ความหมายและความสำคัญของระบบไร้สาย
                แรกเริ่มเดิมที Wi-Fi ถูกออกแบบมาเพื่ออุปกรณ์ IoT แบบพกพารวมถึงอุปกรณ์ที่ใช้ในเครือข่าย LAN เท่านั้น แต่ทุกวันนี้ Wi-Fi ได้รับความนิยมสูงมากเพราะ Wi-Fi ทำให้อุปกรณ์ต่าง ๆ ที่เป็น IoT เชื่อมต่อกับอินเตอร์เน็ตได้ โดยอุปกรณ์ IoT แบบพกพาสามารถเชื่อมต่อกับอินเตอร์เน็ตผ่านอุปกรณ์ Router หรืออุปกรณ์อย่างอื่นที่เป็นแอคเซสพอยต์ (Access Point ; AP) ในขอบเขตจำกัดเฉพาะของบริเวณซึ่งเป็นตำแหน่งฮอตสปอต (Hotspot) ที่ครอบคลุม
                เทคโนโลยี Wi-Fi จะใช้คลื่นวิทยุความถี่สูงสำหรับการรับ-ส่งข้อมูลภายในเครือข่ายของ Router โดยอุปกรณ์ทั้งแบบตั้งโต๊ะ (คอมพิวเตอร์) และแบบพกพา(โทรศัพท์มือถือ) ที่สามารถใช้งาน Wi-Fi ได้ จะต้องมีการติดตั้งโมดูลสำหรับรับ-ส่ง Wi-Fi (Network Interface Card ; NIC) ซึ่งในปัจจุบันโทรศัพท์มือถือแทบจะทุกรุ่นทุกยี่ห้อมีการติดตั้งชิป Wi-Fi สำหรับการเชื่อมต่อสัญญาณ เพื่อเป็นช่องทางหนึ่งในเข้าถึงเครือข่ายอินเตอร์เน็ตแบบเต็มรูปแบบ (และอาจมีความเสถียรกว่าการใช้ข้อมูลมือถือ) ในบริเวณที่เป็นตำแหน่ง Hotspot ของ Router โดยในปัจจุบันได้มีการใช้คลื่นวิทยุความถี่ 5G และ 2.4G ในการปล่อยสัญญาณ Wi-Fi ของ Router แต่ขึ้นอยู่กับว่าอุปกรณ์ของเราจะสามารถรองรับความถี่ดังกล่าวได้อย่างเสถียรหรือไม่ เช่น มือถือ iPhone ใช้ความถี่ 5G ได้ดีกว่า แต่ในขณะเดียวกันมือถือ Samsung ใช้ความถี่ 2.4G ได้เสถียรกว่า เป็นต้น
          โดยเฉพาะเครื่องคอมพิวเตอร์ PC ที่คนไทยยมใช้ ในปัจจุบันได้มีพัฒนาให้ Mainboard มีชิปสำหรับเชื่อมต่อสัญญาณ Wi-Fi หรืออุปกรณ์เสริมสำหรับเชื่อมต่อ Wi-Fi (แต่สำหรับ Laptop มีมานานแล้ว) และยังมีอุปกรณ์และเครื่องใช้ไฟฟ้าอีกมากมายที่สามารถเชื่อมต่อกับสัญญาณ Wi-Fi ได้
      ทุกวันนี้เทคโนโลยี Wi-Fi มีการพัฒนาอย่างไม่หยุดยั้งภายใต้การกำกับดูแลโดย Wi-Fi Alliance ซึ่งเป็นองค์กรสัญชาติอเมริกันที่ไม่แสวงหากำไร โดยการกำกับดูแลดังกล่าวเป็นไปตามข้อกำหนดมาตรฐาน IEEE 802.11
      สำหรับระบบ Wi-Fi ในบ้านเราจะนิยมใช้ Router เป็นตัวกลางในการติดต่อสื่อสารหรือแจก IP กับจุดเชื่อมต่ออื่น ๆ เช่น โทรศัพท์มือถือ หรืออุปกรณ์ที่ทำหน้าที่เป็น Access Point ; AP ในการขยายสัญญาณเพื่อให้มีความครอบคลุมของสัญญาณ Wi-Fi มากยิ่งขึ้น นั่นหมายถึงข้อเสียเพียงน้อยนิดของ Wi-Fi คือมีพื้นที่ให้บริการจำกัด เช่น Router ในบ้านสามารถส่งความถี่ได้ไกลประมาณ 10-50 เมตร (ขึ้นอยู่กับลักษณะของพื้นที่อาคาร ผนัง กระจก มีผลกับการกระจายสัญญาณ Wi-Fi) จึงได้มีการแก้ปัญหาโดยการติดตั้งอุปกรณ์ Access Point; AP เพื่อขยายพื้นที่บริการให้มีต่อเนื่องกันทำให้สัญญาณ Wi-Fi เพิ่มขอบเขตครอบคลุมมากยิ่งขึ้น โดยหนังสือเล่มนี้ได้แนะนำวิธีการตั้งค่าให้บอร์ด Arduino Uno R3 ทำงานร่วมกับโมดูล Wi-Fi ESP8266 ซึ่งทำหน้าที่เป็น Access Point; AP สำหรับขยายขอบเขตสัญญาณ Wi-Fi เดิมให้ครอบคลุมมากยิ่งขึ้นด้วย

ที่มา : https://tuemaster.com/blog/ระบบเครือข่ายไร้สาย-wireless-lan-technology/

             สำหรับการเชื่อมต่อของอุปกรณ์เครือข่าย Wi-Fi แบบไร้สาย มีการกำหนดลักษณะของการเชื่อมต่อของอุปกรณ์ภายในเครือข่ายไว้ 2 ลักษณะ คือ Infrastructure และ Ad-Hoc หรือ Peer-to-Peer

โหมด Infrastructure
             การเชื่อมต่อถึงกันของอุปกรณ์ในเครือข่าย Wi-Fi ในลักษณะโหมด Infrastructure หมายถึง อุปกรณ์ภายในเครือข่ายแบบไร้สาย สามารถจะเชื่อมต่อกับเครือข่ายอื่นได้ซึ่งอุปกรณ์ในโหมดนี้จะแบ่งออกเป็น 2 ประเภท คือ
             1. ประเภทสถานีผู้ใช้งาน หรือ Client Station หมายถึง อุปกรณ์ปลายทาง เช่น คอมพิวเตอร์ PC Laptop โทรศัพท์สมาร์ตโฟน เป็นต้น ซึ่งในอุปกรณ์ดังกล่าวจะ Wireless LAN Card เพื่อใช้รับส่งข้อมูลผ่านสัญญาณ Wi-Fi
             2. สถานีแม่ข่าย หรือ Access Point ซึ่งทำหน้าที่เชื่อมต่อสถานีผู้ใช้งาน (Client Station) เข้ากับเครือข่ายอื่น

ที่มา : https://wcdt.co.th/2018/12/12/network-system -รูปแบบของเน็ตเวิร์คแ/

             ทั้งนี้เครือข่ายโดยทั่วไปจะเป็นมาตรฐาน IEEE 802.3 Ethernet LAN หรือเชื่อมด้วยสาย LAN กับระบบ โดยลักษณะการทำงานในโหมด Infrastructure นี้สถานีผู้ใช้ (Client Station ; STA) จะสามารถรับ-ส่งข้อมูลกับสถานีแม่ข่ายที่ให้บริการ (Access Point ; AP) ที่ใช้งานอยู่ในเครือข่ายเดียวกัน (ในวง Wi-Fi เท่านั้น) ซึ่งสถานีแม่ข่าย (Access Point ; AP) จะทำหน้าที่ส่งต่อข้อมูลที่ได้รับจากสถานีผู้ใช้ (Client Station ; STA) ไปยังจุดหมายปลายทางในที่อยู่ของเครือข่ายอื่น ๆ
             - Basic Service Set (BSS) คือตำแหน่งขอบเขตของเครือข่าย IEEE 802.11 WLAN ที่มีสถานีแม่ข่าย (Access Point ; AP) หนึ่งสถานี โดยผู้ใช้งาน (STA) ทุกสถานีใน BSS จะต้องสื่อสารข้อมูลผ่านสถานีแม่ข่าย (AP) ภายในเครือข่ายของตนเองเท่านั้น
             - Extended Service Set (ESS) คือ ตำแหน่งขอบเขตของเครือข่าย IEEE 802.11 WLAN ที่ประกอบด้วย Basic Service Set (BSS) มากกว่า 1 BSS ซึ่งสามารถเชื่อมต่อถึงกันได้ โดยผู้ใช้ (STA) สามารถเคลื่อนย้ายจาก BSS หนึ่งไปยัง BSS หนึ่งได้โดย BSS จะติดต่อสื่อสารกันสำหรับการโอนย้ายการให้บริการหรือที่เราคุ้นหูกันดีว่า Roaming

ที่มา : https://www.certificationkits.com/cisco-certification/ccna-articles/
cisco-ccna-wireless/cisco-ccna-wirelss-bss-a-ess/

โหมด Ad-Hoc หรือ Peer-to-Peer

             การเชื่อมต่อถึงกันของอุปกรณ์ในเครือข่าย Wi-Fi ในลักษณะโหมด Ad-Hoc หรือ Peer-to-Peer หมายถึง ลักษณะโหมดการทำงานของอุปกรณ์ไร้สายภายในเครือข่ายไม่สามารถเชื่อมต่อกับเครือข่ายอื่นได้ (เครือข่ายระบบปิดที่ไม่มีสถานีแม่ข่าย) กล่าวคือสถานีผู้ใช้หนึ่ง (STA) จะสามารถรับ-ส่งข้อมูลกับสถานีผู้ใช้หนึ่ง (STA) ที่อยู่ภายในเครือข่ายเดียวกันได้โดยตรงเท่านั้น ไม่ต้องผ่านสถานีแม่ข่าย (AP) ซึ่งขอบเขตบริเวณตำแหน่งของเครือข่าย Wi-Fi จะเรียกว่า Independent Basic Service Set (IBSS)
             โดยการทำงานของทั้ง 2 โหมดนี้ จะอยู่ภายใต้กลไกรักษาความปลอดภัยให้กับเครือข่าย Wi-Fi สามรูปแบบ คือ
             1. WEP (Wired Equivalent Privacy) คือ โดยผู้ใช้จะต้องเข้ารหัสชุดเดียวกันในขณะที่เข้าใช้งาน แต่สามารถถูกถอดรหัสได้จากผู้ใช้งาน โดยใช้โปรแกรมคอมพิวเตอร์หรือแอปพลิเคชันเช่นนั้นกลไกการเข้ารหัสแบบ WEP นี้ จึงไม่มีความปลอดภัยเท่าที่ควร
             2. WPA (Wi-Fi Protected Access) คือ รูปแบบการเข้ารหัสที่มีกุญแจ (Key) ซึ่งรหัสจะมีการเปลี่ยนแปลงไปตลอดการใช้งาน โดยระบบการเข้ารหัสนี้เรียกว่า TKIP(Temporal Key Integrity) โดยรหัสเสมือนหนึ่งเป็นกุญแจแบบชั่วคราว เพื่อผู้ใช้สามารถเชื่อมต่อสัญญาณ Wi-Fi ได้เฉพาะรายๆ ไป ทำให้กลไกระบบสามารถสร้างความปลอดภัยให้แก่เครือข่ายได้

ที่มา : https://www.tech-faq.com/wpa-wi-fi-protected-access.html

             3. WPA2 (Wi-Fi Protected Access 2) มีรูปแบบกลไกเหมือนกับ WPA แต่จะมีการพัฒนาการเข้ารหัสและถอดรหัสให้มีความปลอดภัยมากขึ้น โดยการใช้โปรโตคอล Counter-Mode/CBC-MAC Protocol (CCMP) สำหรับการเข้ารหัสข้อมูล

ที่มา : https://www.slideshare.net/EmanuelEnJens/wi-fi-protected-access-2

              มาตรฐานของสัญญาณ Wireless หรือ WLAN สำหรับให้บริการอินเตอร์เน็ตในปัจจุบัน จะมีอยู่ 2 ย่านความถี่ คือ 2.4 GHz และ 5 GHZ โดยย่านความถี่ 2.4 GH2 จะเป็นย่านความถี่เก่า มีจำนวนช่องสัญญาณทั้งหมด 11 ช่องสัญญาณสำหรับประเทศไทย ข้อดี คือ สามารถส่งสัญญาณได้ในระยะไกลเนื่องจากเป็นคลื่นความถี่ต่ำ แต่มีข้อจำกัดทางด้านความเร็วในการรับ-ส่งข้อมูลระหว่างอุปกรณ์ และหากมีการเชื่อมต่อสัญญาณ Wireless เพิ่มมากขึ้นระหว่างอุปกรณ์ จึงส่งผลให้ช่องความถี่ของย่าน 2.4 GH2 ไม่เพียงพอต่อการใช้งาน จึงทำให้เกิดปัญหาความทับซ้อนขึ้น แน่นอนมันทำให้การรับ-ส่งข้อมูลเกิดความล่าช้า
        ส่วนย่านความถี่ 5 GHz จะมีช่องสัญญาณประมาณ 24 ช่องสัญญาณ ซึ่งมากกว่าย่านความถี่ 2.4 GHz จึงทำให้มีการใช้งานไม่ทับซ้อนกันได้ง่าย ๆ อีกทั้งย่านความถี่ 5 GHz สามารถรับ-ส่งข้อมูลระหว่างอุปกรณ์ด้วยความเร็วที่สูงกว่าเดิมถึง 3 เท่า แต่มีข้อเสียของย่านความถี่ใหม่นี้ก็คือ มีประสิทธิภาพในการส่งสัญญาณได้ไม่ใกล หากเปรียบเทียบกับย่านความถี่ 2.4 GHz ทั้งนี้ในปัจจุบันอุปกรณ์ต่าง ๆ เช่น แล็ปท็อป มือถือ หรือแท็บเล็ต ได้มีการพัฒนาให้สามารถรองรับมาตรฐาน WLAN 5 GHz แล้ว ซึ่งสามารถใช้งานอินเตอร์เน็ตได้ดียิ่งขึ้น โดยเฉพาะการใช้งานแอปพลิเคชันต่าง ๆ ที่ต้องการ Bandwidth ในปริมาณที่สูงมากขึ้น

             การรับ-ส่งข้อมูลในระบบเครือข่ายอินเตอร์เน็ต ยกตัวอย่างเช่น อีเมล์ หรือไฟล์ HTML บนโปรแกรม Browser เป็นต้น คือ ตัวข้อมูลที่ถูกแยกส่วนให้มีขนาดเล็กลงซึ่งจะแบ่งออกเป็นส่วนย่อย ๆ เรียกว่า Data Packet (Datagram) โดยการจัดแบ่งข้อมูลให้เป็นส่วนย่อยนี้ ทำให้เครือข่ายนั้นสามารถให้บริการการติดต่อและรับส่งข้อมูลกันได้อย่างสะดวกและไม่สะดุงหรือประโยชน์ต่อการวิเคราะห์สาเหตุ เมื่อเครือข่ายทำงานได้ช้าลง
             แน่นอนว่าเมื่อมีการรับ-ส่งข้อมูลขนาดใหญ่บนเครือข่าย สายสัญญาณที่เชื่อมโยงสื่อสารจะต้องถูกแชร์กำลังการใช้งานออกไปให้ทั่วถึง จึงทำให้การรับ-ส่งข้อมูลขนาดใหญ่สร้างปัญหาให้กับเครือข่าย จึงได้มีการแบ่งข้อมูลออกเป็นส่วนย่อย ๆ เพื่อให้การรับ-ส่งสะดวกและรวดเร็ว และที่สำคัญคือสิ้นเปลืองทรัพยากรน้อยกว่า นอกจากนี้ยังได้มีการสร้างกระบวนการตรวจทานความถูกต้องไปยังปลายทางที่รับข้อมูล และระบบการแก้ไขเมื่อมีข้อมูลผิดพลาด
             กฎเหล็กของการใช้งานร่วมกันในเครือข่าย เมื่อมีอุปกรณ์ใดที่ต้องการจะส่งข้อมูล อุปกรณ์อื่น ๆ จะต้องรอให้การส่งข้อมูลนั้นเสร็จสิ้นสมบูรณ์ก่อนอุปกรณ์อื่นจึงจะสามารถส่งข้อมูลของตนเองได้ (ตามคิว) โดยเฉพาะการส่งข้อมูลขนาดใหญ่ ถ้าไม่มีการแบ่งข้อมูลให้เป็นส่วนซึ่งมีขนาดแยกย่อย เพื่อให้เกิดกระบวนการทยอยส่งไปยังปลายทาง เพื่อแชร์เวลาไปให้อุปกรณ์ในการส่งข้อมูลด้วย วิธีนี้ถือเป็นการแก้ปัญหาที่ได้ผลสำหรับการรับส่งข้อมูลที่มีขนาดใหญ่ และเมื่อข้อมูลที่แยกส่วนให้เล็กย่อยลง (Packet) ถูกส่งถึงปลายทาง จะมีกระบวนการรวบรวมข้อมูลย่อยเหล่านี้ให้กลับคืนสู่ไฟล์ในสภาพเดิม (กลับมาเป็นขนาดใหญ่ เหมือนเดิม)
             หลายคนคงจะเคยดาวน์โหลดไฟล์ที่มีขนาดใหญ่ เช่น ไฟล์หนัง เป็นต้นไฟล์หนัง 1 ไฟล์ขนาด 483 MB ถ้าไม่ถูกแยกส่วน การรับ-ส่งข้อมูลของไฟล์ดังกล่าวจะสิ้นเปลืองทรัพยากรของเครือข่ายเป็นอย่างมาก และแน่นอนมันเกิดผลกระทบกับอุปกรณ์อื่นที่ร้องขอการรับ-ส่งข้อมูลเช่นกัน (สรุปทั้งเครือข่ายช้าเป็นเต่า) ดังนั้นเมื่อเราคลิกปุ่มดาวน์โหลดไฟล์ข้อมูลที่มีขนาดใหญ่ ไฟล์นั้นจะถูกดาวน์โหลดแบบแยกส่วน นั่นหมายถึง ไฟล์ขนาด 311 MB จะถูกแยกส่วนออกให้เป็น 10 ไฟล์ ไฟล์ละประมาณ 30-50 MB (30+ X 10)
             เมื่อโปรแกรม Browser หรือโปรแกรมช่วยดาวน์โหลด เช่น Download Manager เป็นต้น ได้ทำการดาวน์โหลดไฟล์ย่อยทั้งหมดครบแล้ว ระบบจะทำการรวบรวมไฟล์ย่อยทั้งหมดกลับคืนสู่สภาพเป็นไฟล์เดียว
             ตัวข้อมูลที่ถูกแยกออกเป็น Data Packet หรือ Datagram นี้จะมีลักษณะเป็นข้อมูลแบบต่อเนื่อง (Stream Byte) คือ มีการกำหนดลำดับก่อนหลังของข้อมูล เพื่อการประกอบข้อมูลย่อยคืนสู่สภาพเดิมได้อย่างถูกต้อง

             IP Address คือ หมายเลขประจำที่ให้กับเครื่องคอมพิวเตอร์ทุกเครื่องและอุปกรณ์ทุกชิ้นในเครือข่ายเน็ตเวิร์ค โดยมีข้อแม้ว่าหมายเลข IP Address ที่กำหนดให้จะต้องไม่ซ้ำกัน (ของใครของมัน) ซึ่งเมื่อทุกเครื่องคอมพิวเตอร์ถูกกำหนดหมายเลข IP Address แล้ว คอมพิวเตอร์ทุกเครื่องและอุปกรณ์ต่าง ๆ ในเครือข่ายจะสามารถรับ-ส่งข้อมูลระหว่างกันได้ โดย IP Address จะเป็นตัวอ้างอิงชื่อที่อยู่ของคอมพิวเตอร์และอุปกรณ์แต่ละเครื่องหรือแต่ละชิ้นนั่นเอง

Class ในเครือข่าย IP Address

             การติดต่อสื่อสารของเครือข่ายอินเตอร์เน็ตจะต้องมี IP Address สำหรับการส่งข้อมูลเพื่อติดต่อถึงกัน โดยปกติแล้ว IP Address (ที่อยู่ของ IP) จะแบ่งออกเป็น 2 ส่วน คือ ส่วนที่เป็นหมายเลขเครือข่าย และหมายเลขเครื่องหรืออุปกรณ์ โดยค่าของ IP Address จะมีการกำหนดค่าเป็นไบต์ (Byte) และกำหนดค่าด้วยเลขฐานสิบ เช่น 202.26.6.1 เป็นต้น นอกจากนี้ IP Address ยังสามารถแบ่งออกได้เป็นระดับ 5 Class ซึ่งในแต่ละ Class จะมีหมายเลข IP ทั้งหมด 32 บิต โดยจะแบ่งออกเป็น 4 ฟิลด์ สำหรับกำหนดหมายเลขของเครือข่าย และหมายเลขของเครื่องคอมพิวเตอร์หรืออุปกรณ์ ดังนี้
              - Class A จะมีหมายเลขของ IP Address เริ่มตั้งแต่ 1.0.0.0 -127.255.255.255 สามารถรองรับเครือข่ายได้ 126 เน็ตเวิร์ค และในแต่ละเครือข่ายสามารถเชื่อมต่อเครื่องคอมพิวเตอร์หรืออุปกรณ์ได้ประมาณ 16 ล้านตัวอย่างค่า IP Address 120.26.3.3 หมายถึง เครือข่าย 120 หมายเลขเครื่อง 26.3.3
              - Class B จะมีหมายเลขของ IP Address เริ่มตั้งแต่ 128.0.0.0 – 191.255.255.255 สามารถรองรับเครือข่ายได้ 16,384 เน็ตเวิร์ค สามารถเชื่อมต่อเครื่องคอมพิวเตอร์หรืออุปกรณ์ลูกข่ายได้ 64,516 เครื่อง ตัวอย่างค่า IP Address 145.147.50.5 หมายถึง เครือข่าย 145.147 หมายเลขเครื่อง 50.5
              - Class C จะมีหมายเลขของ IP Address เริ่มตั้งแต่ 192.0.0.0 – 223.255.255.255 สามารถรองรับเครือข่ายได้ 2M+ เน็ตเวิร์ค สามารถเชื่อมต่อเครื่องคอมพิวเตอร์หรืออุปกรณ์ลูกข่ายได้ 254 เครื่อง ตัวอย่างค่า IP Add 202.28.10.8 หมายถึง หมายเลขเครือข่าย 202.28.10 หมายเลขเครื่อง 8
              - Class D จะเป็นการสำรองหมายเลข IP Address ช่วง 224.0.0.0 - 239.255.255.255 สำหรับการส่งข้อมูลแบบ Multicast ซึ่งจะไม่มีการแจก IP ให้ใช้งานทั่วไป
              - Class E จะเป็นการสำรองหมายเลข IP Address ช่วง 240.0.0.0 - 255.255.255.255 สำหรับการทดสอบและพัฒนาระบบ