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La parola Wi-Fi ormai è nota a moltissime persone che si connettono a Internet da casa. Allo stesso modo gli utenti si sono sicuramente abituati a utilizzare per lo meno un router Wi-Fi, o magari una qualche forma di Wi-Fi portatile.
Per non parlare poi degli utenti più esperti, in grado di aumentare la potenza della connessione attraverso un ripetitore Wi-Fi piuttosto che un extender Wi-Fi.
Al tempo stesso non tutti sanno effettivamente come funzioni una Wi-Fi di casa. Quali siano i suoi standard e le sue caratteristiche distintive. Quali siano i suoi protocolli interni e soprattutto quali siano le accortezze da considerare per aumentare la sua sicurezza.
Infine non tutti conoscono quale sia la forma corretta con cui nominare questa forma di accesso wireless alla rete. È meglio scrivere wifi o Wi-Fi? È meglio parlare di saponetta WiFi o di Wifi domestico? La risposta a queste e a tante altre domande nei capoversi a seguire.
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0. Come si scrive e cos’è il Wi-Fi
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Prima ancora di entrare nel merito di cosa sia e come funzioni il Wi-Fi è sicuramente opportuno fare chiarezza su un altro aspetto. Moltissimi utenti infatti non sanno quale sia il modo corretto di scrivere Wi-Fi.
Anche perché la rete pullula di comunicazioni tutt’altro che univoche. Si legge di router wifi, extender wifi di wifi portatile. Ma anche di WiFi casa, ripetitore WiFi o saponetta WiFi. In certi casi poi ci si imbatte nell’ulteriore dicitura Wifi, che utilizza soltanto una maiuscola sulla lettera “W”.
Nei capoversi a seguire si spiegherà in maniera più approfondita che il termine Wi-Fi fu inizialmente presentato come un'abbreviazione di Wireless Fidelty per scopi commerciali, anche se questo significato è stato poi smentito. In questo caso la forma corretta di scrittura dell’abbreviazione sarebbe la seguente: Wi-Fi.
Detto ciò sono comunemente accettate anche la forma wifi senza l’uso di maiuscole e la forma WiFi priva di trattino separatore. Più rara e tendenzialmente meno corretta la formula Wifi.
Superati i dubbi ortografici è possibile entrare nel merito di cosa sia il Wi-Fi e di come abbia rivoluzionato l’uso di Internet in casa. Il Wi-Fi è una tecnologia di trasmissione dati senza fili, che sfrutta principalmente le onde radio.
Il Wi-Fi permette tanto la condivisione di file quanto quella di una connessione Internet. Più in generale è possibile parlare di Wi-Fi ogni qual volta ci si trovi a prodotti che sposano determinati standard definiti dall’Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE).
Anche per questo motivo la storia del Wi-Fi, approfondita nei capoversi a seguire, va tendenzialmente di pari passo con quella degli standard di trasmissione che ha contribuito a diffondere e affermare in tutto il mondo.
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1. Breve storia del Wi-Fi
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Piuttosto che parlare della storia del Wi-Fi, sarebbe sicuramente più opportuno parlare della storia dei protocolli IEEE 802.11: l’insieme di standard di trasmissione che hanno reso possibile la comunicazione di reti wireless di area locale WLAN.
La prima versione di questo standard è stata presentata nel 1997, con la dicitura 801.1y. Supportava una velocità di trasmissione tra 1 e 2 Mb/s e permetteva la trasmissione di segnale tramite onde radio sulla frequenza di 2,4 GHz e raggi infrarossi.
Pochi anni dopo, nel 1999, è stato approvato il protocollo successivo 802,11a, che utilizzava la modulazione OFDM su frequenze a 5 GHz, garantendo velocità massima di 54 Mb/s. Una velocità puramente teorica, che poteva scendere anche a 6 Mb/s in caso di interferenze elettromagnetiche.
Sempre nel 1999 veniva presentato anche il protocollo 802.11b, che invece ricorreva al metodo di trasmissione CSMA/CA. Anche in questo caso la reale velocità massima di trasferimento si attestava attorno ai 6 Mb/s. Al tempo stesso l’uso di frequenze intorno ai 2,4 GHz rendeva molto più semplice l’utilizzo di questo standard.
Non a caso proprio il protocollo 802.11b è il primo a venire conosciuto con il nome di Wi-Fi. Quello che molti non sanno è che Wi-Fi non è una sigla atta a raccontare una qualsiasi tipologia di connessione Internet per la casa e senza fili.
La storia del Wi-Fi è anche la storia dei protocolli ISE 802.11, che hanno rivoluzionato la comunicazione wireless tra reti WLAN
In realtà Wi-Fi è un’organizzazione, il cui nome completo è Wi-Fi Alliance. Una vera e propria alleanza stabilita da colossi del settore, con l’obiettivo di promuovere l’adozione di un unico standard per le trasmissioni wireless.
Il nome Wi-Fi è stato probabilmente scelto per via dell’assonanza con il già noto Hi-Fi. L’abbreviazione Hi-Fi sta per High Fidelty, ovvero Alta Fedeltà. Secondo un principio simile, l’abbreviazione Wi-Fi starebbe per Wireless Fidelty: una dicitura inglese traducibile come “Fedeltà della (trasmissione) senza fili”.
Non a caso, nei suoi primi anni di vita, la Wi-Fi Alliance utilizzava uno slogan pubblicitario che recitava: “The Standard for Wireless Fidelty”, ovvero “Lo Standard per la Fedeltà Senza Fili”. Detto ciò, il significato di Wi-Fi non è mai stato utilizzato e secondo il cofondatore della Wi-Fi Alliance non avrebbe alcun significato.
Ciò che conta è che la Wi-Fi Alliance è membro dell’ETSI, ovvero l’Istituto Europeo per le Norme di Telecomunicazione. E che a partire dal 1999 ha sposato i protocolli IEEE 802.11, fornendo inoltre test di certificazione su più livelli a livello internazionale.
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2. Dallo standard IEEE al Wi-Fi 6
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L’affermazione del nome Wi-Fi ha portato gli addetti ai lavori ad abbandonare la nomenclatura sulla base dello standard IEEE supportato. Di conseguenza a partire dal 2019 la Wi-Fi Alliance ha iniziato a rinominare i suoi dispositivi certificarti.
A partire da quelli basati su standard 802.11b e 802.11a, nominati rispettivamente Wi-Fi 1 e Wi-Fi 2. Dopodiché è stata applicata una semplice numerazione ascendente. Col passare dei numeri è tendenzialmente cresciuta la velocità di connessione: dal minimo storico di 1 Mb/s fino a picchi da oltre 9.600 Mb/s.
Wi-Fi 6 è ad oggi la dicitura più recente pensata per identificare dispositivi certificati. Lo standard di riferimento è l’IEEE 802.11ax, a cui corrisponde una banda da 2,4/6 GHz. Per conoscere meglio le caratteristiche della tecnologia Wi-Fi 6 è sicuramente utile approcciarsi agli acronimi OFDMA, MIMO e TWT.
L’acronimo OFDMA sta per Orthogonal Frequency Division Multiple Access: una funzionalità che permette di frazionare un segnale di trasmissione dati in segnali più piccoli. Il router Wi-Fi invia segnale ridotto al dispositivo sulla rete, senza dover attendere l’accesso al mezzo fisico per ogni singolo pacchetto.
L’acronimo MIMO sta invece per Multiple-In Multiple-Out ed è un dispositivo che ricorre a diverse antenne per inviare più flussi di dati. I router Wi-Fi con Single User MIMO comunicano con un dispositivo alla volta. I router Wi-Fi con Multiple User MIMO comunicano con più dispositivi alla volta.
Infine, l’acronimo TWT sta per Target Wake Time ed è una tecnologia che permette il risparmio energetico della batteria. Un ultimo elemento da tenere a mente del Wi-Fi è la sua velocità di connessione, che oscilla tra i 600 e i 9.608 Mb/s.
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3. Come funziona il Wi-Fi
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Per capire come funziona il Wi-Fi bisogna approfondire il concetto di rete composta da punti di accesso. Questi punto sono noti col nome di hotspot o con quello di access point e permettono ai clienti (client) di accedere al segnale sorgente.
La presenza di più access point permette al Wi-Fi di coprire grandi porzioni di territorio senza avere bisogno di cavi. In linea di massima un access point tradizionale è in grado di coprire un’area di dimensioni variabili tra i 50 e i 100 metri.
Molto dipende dalla configurazione architettonica dello spazio in questione: ad esempio dalla presenza di pareti e ostacoli. Ma anche dalla tipologia di materiale utilizzato per realizzare murature o colonnati.
L’access point tendenzialmente è composto da un router Wi-Fi (o router wifi) con una o più antenne. Il router trasmette un pacchetto dati noto col nome di beacon, che contiene diverse informazioni: a partire dallo SSID della rete, fino ad arrivare al tipo di protocollo di sicurezza utilizzato.
Il client è il dispositivo del cliente dotato di scheda Wi-Fi. L’utente decide via client se e come connettersi alla rete Wi-Fi. Ad esempio collegandosi attraverso un SSID già noto. Nel caso in cui la rete sia protetta l’utente dovrà inserire una password.
Per estendere la portata di una rete Wi-Fi è possibile seguire strategie diverse. È possibile usare un ponte wireless servendosi di un ripetitore di segnale tipo extender Wi-Fi (spesso scritto “extender wifi”). In alternativa, è anche possibile amplificare il segnale collegando più access point via cavo.
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4. Cosa sono i canali Wi-Fi
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Un altro elemento da tenere in considerazione quando si parla di Wi-Fi sono i suoi canali. Per avere un’idea più concreta di cosa siano i canali Wi-Fi è possibile tornare alle connessioni da 2,4 GHz di cui si è già parlato nei capoversi precedenti.
Le bande Wi-Fi da 2,4 GHz trasmettono dati sfruttando onde radio caratterizzate per l’appunto da una frequenza standard media di 2,4 GHz. Questa frequenza è tecnicamente divisa in 14 canali differenti, contraddistinti da sotto-frequenze specifiche.
Si va dai 2,412 GHz del canale 1 ai 2,484 GHz del canale 14. Tra un canale Wi-Fi e l’altro c’è una differenza di pochi MHz e spesso i limiti di frequenza di canali vicini si sovrappongono. Più precisamente il limite superiore della frequenza del canale precedente coincide col limite inferiore della frequenza del canale successivo.
Questo aspetto è rilevante perché proprio la sovrapposizione di frequenze spesso e volentieri genera interferenze. Soprattutto nel caso in cui due trasmissioni diverse si ritrovino a utilizzare la stessa frequenza.
La frequenza delle onde radio sfruttate dal Wi-Fi si suddivide in canali. In alcune parti del mondo, è illegale connettersi utilizzando determinati canali.
Per questo motivo gli utenti che utilizzano più dispositivi contemporaneamente dovrebbero impostare le diverse reti su canali diversi. Ciò vuol dire ad esempio impostare il router Wi-Fi “X” sul canale 1 e magari la saponetta Wi-Fi “Y” sul canale 10.
C’è però un ultimo aspetto da considerare. Nelle diverse parti del mondo alcuni canali del Wi-Fi sono illegali. O magari sono legali soltanto se utilizzati a determinate condizioni.
È il caso degli Stati Uniti, che permettono di connettersi ai canali 12 e 13 soltanto usando una potenza di segnale molto bassa, ovvero in Low Power Mode. La ragione dietro questa scelta è che proprio i canali 12 e 13 sono utilizzati dal colosso della telefonia satellitare Globalstar Inc.
Allo stesso modo il canale 14 del Wi-Fi è illegale tanto negli USA quanto in Giappone e in Europa. In questo caso la preoccupazione è che questo specifico canale possa interferire con il funzionamento dei forni a microonde. Un elettrodomestico molto diffuso, con una storia commerciale molto più lunga rispetto a quella di qualsiasi router Wi-Fi.
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5. Come funzionano i protocolli di sicurezza Wi-Fi
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I protocolli di sicurezza Wi-Fi sono algoritmi crittografici che nascono con un duplice obiettivo. Da una parte proteggono i dati inviati da parte dell’utente con la crittografia. Dall’altra impediscono eventuali connessioni alla rete da parte di hacker o comunque utenti indesiderati.
Il primo protocollo di sicurezza e cifratura pensato per le reti wireless e gli standard IEEE 802.11 è stato il WEP: un acronimo che sta per Wired Equivalent Privacy. Il WEP si basa sull’algoritmo di cifratura RC4 con una chiave segreta di 40 bit, o in alternativa di 104 bit.
La chiave viene collegata a un vettore di inizializzazione di 24 bit, che si occupa della cifratura del messaggio in chiaro e del relativo Integrity Check Value: quel valore di controllo che garantisce l’integrità di un messaggio.
Il protocollo WEP, lanciato nel 1999, ha iniziato a mostrare vulnerabilità preoccupanti nel 2001. Più precisamente in concomitanza con l’uscita di un ormai celebre articolo dal titolo: Weakness in the key scheduling algorithm of RC4.
Il primo protocollo di sicurezza Wi-Fi è stato il Wired Equivalent Privacy (WPA). Successivamente sarebbero stati presentati i protocolli WPA e WPA 2.
Non a caso la Wi-Fi Alliance avrebbe rapidamente iniziato a lavorare al protocollo WPA: un acronimo che sta per Wi-Fi Protected Access. L’algoritmo di criptazione del protocollo di sicurezza WPA è sempre l’RC4 ma a 128 bit. Viene inoltre aggiunto un vettore di inizializzazione di 48bit, affiancato al protocollo di integrità di chiave temporaneo TKIP.
Nel 2004 la nuova ratifica ufficiale dello standard IEEE 801.11i porta con sé un nuovo protocollo di sicurezza Wi-Fi di nome WPA2. Quest’ultimo risolve le principali falle evidenziate in precedenza, ma introduce anche diverse novità fondamentali.
Ad esempio il protocollo WPA2 separa l’autenticazione dell’utente dalla segretezza e integrità del messaggio. In questo modo l’architettura di rete è tanto solida e sicura quanto scalabile, strutturata in tre diversi elementi.
Innanzitutto la sopracitata autenticazione utente, affidata allo standard IEEE 802.1x. Poi il protocollo Robust Security Network (RSN), che monitora le associazioni tra i dispositivi connessi al Wi-Fi. Infine il CCMP, ovvero un codice che garantisce l’integrità e la confidenzialità dei dati, oltre alla certezza del mittente.
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6. Come funziona il protocollo di sicurezza WPA 3
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Infine spazio al WPA 3, l’ultimo protocollo di sicurezza presentato dalla Wi-Fi Alliance durante il Consumer Electronics Show del 2018. Rispetto al precedente WPA 2, questo protocollo garantisce una sicurezza superiore tanto sulle reti Wi-Fi pubbliche a libero accesso, quanto su quelle private e protette da password.
Un’importante novità del WPA 3 è la sua strategia di handshake, che garantisce protezione da una particolare tipologia di attacco hacker nota col nome di forza bruta a dizionario. L’handshake consiste in una serie di passaggi preliminari che permettono a due dispositivi di scambiarsi dati attraverso la rete.
L’handshake Wi-Fi prevede che i due dispositivi inviino segnali identificandosi a vicenda. Questo passaggio permette inoltre di definire i parametri che verranno utilizzati nel corso della connessione.
Il principale salto tecnologico del WPA 3 nell’ambito delle reti Wi-Fi private è la capacità di bannare un utente. Questa procedura può attivarsi nel caso in cui un dispositivo tenti più volte di collegarsi alla rete, inserendo password sbagliate.
Un altro elemento distintivo del protocollo WPA 3 è l’uso di crittografia individualizzata anche per gli utenti che si connettono alle reti Wi-fi pubbliche. Ogni dispositivo connesso viene crittografato alla radice, grazie a una suite a 192 bit allineata agli standard del Commercial National Security Algorithm (CNSA).
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7. Altri metodi per proteggere le reti Wi-Fi
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La rete Wi-Fi, senza una protezione adeguata, rischia di diventare l’anello debole della rete Internet a casa. Per fortuna però esistono diverse procedure per aumentare il proprio livello di sicurezza.
La prima cosa da fare è approcciarsi alle impostazioni della rete Wi-Fi di casa: ciò vuol dire interagire con il router Wi-Fi, piuttosto che con la saponetta Wi-Fi o una qualsiasi altra tipologia di Wi-fi portatile in uso.
Da qui è sicuramente consigliabile cambiare il più presto possibile le credenziali di accesso inserite di default: tanto i dati relativi all’admin, quanto quelli relativi alla password.
Questa procedura diventa fondamentale soprattutto nel caso in cui l’utente abbia un dispositivo protetto da chiave di sicurezza basata su WPA o addirittura WEP: protocolli di sicurezza che non prevedevano l’obbligatorietà di una password composta da almeno 24 caratteri alfanumerici.
Per aumentare la sicurezza della rete Wi-Fi a casa è possibile cambiare le credenziali di accesso e l’SSID, configurare un filtro MAC o creare una rete parallela.
Un altro consiglio consiste nel cambiare il nome della rete Internet di casa. Le reti Wi-Fi sono sempre caratterizzate da un Service Set IDentifier (SSID): un nome univoco con cui gli access point si identificano agli utenti. Anche in questo caso i vari dispositivi Wi-Fi presentano delle credenziali di fabbrica, che è sempre bene modificare per tutelarsi da hacker e malintenzionati.
Infine gli utenti più esperti possono entrare nel merito della configurazione di un filtro wireless MAC. L’acronimo MAC sta per Media Access Control: un codice di 48 bit attraverso cui vengono riconosciuti i dispositivi in rete.
Un filtro MAC è una specie di impronta digitale del router Wi-Fi in uso, ma anche del computer o dello smartphone che si collega a Internet. Attivare un filtro MAC su device conosciuti permette di escludere automaticamente altri device dall’accesso alla rete Wi-Fi.
È anche possibile creare una rete parallela Wi-Fi. Una soluzione ottimale per aprire la connessione Internet di casa, isolando la rete principale e l’accesso a informazioni sensibili. La rete ospiti infatti non permette né di accedere ai documenti riservati, né di effettuare uno scambio dati tra dispositivi.
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8. Quale futuro per il Wi-Fi?
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Nonostante il Wi-Fi 6 sia ancora giovane e performante, gli esperti del settore stanno già studiando nuove tecnologie di comunicazione wireless. Soluzioni che potrebbero rendere praticamente inutile l’utilizzo di un ripetitore Wi-Fi o un extender Wi-Fi.
Secondo le prime indiscrezioni la prossima connessione Wi-Fi 7 permetterà di raggiungere una velocità di punta di 30 Gb/s. Sarà inoltre molto più stabile ed efficiente, soprattutto per via dello standard 802.11be.
Il Wi-Fi 7 dovrebbe arrivare nel corso del 2024 e sarà caratterizzata da una frequenza di 6 GHZ, da funzionalità di upload ottimizzate e dal MIMO collaborativo. Una tecnologia che permetterà a diversi router Wi-Fi di dialogare tra loro e di collaborare trasmettendo dati assieme.
È inoltre possibile che i device del futuro siano in grado di utilizzare più frequenze contemporaneamente: ad esempio quella di 2,4 GHz e quella di 5 GHz. Per il Wi-Fi 7 si parla addirittura della possibilità di sommare tre frequenze differenti, per alzare al massimo l’asticella delle prestazioni disponibili.
