Che cos'è un router e come funziona?

Hai notato che la velocità di Internet aumenta quando sei connesso al Wi-Fi rispetto a noi usando solo il normale? Rete 4G? Bene, devi ringraziare il router Wi-Fi per questo, rende la nostra esperienza di navigazione senza soluzione di continuità. A seconda del paese in cui vivi, la variazione di velocità potrebbe essere il doppio se non di più. Viviamo in un'epoca in cui la velocità di Internet è aumentata così tanto che ora misuriamo la nostra velocità di Internet in Gigabit rispetto ai kilobit solo pochi anni fa. È naturale per noi aspettarci miglioramenti anche nei nostri dispositivi wireless con l'avvento di nuove entusiasmanti tecnologie che stanno emergendo nel mercato wireless.

Che cos'è un router Wi-Fi?

In parole semplici, un router Wi-Fi non è altro che una piccola scatola con antenne corte che aiuta a trasmettere Internet in tutta la casa o in ufficio.

Un router è un dispositivo hardware che funge da ponte tra il modem e il computer. Come suggerisce il nome, instrada il traffico tra i dispositivi che utilizzi e Internet. La selezione del giusto tipo di router gioca un ruolo importante nel determinare l'esperienza Internet più veloce, la protezione dalle minacce informatiche, i firewall, ecc.

Va benissimo se non hai conoscenze tecniche su come funziona un router. Capiamo da un semplice esempio di come funziona un router.

Potresti avere un'ampia varietà di dispositivi come smartphone, laptop, tablet, stampanti, smart TV e molti altri che si connettono a Internet. Questi dispositivi insieme formano una rete chiamata Rete locale(LAN). La presenza di sempre più dispositivi sul LAN comporta il consumo di diverse larghezze di banda tra i vari dispositivi utilizzati, il che potrebbe comportare ritardi o interruzioni di Internet in alcuni dispositivi.

È qui che entra in gioco il router consentendo la trasmissione di informazioni attraverso questi dispositivi senza soluzione di continuità dirigendo il traffico in entrata e in uscita nel modo più efficiente possibile.

Una delle funzioni primarie di un router è quella di fungere da a Hub o interruttore tra computer consentendo l'assimilazione dei dati e il trasferimento tra di essi senza soluzione di continuità.

Per elaborare tutte queste enormi quantità di dati in entrata e in uscita, il router deve essere intelligente, e quindi un router è un computer a modo suo poiché ha un CPU e memoria, che aiuta a gestire i dati in entrata e in uscita.

Un tipico router esegue una serie di funzioni complesse come

1. Fornire il massimo livello di sicurezza dal firewall
2. Trasferimento dati tra computer o dispositivi di rete che utilizzano la stessa connessione Internet
3. Consentire l'uso di Internet su più dispositivi contemporaneamente

Quali sono i vantaggi di un router?

1. Fornisce segnali wifi più veloci

I router Wi-Fi dell'era moderna utilizzano dispositivi di livello 3 che in genere hanno una gamma da 2,4 GHz a 5 GHz che aiuta a fornire segnali Wi-Fi più veloci e una gamma estesa rispetto agli standard precedenti.

2. Affidabilità

Un router isola una rete interessata e passa i dati attraverso altre reti che funzionano perfettamente, il che lo rende una fonte affidabile.

3. Portabilità

Un router wireless elimina la necessità di connessione cablata con i dispositivi inviando segnali Wi-Fi, assicurando così il massimo grado di portabilità di una rete di dispositivi connessi.

Esistono due diversi tipi di router:

a) Router cablato: Si collega direttamente ai computer tramite cavi attraverso una porta dedicata che permette al router di distribuire le informazioni

b) Router senza fili: È un router di età moderna che distribuisce informazioni tramite antenne in modalità wireless su più dispositivi collegati alla sua rete locale.

Per capire il funzionamento di un router, dobbiamo prima esaminare i componenti. I componenti di base di un router includono:

• PROCESSORE: È il controller principale del router che esegue i comandi del sistema operativo del router. Aiuta anche nell'inizializzazione del sistema, nel controllo dell'interfaccia di rete, ecc.
• ROM: La memoria di sola lettura contiene quel programma di bootstrap e i programmi di diagnostica di accensione (POST)
• RAM: La memoria ad accesso casuale memorizza le tabelle di routing ei file di configurazione in esecuzione. Il contenuto del RAM vengono cancellati all'accensione e spegnimento del router.
• NVRAM: La RAM non volatile contiene il file di configurazione di avvio. A differenza della RAM, memorizza il contenuto anche dopo l'accensione e lo spegnimento del router
• Memoria flash: Memorizza le immagini del sistema operativo e funziona come un riprogrammabile ROM.
• Interfacce di rete: Le interfacce sono le porte di connessione fisiche che consentono di collegare diversi tipi di cavi al router come ethernet, Interfaccia dati distribuita su fibra (FDDI), rete digitale di servizi integrati (ISDN), ecc.
• Autobus: Il bus funge da ponte di comunicazione tra la CPU e l'interfaccia, che aiuta nel trasferimento dei pacchetti di dati.

Quali sono le funzioni di un router?

Instradamento

Una delle funzioni principali di un router è inoltrare i pacchetti di dati attraverso il percorso specificato nella tabella di routing.

Utilizza alcune direttive interne preconfigurate che vengono chiamate come route statiche per inoltrare i dati tra le connessioni di interfaccia in entrata e in uscita.

Il router può anche utilizzare il routing dinamico in cui inoltra i pacchetti di dati tramite percorsi diversi in base alle condizioni all'interno del sistema.

Il routing statico fornisce maggiore sicurezza al sistema rispetto a quello dinamico poiché la tabella di routing non cambia a meno che l'utente non la modifichi manualmente.

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Determinazione del percorso

I router tengono conto di più alternative per raggiungere la stessa destinazione. Questo è chiamato determinazione del percorso. I due fattori principali considerati per la determinazione del percorso sono:

• La fonte delle informazioni o la tabella di routing
• Il costo di ogni percorso – metrica

Per determinare il percorso ottimale, il router cerca nella tabella di routing un indirizzo di rete che corrisponda completamente all'indirizzo IP del pacchetto di destinazione.

Tabelle di routing

La tabella di routing ha un livello di intelligenza di rete che indica al router di inoltrare i pacchetti di dati alla destinazione. Contiene le associazioni di rete che aiutano il router a raggiungere l'indirizzo IP di destinazione nel miglior modo possibile. La tabella di routing contiene le seguenti informazioni:

1. ID di rete: l'indirizzo IP di destinazione
2. Metrico – il percorso lungo il quale deve essere inviato il pacchetto di dati.
3. Hop – è il gateway attraverso il quale devono essere inviati i pacchetti di dati per raggiungere la destinazione finale.

Sicurezza

Il router fornisce un ulteriore livello di sicurezza alla rete utilizzando un firewall che impedisce qualsiasi tipo di crimine informatico o hacking. Un firewall è un software specializzato che analizza i dati in ingresso dai pacchetti e protegge la rete dagli attacchi informatici.

I router forniscono anche Rete privata virtuale (VPN) che fornisce un ulteriore livello di sicurezza alla rete e quindi genera una connessione sicura.

Tabella di inoltro

L'inoltro è l'effettivo processo di trasmissione dei pacchetti di dati attraverso i livelli. La tabella di instradamento aiuta a selezionare il miglior percorso possibile mentre la tabella di inoltro mette in atto il percorso.

Come funziona il routing?

1. Il router legge l'indirizzo IP di destinazione del pacchetto di dati in arrivo
2. Sulla base di questo pacchetto di dati in ingresso, seleziona il percorso appropriato utilizzando le tabelle di routing.
3. I pacchetti di dati vengono quindi inoltrati all'indirizzo IP di destinazione finale tramite hop utilizzando la tabella di inoltro.

In parole semplici, il routing è il processo di trasmissione dei pacchetti di dati dalla destinazione A alla destinazione B utilizzando le informazioni richieste in modo ottimale.

Interruttore

Uno switch svolge un ruolo molto importante nella condivisione delle informazioni tra dispositivi collegati tra loro. Gli switch sono generalmente utilizzati per reti più grandi in cui tutti i dispositivi collegati tra loro formano una rete locale (LAN). A differenza di un router, lo switch invia i pacchetti di dati solo a un dispositivo specifico configurato dall'utente.

Possiamo capirne di più con un piccolo esempio:

Supponiamo che tu voglia inviare una foto al tuo amico su WhatsApp. Non appena pubblichi la foto del tuo amico, vengono determinati l'indirizzo IP di origine e di destinazione e la fotografia è suddivisa in piccoli pezzi chiamati pacchetti di dati che devono essere inviati alla finale destinazione.

Il router aiuta a scoprire il modo ottimale per trasferire questi pacchetti di dati all'indirizzo IP di destinazione utilizzando algoritmi di routing e inoltro e gestisce il traffico attraverso la rete. Se un percorso è congestionato, il router trova tutti i possibili percorsi alternativi per consegnare i pacchetti all'indirizzo IP di destinazione.

Router Wi-Fi

Oggi siamo circondati da più punti di accesso Wi-Fi che mai nella storia, tutti tesi a servire sempre più dispositivi affamati di dati.

Ci sono così tanti segnali Wi-Fi, forti e deboli allo stesso modo che se avessimo un modo speciale per vederlo, ci sarebbe molto inquinamento dello spazio aereo intorno.

Ora, quando entriamo in aree ad alta densità e ad alta domanda come aeroporti, caffetterie, eventi, ecc. aumenta la concentrazione di più utenti con dispositivi wireless. Più persone cercano di collegarsi online, maggiore è lo sforzo che subisce il punto di accesso per soddisfare l'enorme aumento della domanda. Ciò riduce la larghezza di banda disponibile per ciascun utente e riduce notevolmente la velocità, dando origine a problemi di latenza.

Il Famiglia 802.11 di Wi-Fi risale al 1997 e da allora ogni aggiornamento dei miglioramenti delle prestazioni al Wi-Fi è stato effettuato in tre aree, che sono state utilizzate come metrica per tenere traccia del miglioramento e sono

• modulazione
• flussi spaziali
• legame di canale

La modulazione è il processo di plasmare un'onda analogica per trasmettere i dati, proprio come qualsiasi melodia audio che va su e giù fino a raggiungere le nostre orecchie (ricevitore). Questa particolare onda è definita da una frequenza in cui l'ampiezza e la fase vengono modificate per indicare bit di informazione unici al bersaglio. Quindi, più forte è la frequenza, migliore è la connettività, ma proprio come il suono, c'è solo così tanto che possiamo fare per aumentare il volume se ci sono interferenze da altri suoni sono segnali radio nel nostro caso, la qualità soffre.

Flussi spaziali sono come avere più corsi d'acqua che escono dalla stessa sorgente del fiume. La sorgente del fiume potrebbe essere abbastanza forte, ma un singolo corso d'acqua non è in grado di trasportare una tale altezza quantità di acqua, quindi viene divisa in più flussi per raggiungere l'obiettivo finale di incontrarsi al comune Riserva.

Il Wi-Fi esegue queste operazioni utilizzando più antenne in cui più flussi di dati interagiscono contemporaneamente con il dispositivo di destinazione, questo è noto come MIMO (Ingresso Multiplo – Uscita Multipla)

Quando questa interazione avviene tra più bersagli, è nota come multiutente (MU-MIMO), ma ecco il trucco, "il bersaglio deve essere sufficientemente lontano l'uno dall'altro".

In qualsiasi momento la rete funziona su un singolo canale, Collegamento del canale non è altro che combinare suddivisioni più piccole di una particolare frequenza per aumentare la forza tra i dispositivi di destinazione. Lo spettro wireless è molto limitato a frequenze e canali specifici. Sfortunatamente, la maggior parte dei dispositivi funziona sulla stessa frequenza, quindi anche se aumentassimo il legame del canale, ci sarebbero altre interferenze esterne che smorzerebbero la qualità del segnale.

Leggi anche:Come trovare l'indirizzo IP del mio router?

Cosa c'è di diverso nel Wi-Fi 6 rispetto al suo predecessore?

In breve, ha migliorato la velocità, l'affidabilità, la stabilità, il numero di connessioni e l'efficienza energetica.

Se lo approfondiamo, iniziamo a notare cosa rende Wi-Fi 6 così versatile è il aggiunta della quarta metrica Efficienza tempo di trasmissione. Per tutto questo tempo, non siamo riusciti a tenere conto della risorsa limitata che è la frequenza wireless. Pertanto, i dispositivi riempirebbero più canali o frequenze del necessario e sarebbero collegati molto più a lungo del necessario, in parole semplici, un disordine molto inefficiente.

Il protocollo Wi-Fi 6 (802.11 ax) risolve questo problema con OFDMA (Accesso multiplo a divisione di frequenza ortogonale) dove la trasmissione dei dati è ottimizzata e combinata per utilizzare solo la quantità richiesta di risorse richieste. Questo è assegnato e controllato da Access Point per fornire il payload di dati richiesto di destinazione e utilizza Downlink e Uplink MU-MIMO (multiutente, ingressi multipli, uscite multiple) per aumentare l'efficienza del trasferimento dei dati tra i dispositivi. Utilizzando l'OFDMA, i dispositivi Wi-Fi possono inviare e ricevere pacchetti di dati sulla rete locale a velocità più elevate e allo stesso tempo in parallelo.

Il trasferimento parallelo dei dati migliora la trasferibilità dei dati attraverso la rete in modo estremamente efficiente senza causare un calo delle velocità di downlink esistenti.

Cosa accadrà ai miei vecchi dispositivi WI-FI?

Questo è un nuovo standard di Wi-Fi stabilito dall'International Wi-Fi Alliance nel settembre 2019. Il Wi-Fi 6 è retrocompatibile, ma ci sono alcune modifiche estetiche.

Ogni rete a cui ci colleghiamo funziona con una velocità, latenza e larghezza di banda diverse indicate da una certa lettera dopo 802.11, come 802.11b, 802.11a, 802.11g, 802.11n e 802.11ac che ha sconcertato anche i migliori di noi.

Tutta questa confusione è stata posta fine con Wi-Fi 6 e l'alleanza Wi-Fi ha cambiato la convenzione di denominazione con questa. Ogni versione Wi-Fi precedente a questa sarà numerata tra Wi-Fi 1-5 per facilità di espressione.

Conclusione

Avere una buona conoscenza del funzionamento di un router ci aiuta a navigare e risolvere vari problemi che potremmo incontrare con i nostri router e router Wi-Fi. Abbiamo posto molta enfasi sul Wi-Fi 6, in quanto è una nuova tecnologia wireless emergente con cui dobbiamo stare al passo. Il Wi-Fi sta per interrompere non solo i nostri dispositivi di comunicazione, ma anche i nostri oggetti quotidiani come frigoriferi, lavatrici, automobili, ecc. Ma, non importa quanto cambia la tecnologia, i fondamenti discussi, come il routing, le tabelle di routing, l'inoltro, gli switch, gli hub, ecc. sono ancora l'idea fondamentale alla base degli entusiasmanti sviluppi che stanno per cambiare completamente le nostre vite.