ما هو جهاز التوجيه وكيف يعمل؟

هل لاحظت زيادة سرعة الإنترنت عند الاتصال بشبكة Wi-Fi مقابل استخدام شبكة 4G العادية؟ حسنًا ، يجب أن أشكر جهاز التوجيه على ذلك ، فهو يجعل تجربة التصفح لدينا سلسة. اعتمادًا على البلد الذي تعيش فيه ، يمكن أن يكون فرق السرعة مرتين إن لم يكن أكثر. نحن نعيش في وقت ارتفعت فيه سرعة الإنترنت كثيرًا لدرجة أننا نقيس الآن سرعة الإنترنت لدينا في Gigabits مقارنة بالكيلوبت قبل بضع سنوات فقط. من الطبيعي بالنسبة لنا أن نتوقع تحسينات في أجهزتنا اللاسلكية أيضًا مع ظهور التقنيات المثيرة الجديدة التي تظهر في سوق اللاسلكي.

ما هو موجه Wi-Fi؟

بكلمات بسيطة ، جهاز توجيه Wi-Fi ليس سوى صندوق صغير بهوائيات قصيرة تساعد على نقل الإنترنت في جميع أنحاء منزلك أو مكتبك.

جهاز التوجيه عبارة عن جهاز يعمل كجسر بين المودم والكمبيوتر. كما يوحي الاسم ، فإنه يوجه حركة المرور بين الأجهزة التي تستخدمها والإنترنت. يلعب تحديد النوع الصحيح من جهاز التوجيه دورًا مهمًا في تحديد أسرع تجربة إنترنت ، والحماية من التهديدات السيبرانية ، والجدران النارية ، وما إلى ذلك.

من الجيد تمامًا إذا لم تكن لديك معرفة فنية بكيفية عمل جهاز التوجيه. دعنا نفهم من مثال بسيط لكيفية عمل جهاز التوجيه.

قد يكون لديك مجموعة متنوعة من الأجهزة مثل الهواتف الذكية وأجهزة الكمبيوتر المحمولة والأجهزة اللوحية والطابعات وأجهزة التلفاز الذكية وغيرها الكثير التي تتصل بالإنترنت. تشكل هذه الأجهزة معًا شبكة تسمى شبكة المنطقة المحلية (LAN). يؤدي وجود المزيد والمزيد من الأجهزة على شبكة LAN إلى استهلاك عرض نطاق ترددي مختلف عبر مختلف الأجهزة المستخدمة ، مما قد يؤدي إلى تأخير أو تعطل الإنترنت في بعض الأجهزة.

هذا هو المكان الذي يأتي فيه جهاز التوجيه من خلال تمكين نقل المعلومات عبر هذه الأجهزة بسلاسة عن طريق توجيه حركة المرور الواردة والصادرة بأكثر طريقة ممكنة.

تتمثل إحدى الوظائف الأساسية لجهاز التوجيه في العمل كمحور أو التبديل بين أجهزة الكمبيوتر مما يسمح باستيعاب البيانات والتحويل بينها بشكل سلس.

لمعالجة كل هذه الكميات الضخمة من البيانات الواردة والصادرة ، يجب أن يكون جهاز التوجيه ذكيًا ، وبالتالي فإن جهاز التوجيه هو جهاز كمبيوتر بطريقته الخاصة لأنه يحتوي على وحدة المعالجة المركزية والذاكرة ، مما يساعد على التعامل مع البيانات الواردة والصادرة.

يقوم جهاز التوجيه النموذجي بتنفيذ مجموعة متنوعة من الوظائف المعقدة مثل

• توفير أعلى مستوى أمان من جدار الحماية
• نقل البيانات بين أجهزة الكمبيوتر أو أجهزة الشبكة التي تستخدم نفس اتصال الإنترنت
• تمكين استخدام الإنترنت عبر أجهزة متعددة في وقت واحد

ما هي فوائد جهاز الراوتر؟

1. يوفر إشارات واي فاي أسرع

تستخدم أجهزة توجيه Wi-Fi الحديثة الطراز أجهزة الطبقة 3 التي يتراوح نطاقها عادةً من 2.4 جيجا هرتز إلى 5 جيجا هرتز والتي تساعد في توفير إشارات Wi-Fi أسرع ونطاق موسع أكثر من المعايير السابقة.

2. الموثوقية

يعزل جهاز التوجيه شبكة متأثرة ويمرر البيانات من خلال شبكات أخرى تعمل بشكل مثالي ، مما يجعلها مصدرًا موثوقًا به.

3. قابلية

يلغي جهاز التوجيه اللاسلكي الحاجة إلى الاتصال السلكي بالأجهزة عن طريق إرسال إشارات Wi-Fi ، وبالتالي يضمن أعلى درجة من قابلية نقل شبكة من الأجهزة المتصلة.

هناك نوعان مختلفان من أجهزة التوجيه:

أ) جهاز توجيه سلكي: يتصل مباشرة بأجهزة الكمبيوتر باستخدام الكابلات من خلال منفذ مخصص يسمح لجهاز التوجيه بتوزيع المعلومات

ب) جهاز التوجيه اللاسلكي: هو جهاز توجيه عصري يوزع المعلومات من خلال الهوائيات لاسلكيًا عبر أجهزة متعددة متصلة بشبكته المحلية.

لفهم عمل جهاز التوجيه ، نحتاج أولاً إلى النظر في المكونات. تتضمن المكونات الأساسية لجهاز التوجيه:

• وحدة المعالجة المركزية (CPU): هي وحدة التحكم الأساسية في جهاز التوجيه التي تنفذ أوامر نظام تشغيل جهاز التوجيه. كما أنه يساعد في تهيئة النظام ، والتحكم في واجهة الشبكة ، إلخ.
  ROM: تحتوي ذاكرة القراءة فقط على برنامج التمهيد هذا وتشغيل الطاقة على برامج التشخيص (POST)
  ذاكرة الوصول العشوائي: تقوم ذاكرة الوصول العشوائي بتخزين جداول التوجيه وملفات التكوين قيد التشغيل. يتم حذف محتويات ذاكرة الوصول العشوائي عند تشغيل جهاز التوجيه وإيقاف تشغيله.
  NVRAM: تحتفظ ذاكرة الوصول العشوائي غير المتطايرة بملف تكوين بدء التشغيل. على عكس ذاكرة الوصول العشوائي ، فإنه يقوم بتخزين المحتوى حتى بعد تشغيل جهاز التوجيه وإيقاف تشغيله
  ذاكرة فلاش: تقوم بتخزين صور نظام التشغيل وتعمل كقرص مدمج قابل للبرمجة.
  واجهات الشبكة: الواجهات هي منافذ الاتصال المادية التي تمكن من توصيل أنواع مختلفة من الكابلات بالموجه مثل إيثرنت ، واجهة البيانات الموزعة عبر الألياف (FDDI) ، الشبكة الرقمية للخدمات المتكاملة (ISDN) ، إلخ.
  الحافلات: تعمل الحافلة كجسر للتواصل بين وحدة المعالجة المركزية والواجهة ، مما يساعد في نقل حزم البيانات.

ما هي وظائف جهاز التوجيه؟

التوجيه

تتمثل إحدى الوظائف الأساسية لجهاز التوجيه في إعادة توجيه حزم البيانات عبر المسار المحدد في جدول التوجيه.

يستخدم بعض التوجيهات الداخلية سابقة التهيئة والتي تسمى بالطرق الثابتة لإعادة توجيه البيانات بين اتصالات الواجهة الواردة والصادرة.

يمكن للموجه أيضًا استخدام التوجيه الديناميكي حيث يقوم بإعادة توجيه حزم البيانات عبر مسارات مختلفة بناءً على الظروف داخل النظام.

يوفر التوجيه الثابت مزيدًا من الأمان للنظام مقارنةً بالديناميكية نظرًا لأن جدول التوجيه لا يتغير إلا إذا قام المستخدم بتغييره يدويًا.

تحديد المسار

تأخذ أجهزة التوجيه في الاعتبار بدائل متعددة للوصول إلى نفس الوجهة. وهذا ما يسمى تحديد المسار. والعاملان الرئيسيان المعتمدان لتحديد المسار هما:

• مصدر المعلومات أو جدول التوجيه
• تكلفة اتخاذ كل مسار – متري
• لتحديد المسار الأمثل ، يبحث جهاز التوجيه في جدول التوجيه عن عنوان شبكة يطابق تمامًا عنوان IP الخاص بالحزمة الوجهة.

جداول التوجيه

يحتوي جدول التوجيه على طبقة ذكاء شبكة توجه جهاز التوجيه إلى إعادة توجيه حزم البيانات إلى الوجهة. يحتوي على اقترانات الشبكة التي تساعد جهاز التوجيه على الوصول إلى عنوان IP الوجهة بأفضل طريقة ممكنة. يحتوي جدول التوجيه على المعلومات التالية:

• معرف الشبكة – عنوان IP الوجهة
• متري – المسار الذي يجب إرسال حزمة البيانات من خلاله.
• هوب – هي البوابة التي يجب من خلالها إرسال حزم البيانات للوصول إلى الوجهة النهائية.

الأمان

يوفر جهاز التوجيه طبقة إضافية من الأمان للشبكة باستخدام جدار حماية يمنع أي نوع من الجرائم الإلكترونية أو القرصنة. جدار الحماية هو برنامج متخصص يقوم بتحليل البيانات الواردة من الحزم ويحمي الشبكة من الهجمات السيبرانية.

توفر أجهزة التوجيه أيضًا شبكة خاصة ظاهرية (VPN) توفر طبقة أمان إضافية للشبكة وبالتالي تنشئ اتصالاً آمنًا.

جدول الشحن

إعادة التوجيه هي العملية الفعلية لإرسال حزم البيانات عبر الطبقات. يساعد جدول التوجيه على تحديد أفضل مسار ممكن بينما يقوم جدول إعادة التوجيه بوضع المسار موضع التنفيذ.

كيف يعمل جهاز التوجيه؟

• يقرأ جهاز التوجيه عنوان IP الوجهة لحزمة البيانات الواردة
• بناءً على حزمة البيانات الواردة هذه ، فإنه يختار المسار المناسب باستخدام جداول التوجيه.
• يتم بعد ذلك إعادة توجيه حزم البيانات إلى عنوان IP النهائي للوجهة من خلال القفزات باستخدام جدول إعادة التوجيه.
• بكلمات بسيطة ، التوجيه هو عملية إرسال حزم البيانات من الوجهة أ إلى الوجهة ب باستخدام المعلومات المطلوبة بطريقة مثلى.

مفتاح كهربائي

يلعب المحول دورًا مهمًا للغاية في مشاركة المعلومات عبر الأجهزة المتصلة ببعضها البعض. تُستخدم المحولات عمومًا للشبكات الأكبر حجمًا حيث تشكل جميع الأجهزة المتصلة معًا شبكة محلية (LAN). على عكس الموجه ، يرسل المحول حزم البيانات فقط إلى جهاز معين تم تكوينه من قبل المستخدم.

يمكننا فهم المزيد بمثال صغير:

لنفترض أنك تريد إرسال صورة إلى صديقك على WhatsApp. بمجرد نشر صورة صديقك ، يتم تحديد المصدر وعنوان IP للوجهة ، ويتم تقسيم الصورة إلى أجزاء صغيرة تسمى حزم البيانات التي يجب إرسالها إلى الوجهة النهائية.

يساعد جهاز التوجيه في معرفة الطريقة المثلى لنقل حزم البيانات هذه إلى عنوان IP الوجهة باستخدام خوارزميات التوجيه وإعادة التوجيه وإدارة حركة المرور عبر الشبكة. إذا كان أحد المسارات مزدحمًا ، فسيجد جهاز التوجيه جميع المسارات البديلة الممكنة لتسليم الحزم إلى عنوان IP الوجهة.

أجهزة توجيه Wi-Fi

اليوم ، نحن محاطون بمزيد من نقاط الوصول إلى شبكة Wi-Fi أكثر من أي وقت في التاريخ ، وكلها تجهد لخدمة المزيد والمزيد من الأجهزة المتعطشة للبيانات.

هناك العديد من إشارات Wi-Fi ، القوية والضعيفة على حد سواء ، بحيث إذا كان لدينا طريقة خاصة لرؤيتها ، سيكون هناك الكثير من تلوث المجال الجوي حولها.

الآن ، عندما ندخل مناطق عالية الكثافة والطلب العالي مثل المطارات والمقاهي والأحداث وما إلى ذلك ، يزداد تركيز العديد من المستخدمين بالأجهزة اللاسلكية. كلما زاد عدد الأشخاص الذين يحاولون الاتصال بالإنترنت ، زاد مقدار الضغط الذي تمر به نقطة الوصول لخدمة الطفرة الهائلة في الطلب. هذا يقلل من النطاق الترددي المتاح لكل مستخدم ويقلل السرعة بشكل كبير ، مما يؤدي إلى مشاكل الكمون.

تعود عائلة شبكة Wi-Fi 802.11 إلى عام 1997 ، وقد تم إجراء كل تحديث لتحسين الأداء على شبكة Wi-Fi منذ ذلك الحين في ثلاث مناطق ، والتي تم استخدامها كمقياس لتتبع التحسين أيضًا ، وهي

• تعديل
• تيارات مكانية
• ربط القناة

التعديل هو عملية تشكيل موجة تناظرية لإرسال البيانات ، تمامًا مثل أي نغمة صوتية ترتفع وتنخفض حتى تصل إلى أذنينا (جهاز الاستقبال). يتم تعريف هذه الموجة الخاصة بتردد حيث يتم تعديل السعة والطور للإشارة إلى أجزاء فريدة من المعلومات إلى الهدف. لذا ، كلما كان التردد أقوى ، كلما كان الاتصال أفضل ، ولكن تمامًا مثل الصوت ، لا يوجد الكثير مما يمكننا القيام به لزيادة مستوى الصوت إذا كان هناك تداخل من أصوات أخرى هي إشارات لاسلكية في حالتنا ، فإن الجودة تعاني.

تشبه الجداول المكانية وجود تيارات متعددة من المياه تخرج من نفس المصدر النهري. قد يكون مصدر النهر قويًا جدًا ، لكن تيارًا واحدًا غير قادر على حمل مثل هذه الكمية العالية من الماء ، لذلك يتم تقسيمه إلى تيارات متعددة للوصول إلى الهدف النهائي المتمثل في الاجتماع في الاحتياطي المشترك.

تقوم شبكة Wi-Fi بذلك باستخدام هوائيات متعددة حيث تتفاعل تدفقات متعددة من البيانات مع الجهاز المستهدف في نفس الوقت ، وهذا يُعرف باسم MIMO (الإدخال المتعدد – الإخراج المتعدد)

عندما يحدث هذا التفاعل بين أهداف متعددة ، يُعرف باسم Multi-User (MU-MIMO) ، ولكن هنا هو المصيد ، “يجب أن يكون الهدف بعيدًا بما يكفي عن بعضها البعض.”

في أي وقت يتم تشغيل الشبكة على قناة واحدة ، فإن ربط القناة ليس سوى دمج أقسام فرعية أصغر لتردد معين لزيادة القوة بين الأجهزة المستهدفة. يقتصر الطيف اللاسلكي على ترددات وقنوات محددة. لسوء الحظ ، تعمل معظم الأجهزة على نفس التردد ، لذلك حتى لو قمنا بزيادة ربط القناة ، سيكون هناك تداخلات خارجية أخرى من شأنها أن تضعف جودة الإشارة.

ما الذي يميز Wi-Fi 6 عن سابقه؟

باختصار ، تحسنت السرعة والموثوقية والاستقرار وعدد الاتصالات وكفاءة الطاقة.

إذا تعمقنا في ذلك ، نبدأ في ملاحظة ما يجعل Wi-Fi 6 متعدد الاستخدامات هو إضافة كفاءة البث الرابعة المترية. كل هذه الفترة ، فشلنا في حساب الموارد المحدودة التي التردد اللاسلكي. وبالتالي ، ستملأ الأجهزة قنوات أو تردد أكثر مما هو مطلوب وسيتم توصيلها لفترة أطول بكثير من الحاجة ، بكلمات بسيطة ، فوضى غير فعالة للغاية.

يعالج بروتوكول Wi-Fi 6 (802.11 ax) هذه المشكلة مع OFDMA (وصول متعدد بتقسيم التردد المتعامد) حيث يتم تحسين نقل البيانات ودمجها لاستخدام الكمية المطلوبة من الموارد فقط. يتم تعيين هذا والتحكم فيه بواسطة Access Point لتسليم حمولة البيانات المطلوبة المطلوبة ويستخدم وصلة Downlink و Uplink MU-MIMO (متعدد المستخدمين ، ومدخلات متعددة ، ومخرجات متعددة) لزيادة كفاءة نقل البيانات بين الأجهزة. وباستخدام OFDMA ، يمكن لأجهزة Wi-Fi إرسال واستقبال حزم البيانات على الشبكة المحلية بسرعات أعلى وفي نفس الوقت بالتوازي.

يعمل النقل الموازي للبيانات على تحسين إمكانية نقل البيانات عبر الشبكة بطريقة فعالة للغاية دون التسبب في انخفاض سرعات الوصلة الهابطة الحالية.

ماذا سيحدث لأجهزة WI-FI القديمة الخاصة بي؟

هذا معيار جديد لشبكة Wi-Fi التي حددها تحالف Wi-Fi الدولي في سبتمبر 2019. Wi-Fi 6 متوافق مع الإصدارات السابقة ، ولكن هناك بعض التغييرات التجميلية.

تعمل كل شبكة نتصل بها بسرعة مختلفة ووقت استجابة وعرض نطاق ترد عليه رسالة معينة بعد 802.11 ، مثل 802.11b و 802.11 a و 802.11 g و 802.11 n و 802.11 ac التي حيرت أفضل ما لدينا.

كل هذا الارتباك قد انتهى مع Wi-Fi 6 ، وغير تحالف Wi-Fi اصطلاح التسمية مع هذا. سيتم ترقيم كل إصدار Wi-Fi قبل هذا بين Wi-Fi 1-5 لسهولة التعبير.

استنتاج

يساعدنا الفهم الجيد لأعمال جهاز التوجيه على التنقل وحل المشكلات المختلفة التي قد نواجهها مع أجهزة التوجيه وكذلك أجهزة توجيه Wi-Fi. لقد ركزنا كثيرًا على Wi-Fi 6 ، لأنها تقنية لاسلكية ناشئة جديدة علينا مواكبتها. إن Wi-Fi على وشك تعطيل أجهزة الاتصال لدينا ، ولكن أيضًا عناصرنا اليومية مثل الثلاجات والغسالات والسيارات ، إلخ. ولكن ، بغض النظر عن مدى تغير التكنولوجيا ، ناقشت الأساسيات ، مثل التوجيه ، التوجيه لا تزال الطاولات ، وإعادة التوجيه ، والمفاتيح ، والمحاور ، وما إلى ذلك هي الفكرة الأساسية الدافعة الحاسمة وراء التطورات المثيرة التي على وشك تغيير حياتنا بالكامل للأبد.