازی Wireless به سه دسته زیر تقسیم می گردند:
1- سیستم Wireless ثابت: این سیستم  برای ارتباط به خط دید مستقیم نیاز دارد که برای این کار از امواج رادیویی استفاده می کند. این سیستم برخلاف تلفن های همراه از آنتن های ثابت استفاده می کند که در ارتباطات پر سرعت با هزینه مناسب همچون اینترنت و تلویزیون مورد استفاده قرار می گیرد. 2- سیستم Wireless قابل حمل: تجهیزاتی که از خارج از محل کار و منزل استفاده می گردند، در این سیستم انتقال ارتباطات با امواج مایکروویو و رادیویی عملی خواهند بود. از جمله این دستگاه ها می توان پیغام گیر، تلفن همراه ، نوت بوکها و PDAها نام برد.
3- سیستم Wireless مادون قرمز: این سیستم از طریق امواج مادون قرمز امکان انتقال سیگنال ها و اطلاعات محدود را فراهم می کند، معمولاً در دستگاه های کنترل از راه دور، تشخیص دهنده های حرکت، دستگاه های بی سیم کامپیوتری های شخصی مورد استفاده قرار می گیرند. با گذشت زمان و پیشرفت های حاصل شده قابلیت اتصال کامپیوتر های نوت بوک به کامپیوتر های معمولی در این سیستم نیز عملی می گردد.

شبکه های بیسیم از لحاظ گستردگی به چهار دسته اصلی پیاده سازی می شوند:
1- شبکه بی سیم وسیع (WWAN): این شبکه به سیستم های شبکه نسل دوم با نرخ ارسال و دریافت داده 9.6kbps شناخته شده اند (نسل دوم 2.5 تا 348 Kbps و نسل سوم 2Mbps می باشند). WWAN شبکه ای با پوشش بی سیم بالا می باشد که ساختار بی سیم سلولی در شبکه های موبایل نمونه ای از آن می باشد.
2- شبکه های بی سیم وسیع شهری (WMAN): این شبکه ناحیه تحت پوشش در حد چندین شبکه در یک شهر بزرگ را فراهم می آورند، یکی از استانداردهای این شبکه IEEE-WIMAX 802.16 می باشد. این استاندارد در دو نسخه ثابت( با برد 50کیلومتر) و سیار (با برد 15 کیلومتر) قابلیت راه اندازی را دارد.
3- شبکه های بیسیم محلی (WLAN): این شبکه امکان برقراری ارتباط یک منطقه محدود همچون اداره، دانشگاه و یا کتابخانه را به اینترنت و شبکه داخلی میسر می سازد.
4- شبکه های بی سیم شخصی (WPAN): این شبکه امکان ارتباط تجهیزات شخصی (کامپیوتر، موبایل و PDA) با یکدیگر را به ارمغان آورده است. WPAN با دو تکنولوژی IR و Bluetooth به استاندارد IEEE 802.15 تا حوزه 10 متر ارتباطات در شبکه داخلی را فراهم می نماید.

Wireless با دو توپولوژی امکان ایجاد ارتباط در شبکه را برای کلاینت ها به ارمغان آورده است:
1- Ad-hoc Topologies (بدون داشتن Device مرکزی): این توپولوژی همان شبکه اقتضایی می باشد در این حالت دو یا چند کامپیوتر که به عنوان گره معرفی می گردند، بدون نیاز به واسط جانبی مانند Access Point امکان اتصال به یکدیگر را دارا می باشند. با توجه به ارتباط مستقیم نودها (تجهیزات داخل شبکه) این توپولوژی پویا و متغییر می باشد، نودها در این حالت متغییر بوده پس در شبکه باید پروتکل مسیریابی با توانایی سازگاری نسبت به این تغییرات وجود داشته باشد. از مجموعه پروتکل های مسیر یابی در ادهاک(Ad-hoc) می توان DSDV ،WRP ،SSR ،TORA ،AODV و RDWR نام برد. قابلیت اقتضایی شبکه Ad-hoc امکان استفاده آن در شبکه بدون زیر ساخت را فراهم می آورد، از نمونه کاربردهای این شبکه در محیط های نظامی، محیط های شخصی، محیط های اجتماعی و یا تجاری، محیط های علمی و عملکرد های فوری می توان نام برد.

شبکه های Ad-hoc به دو نوع تقسیم می گردند:
1- شبکه های حسگر هوشمند: انتخاب روش مسیریابی در این حالت با توجه به محدودیت های سخت افزاری مد نظر قرار می گیرد، از جمله آنها منبع تغذیه گره ها محدود می باشند و امکان تعویض آنها وجود ندارد پس در مسیریابی باید انرژی کمتری را مصرف نماید. در این روش چندین حسگر در محدوده جغرافیایی با قابلیت ارتباط بی سیم و امکان شبکه سازی قرار می گیرند. در این شبکه از نظر سخت افزاری گره ها دارای محدودیت هایی همچون هزینه پایین، حجم کوچک، توان مصرفی پایین، خود مختاری و قابلیت انطباق می باشد.
2- شبکه های موبایل Ad-hoc: مجموعه ای از تجهیزات مستقل و متحرک که با یکدیگر در ارتباط می باشند. این شبکه برای اتفاقات غیر قابل پیش بینی اتصالت و شبکه های متمرکز مناسب خواهد بود. گره های این شبکه در حالت های Broad Cast یا Peer to Peer از گیرنده و فرستنده های بی سیم استفاده می نمایند.

کلاینت ها در شبکه های حسگر با استفاده از پروتکل های مسیریابی به چهار روش مسیریابی خود را انجام می دهند:
1- روش سیل آسا: در این روش گره ارسال کننده یک نسخه از اطلاعات را به همسایگان خود ارسال می نمایند، زمانی که هر گره اطلاعات را دریافت نموده از آن کپی گرفته و به همسایگان خود تحویل می دهد. بعد از آن که مجموعه ای از اطلاعات میان گره ها تبادل گردید یک دور تشکیل می گردد. از نقاط ضعف این روش می توان انفجار اطلاعات، هم پوشانی و عدم اطلاع از منابع در مصرف انرژی بالا نام برد.
2- روش شایعه پراکنی: در این روش از فرآیند تصادف برای صرفه جویی در مصرف انرژی بهره می برد. یک گره شایعه پراکن اطلاعات را بصورت تصادفی به همسایگان خود ارسال می نماید در صورت دریافت داده از همسایگانش، مجدد به صورت تصادفی به همان همسایه ارسال می گردد.
3- روش اسپین: روش SPIN با استفاده از مجموعه پروتکل های وقفی به صورت موثری بین حسگرهای شبکه پراکننده مینماید. گره ها امکان تصمیم گیری جهت انجام ارتباطات خود را هم براساس اطلاعات مربوط به برنامه کاربردی و براساس منابع خود میان گره های دیگر با محدودیت های مانبع آنها را مدیریت مینمایند. ارسال پیغام توسط گره ها در SPIN به سه مدل ADV (تبلیغ داده های جدید در شبکه)، REQ (جهت در خواست اطلاعات) و DATA (شامل پیغام های داده ای) عملی میگردد.
4- روش انتشار هدایت شده: این روش منابع و دریافت کننده ها از خصوصیات برای مشخص کردن اطلاعات تولید شده یا مد نظر استفاده کننده و هدف روش انتشار هدایت شده ایجاد یک مسیر کارآمدچندطرفه بین فرستنده ها و گیرنده های اطلاعات در شبکه می باشد. گره ها در این روش برای گره ارسال کننده اطلاعات یک گرادیان مشخص نموده که جریان اطلاعات همچنین وضعیت درخواست را نشان می دهد. داده ها هنگام ارسال به گره دیگر در گره های میانی ذخیره می شود که این عامل عدم دریافت داده های تکراری و جلوگیری از بروز حلقه در شبکه را پیشگیری می نماید.

2- Infrastructure Topologies (توسط Access Point): گره ها و یا همان کلاینت های موجود در شبکه مطابق پروسه این توپولوژی به واسطه دستگاهی به نام Access Point ارتباطات میان خود را انجام میدهند. عملیات Access Point (به اختصار AP یا WAP) را می توان به یک سوئیچ تشبیه نمود که عموماً ارتباط مابین شبکه بی سیم با اترنت سیمی برقرار می نماید. در شبکه AP منبع فرستنده/گیرنده امواج رادیویی میباشد، برای مثال در شبکه WLAN مدیریت کلاینت ها و ارائه خدماتی همچون DNS، IP و غیره توسط WAP انجام میگردد. APهای قدیمی امکان اتصال 10الی 12 دستگاه به یکدیگر را داشتند ولی در مدل جدید این تعداد به 255 کلاینت افزایش یافته است. هر Access Point به صورت پیش فرض آدرس IP ای قرار داده میشود که امکان مدیریت AP از راه وب به صورت Telnet و یا درگاه console وجود داشته باشد. در شبکه های بزرگ با حیط های وسیع چندین AP به هم متصل میگردد، در این حالت کاربر میتواند در این شعاع در حرکت باشد که به آن Roaming می گویند.

Access Point از سه باند آزاد به نام ISM ( یا Industrial scientific and medical) برای مقاصد اقتصادی، پزشکی وعلمی استفاده می نماید. این سه باند را می توان به محدوده 902 تا 928 مگاهرتز (با کاربرد کم)، محدوده 2.4 گیگاهرتز تا 2.4835 گیگاهرتز(بسیار پرکاربرد) و محدوده 5.725 گیگاهرتز تا 5.28 گیگاهرتز (کاربرد متوسط) دسته بندی کرد.
فعالیت استاندارد Access Point را به root نسبت میدهند که در این حالت به 3 مد Root mode، Repeater mode و Brige mode تنظیم کرد.
در طراحی شبکه بیسیم از میکروتیک نیز استفاده میشود، شبکه وایرلس از طریق روتر برد میکروتیک که دارای تجهیزات وایرلس میباشد به دو صورت داخلی (Indoor) و خارجی (Outdoor) امکان راه اندازی را خواهند داشت. امکانات میکروتیک را می توان به عنوان سرویس دهنده و گیرنده و حتی بازنشر دهنده (Repeater) در شبکه وایرلس مورد استفاده قرار داد.

متخصصان با مشکلات امنیتی در این شبکه ها مواجه می باشند که میتوان به فقدان زیر ساخت، استفاده از لینک بیسیم، نفوذ پذیری از همه جهت ها به دلیل عدم وجود خطوط دفاعی، چند پرشی بودن بدلیل روتر بودن هرکدام از دستگاه ها، خود مختاری هر یک از تجهیزات، محیط عملیاتی نا امن، قدرت مرکزی ناکافی و آسیب پذیری از لحاظ فیزیکی اشاره نمود. به همین دلیل 3 روش امنیتی در شبکه های بیسیم معرفی شده اند:
1- WEP: این روش با رمزنگاری بر مبنای RC4 بوسیله RSA که تنظیمات دستی سرویس دهنده ها را انجام می دهد که باعث جلوگیری از ورود کاربران بدون مجوز در شبکه خواهد شد.
2- SSID: در یک شبکه WLAN که شامل چند شبکه محلی می گردند، کاربران جهت دسترسی به هر منطقه نیاز دارند تنظمات مربوط به شناسه منحصر به فردی به نام SSID آن منطقه را فعال نمایند.
3- MAC: در این روش لیستی از MAC آدرس های مجاز در اختیار نقطه دسترس قرار داده شده و سیستم هایی قابلیت دسترسی به این نقطه را دارند که MAC آدرس آنها در لیست موجود باشد. شبکه های کوچک برخلاف شبکه های بزرگ امکان راه اندازی MAC آدرس را خواهند داشت.