Gdy zasięg WiFi nie rozpieszcza – Router, AP, Switch

W ostatnim artykule (tutaj tutaj) omówiłem prawdopodobne przyczyny słabego zasięgu sieci WiFi w domu i propozycje rozwiązań. Druga połowa owego wpisu dotyczyła ogólnego podejścia do tematu instalacji kilku routerów w domu.

W tym wpisie oprócz omówienia co dokładnie robi router, czym jest access point, a czym switch, miałem opisać krok po kroku konfigurację 3 routerów w domu (lub 1 routera i dwóch access pointów, szczegóły poniżej), aby razem tworzyły jedną sieć WiFi.
Materiału jednak dość sporo się nazbierało i żeby nie mieszać w głowach, wrzucam wszystko oprócz technicznego tutorialu konfiguracji.

Zaczynamy!

Router czy Access Point (Punkt Dostępowy / AP)?

W poprzednim wpisie używałem najczęściej sformułowania “router”, gdy pisałem o urządzeniu, który emituje bezprzewodowy sygnał WiFi. Na rynku jednak znajdziesz urządzenia, które dla nieobeznanych w temacie działają teoretycznie tak samo, a jednak mają inną nazwę: Access Point (AP).

Jaka jest pomiędzy nimi różnica?

Żeby to zrozumieć musimy liznąć trochę wiedzy o tym, jak dostarczany jest do domu internet i jaka jest podstawowa właściwość routera.

Zacznijmy od tego, że każde urządzenie podłączone do sieci posiada unikalny numer IP. Dzięki niemu urządzenia sieciowe się identyfikują. W tej samej sieci nie może być dwóch urządzeń o tym samym numerze IP, bo urządzenia z którymi wymieniasz dane “zgłupiałyby” nie wiedząc do kogo przesłać informacje.

Dygresja: W praktyce jeśli na dwóch urządzeniach ustawisz ten sam numer IP, to otrzymasz informację o konflikcie adresów i tylko do jednego z tych urządzeń będą wysyłane informacje (najczęściej do tego, który jako pierwszy był w sieci).

Podpisując umowę z dostawcą internetu, otrzymujesz od niego jeden adres IP za pomocą którego możesz surfować po internecie. Pomijam już fakt, czy on jest stały czy zmienny, to nas w tej chwili nie interesuje. Jest to jeden adres IP, a urządzeń w domu, które chcesz podpiąć jest kilka / kilkanaście. Jak to ma działać?
Rozwiązaniem tego problemu jest własnie router.

Router to pośrednik pomiędzy światem, a domową siecią

Po pierwsze, router korzysta z adresu IP nadanego przez dostawcę internetu i w rzeczywistości tylko on rozmawia ze “światem”.
Co z domowymi urządzeniami? Router tworzy osobną sieć, która nie jest widoczna przez dostawcę internetu.
W tej wewnętrznej, domowej sieci router przydziela każdemu urządzeniu unikalny adres IP.
Laptopy, smartfony, piekarniki itp. komunikują się z routerem, a ten wrzuca wszystko do “jednego wora” i wysyła dane do dostawcy internetu jako jedno urządzenie.

Przykład

Dostawca internetu umożliwił Ci dostęp do internetu za pomocą adresu IP: 95.160.51.113.
Router zaś w sieci wewnętrznej nadał Twojemu laptopowi adres IP: 192.168.0.10.

Wpisujesz w przeglądarce dowolny adres np. elektrykadlakazdego.pl. 😀

• Informacja o tym, że potrzebujesz danych z tej strony, wędruje do Twojego routera.
• Router odbiera zgłoszenie od adresu 192.168.0.10 i przesyła je “w świat” w swoim imieniu (za pomocą adresu 95.160.51.113).
• Gdy takie zapotrzebowanie dotrze do serwera na którym strona się znajduje, jej zawartość jest przesyłana do urządzenia o adresie, który o takie informacje zapytał.
• W naszym przypadku zawartość strony przesyłana jest do 95.160.51.113 czyli do naszego routera.
• Router wiedząc, które urządzenie o te dane spytało (192.168.0.10), prześle do niego wszystkie otrzymane z tego serwera dane.

Dygresja: w rzeczywistości to nie jest aż tak proste, że nasz router rozmawia bezpośrednio z serwerami, na których znajdują różne strony internetowe. Po drodze może być od kilku do kilkudziesięciu routerów, każdy w imieniu pozostałych przekazuje informacje z jednej sieci do kolejnej, aż dotrą one do adresata.

Korpo analogia

Jeśli powyższe tłumaczenie do Ciebie trafiło, możesz przejść do kolejnego rozdziału. Jeśli nie, być może pomocna będzie poniższa analogia.

Wyobraź sobie, że pracujesz w dobrze poukładanym korpo i doszedłeś do wniosku, że zasługujesz na podwyżkę. Żeby osiągnąć ten cel, prezes musi wyrazić zgodę.

• Nie masz dostępu do prezesa, ale możesz porozmawiać o tym ze swoim przełożonym, który oprócz Ciebie ma pod sobą kilka innych osób.
• Informujesz więc swojego kierownika o zapotrzebowaniu.
• Kierownik również nie ma dostępu do prezesa, ale może naświetlić w swoim imieniu sprawę swojemu dyrektorowi.
• Dyrektor przedstawia natomiast zapytanie prezesowi, a ten podejmuje decyzję i przekazuje dyrektorowi odpowiedź. Dyrektor przekazuje informacje kierownikowi.
• Kierownik odpowiada na Twoje zapytanie twierdząco. 🙂

Oczywiście, na każdym szczeblu firmowej hierarchii może się pojawić odpowiedź: “Idź do diabła”.

Zamień teraz przełożonych na routery, prezesa na serwer, Ciebie i kolegów z działu na urządzenia sieciowe w domu, a otrzymasz strukturę działania sieci. Z kolegami możesz porozmawiać i masz do nich dostęp. Jeśli potrzebujesz czegoś od wyższych szczebli, musisz się zwrócić do kierownika (routera), który wyśle informacje dalej, po czym odbierze dane, a następnie przekaże je Tobie.
Router lub serwer na wysłane przez komputer zapytanie również może odpowiedzieć “idź do diabła”, jeżeli tylko uzna, że pakiet danych jest z wielu przyczyn “niepożądany”. O tej funkcjonalności (firewall) jednak nie będziemy dzisiaj pisać.

LAN, WiFi, WLAN, WAN… ke?

Ok, a więc router jest pośrednikiem, po jednej stronie internet (WAN), po drugiej stronie domowa sieć (LAN lub WiFi). Czym się różni LAN od WiFi?
Różni się tzw. warstwą fizyczną czyli:

• LAN – dane przesyłane są za pomocą kabla ethernetowego.
• WiFi (lub WLAN czyli Wireless LAN) – dane przesyłane są w eterze.

LAN i WiFi w większości domowych rozwiązań to jedna i ta sama sieć. Komputer podłączony do LANu “widzi” w sieci laptop, tablet czy inne domowe urządzenie podłączone do domowej sieci WiFi.

I dopiero teraz (!) do gry wchodzi Access Point

Punkt dostępowy jest pośrednikiem w kwestii warstwy fizycznej. Czyli dane przesyłane po kablu wysyła w eter, a dane odebrane bezprzewodowo przesyła dalej po kablu. Nie robi nic z zawartością tych danych.

W ramach krótkiego podsumowania wygląda to tak:

• Access Point – Jeżeli laptop o adresie IP 192.168.0.10 bezprzewodowo do AP wysłał żądanie dostępu do strony elektrykadlakazdego.pl, Access Point prześle informację za pomocą kabla (najprawdopodobniej do routera), że 192.168.0.10 żąda dostępu do strony elektrykadlakazdego.pl.
• Router – jeżeli laptop o adresie IP 192.168.0.10 (przewodowo lub bezprzewodowo) do routera wysłał żądanie dostępu do strony elektrykadlakazdego.pl, router za pomocą adresu IP otrzymanego od dostawcy internetu (w swoim imieniu), prześle informację dalej, że potrzebuje dostępu do strony elektrykadlakazdego.pl.
  Router jest ostatnim urządzeniem, który wie, że to 192.168.0.10 wysłało zapytanie.
  Bardzo ważne jest też żebyś wiedział, że router również może pełnić funkcję Access Pointa, czyli dane podłączone do portu LAN przekazać bez zmian w eter i vice versa.

Wróćmy więc do rysunku z poprzedniego artykułu.

Biorąc te wszystkie informacje pod uwagę, możemy dojść do wniosku, że wcale nie są potrzebne 3 routery w domu. Potrzebny jest jeden router, który dogada się z dostawcą internetu i dwa access pointy, które przekażą dane z sieci przewodowej (LAN) do sieci bezprzewodowej (WLAN).

To prawda (z małym paragrafem). Niektórzy czytelnicy w komentarzach do poprzedniego artykułu sugerowali, że lepiej użyć punktu dostępowego zamiast routera w roli AP, z tego względu, że AP jest dedykowany do współdzielenia tej samej sieci z innymi punktami dostępowymi.
Na porównanie jeszcze przyjdzie czas, a w tej chwili skupię się na rozwiązaniu, które, przynajmniej w małych sieciach radzi sobie całkiem nieźle.

Dlaczego więc w poprzednim artykule opisywałem że potrzebujemy 3 routerów?

1. Po pierwsze dlatego, że potrzebowałem całego artykułu na wytłumaczenie różnicy pomiędzy AP a routerem. A termin router jako urządzenie jest myślę dużo bardziej znany.
2. Po drugie i najważniejsze routery mają fizyczną przewagę nad access pointami w postaci dodatkowych portów LAN. Typowy AP posiada tylko jeden port. Niby spoko, ale może powstać problem. Podłączasz AP do gniazda sieciowego w pomieszczeniu. WiFi działa, ale jeśli w tym pomieszczeniu pojawi się urządzenie, które WiFi nie posiada (TV, amplituner, inne) to trzeba kombinować np. poprzez zakup kolejnego punktu dostępowego.

Access Point posiada jeden port LAN, który służy do wpięcia AP do wewnętrznej sieci. Zdjęcie:  dlink.com

Standardowy router WiFi posiada gniazdo do podłączenia kabla internetowego i 4 gniazda do podłączenia domowych urządzeń.

Jeśli kupisz router to najczęściej masz 4 porty do wykorzystania.

Struktura domowej sieci

Docelowo sieć może wyglądać jak na powyższym schemacie. Jest jeden router, który stanowi tzw. bramę pomiędzy siecią wewnętrzną (domową), a siecią zewnętrzną (internet). Pozostałe urządzenia działają na poziomie tej samej sieci, nawet jeśli jedne emitują sygnał bezprzewodowo, a inne rozprowadzają sygnał za pomocą kabla sieciowego.

Na etapie budowy domu / remontu możesz się zastanowić nad podpięciem Punktów Dostępowych i doprowadzić kable ethernetowe w miejsca dedykowane tylko dla Access Pointów. Mam tutaj głównie na myśli AP do montażu sufitowego (ale nie tylko).

Dzięki temu będziesz mieć w domu sieć WiFi, i jednocześnie wolne gniazdka ethernetowe dla rozwiązań przewodowych.

Pełny, przykładowy schemat topologi sieci w oparciu o jeden router i dwa access pointy znajdujące się na suficie. Gniazda ethernetowe znajdujące się w pomieszczeniach tylko czekają na podłączenie urządzeń.

Switch (przełącznik) to podstawa

Warto tutaj zauważyć, że po raz kolejny pojawił się w sieci switch. Dlaczego?

Najpierw wyjaśnienie co takiego robi switch (przełącznik). Otóż odbiera on dane z urządzeń znajdujących się w sieci i przekazuje je do innych urządzeń znajdujących się w tej samej sieci. Podobnie jak Access Point nie zamienia on adresów, dostaje informacje i podaje je w odpowiednie miejsce dalej. W przeciwieństwie do AP jednak nie posiada on interfejsu bezprzewodowego. Tylko porty do podłączenia kabli sieciowych.

Po prawej stronie switch sieciowy do którego podpięte są wszystkie gniazda ethernetowe w domu i router.

Switch cały czas monitoruje sieć i wie jakie urządzenie (lub urządzenia jeśli jest więcej przełączników) jest podłączone do danego portu. Dzięki temu niezbędne informacje szybko trafiają do adresata bez błądzenia po całej sieci.

Spytasz, po co switch jeśli w routerze znajduje się kilka portów do których można się podpiąć i w ten sam sposób przesłać dane. Otóż, jeśli chodzi o przełączniki to z łatwością znajdziesz 5, 8, 16, 24 portowe albo nawet większe (ale to już raczej nie do domu) w mniej lub bardziej rozsądnych cenach. Natomiast w przypadku routerów znalezienie 8 portowego już może być problematyczne, nie wspominając o większej ilości.

Dlatego w domowej, przewodowej sieci połączenie router + switch o odpowiedniej liczbie portów, jest jak najbardziej naturalne.

Podsumowanie

Router WiFi zatem posiada największą liczbę funkcji. Zdolność przekazywania danych z wewnętrznej sieci do internetu (translacja adresów), może działać jako mały switch dzięki kilku portom LAN, może też funkcjonować jako Access Point.
W zależności od potrzeb być może będziesz potrzebował w swojej sieci switcha. Access Pointy zaś są dedykowanym rozwiązaniem do transmisji bezprzewodowej, niektóre modele zaprojektowane są do montażu sufitowego (pod względem designu i rozgłaszania sygnału), dzięki czemu mocno może się zwiększyć zasięg bezprzewodowej sieci.

A więc, z tego wpisu dowiedziałeś się:

• Jak działa i jakie jest podstawowe przeznaczenie routera
• Jakie inne zastosowania ma router WiFi
• Jakie jest przeznaczenie access pointa
• Do czego służy switch
• Złapałeś ogólną ideę budowy domowej sieci

Gdy to już wiemy, w kolejnym artykule skupimy się na technikaliach czyli konfiguracji poszczególnych routerów. Bez odbioru.