حسین نوشته ها ...

سلام . انشاءالله که عالی هستید . 

امروز میخوایم یه وسیله ی خیلی باحال و جذاب (بخصوص برای هکر ها) رو بررسی کنیم که از مفاهیم و قوانین موج های الکترومغناطیس داخلش استفاده شده . 

دانش بنده از امواج الکترومغناطیس فقط در حد فیزیک دبیرستان هست و با همین دانش کمی که دارم تلاش کردم تا از طرز کار این وسیله سر در بیارم و بنابراین ممکنه که موضوعی رو اشتباه بگم یا مشکلی وجود داشته باشه که اگر عزیزی متوجه اون شد خیلی خوشحال میشم که بگه تا اصلاحش کنیم و منم درستشو متوجه بشم .

تو این پست اصلا نمیخوایم دقیق بگیم چطوری این وسیله رو بسازیم . سایتای زیادی اینو کامل پوشش دادیم . این پست فقط میخوایم ببینیم چجوری کار میکنه و تلاش کنیم از نظر فیزیکی توجیهش کنیم یکم . آخر پست لینک سایتایی که آموزش ساختشو کامل و با جزئیات دادنو گذاشتم از اونجا ببینید اگه خواستید واقعا بسازیدش .

این وسیله یه چیز خونگی دست سازه و خیلی راحت هرکدوم از ما میتونیم بسازیمش :

تصاویر بالا یه cantenna رو نشون میده که میخوایم بررسی کنیم . این وسیله یه شکل قوطی ماننده که سر باز قوطی هر سمتی تنظیم شده باشه امواج وای فای رو به طور تقویت شده از اون سمت دریافت یا ارسال میکنه . به عبارتی با تنظیم این وسیله به سمت دلخواه ، میتونیم امواج وای فای در اون مسیر رو با برد و محدوده بیشتری دریافت یا ارسال کنیم .

حالا اینکه چرا اول کار اشاره کردیم این به درد هکرا میخوره دلیلش اینه که خب هکرایی که تو بحث تست نفوذ وایرلس کار میکنند ، با این وسیله میتونن امواج وای فای رو در فواصل دورتر از حد معمول ارسال یا دریافت کنند و این خوبه . اینجوری نیاز نیست برای دریافت وای فای دو کوچه کناری پاشی بری اونجا چادر بزنی.  فقط میری لب پشت بوم و اینو میگیری سمتشون :)

در واقع این cantenna نقش یک آنتن قدرتمند رو بازی میکنه و میتونه توسط سیمی که داره وصل بشه به لپتاپ و دستگاه های وای فای هکر (مثل مودمش . به هر حال مودم وای فای هم آنتن میخوره دیگه . آنتن ها پیچ میشن تو مودم . راحت میشه اون آنتن رو جدا کرد و یک آنتن یا سیم با سوکت مناسب رو به جاش وصل کرد تا نقش آنتن رو بازی کنه )

اما چرا بهش میگن cantenna ? درواقع برگرفته از همون antenna به معنای آنتن هستش ولی چون با قوطی ( can ) ساخته میشه طی یک حرکت سامورایی بهش میگن cantenna . 

اما به راستی این وسیله چجوری امواج رو تقویت میکنه ؟ 

برای اینکه طرز کار این وسیله رو درک کنیم یه فلش بک بزنیم سمت موج های الکترومغناطیس . 

از کنکور یه ماهی میگذره پس خیلی تلاش کردم تا یادم بیاد چی تو جزوه ها نوشته بودم :)) . در امواج الکترومغناطیس یک میدان الکتریکی و یک میدان مغناطیسی عمود برهم هی نوسان میکردن و اتفاقا خود موج الکترومغناطیس هم عمود بر هر دوی اینا (محیط سه بعدی درنظر بگیرید) منتشر میشد تو محیط . مسلما این تعریف برای کسی که نخونده این بحثو کافی نیست . 

اما یه مفهومی داشتیم به اسم موج ایستاده . شکل موج رو میتونیم حالت یه نمودار سینوسی در نظر بگیریم دیگه .. وقتی یه موجی میرفت و به انتهای بسته محیط میخورد بخشی از اون موج بازتاب میشد . حالا یه حالت قشنگی میتونست اتفاق بیفته و اونم این بود که بازتاب این موج با خود موج تداخل سازنده داشته باشه و یک موج ایستاده تشکیل بده . به تعبیر فرادرس : اگر دو موج با دامنه و طول موج یکسان در خلاف جهت هم حرکت کنند، برایند آن‌ها شبیه موجی به نظر می‌­رسد که در آن مکان متوقف شده است، از این رو، این موج را موج ایستاده می‌­نامند.

این از بحث موج که باید میدونستیم . بریم سراغ یه بحث دیگه . امواج وای فای دقیقا چیه ؟ این امواج لامصب معتادپرور دستگاه های وای فای دقیقا از چه جنیسه که تو خونه های ما منتشر میشه ؟ واضحه . امواج وای فای دقیقا همون امواج رادیویی هستند که یه بخشی از طیف امواج الکترومغناطیسی بودن (کمترین فرکانس رو تو این طیف همین رادیویی ها داشتن. حالا چرا سازنده هاش برای امواج وای فای کمترین فرکانس از طیف رو انتخاب کردن  قطعا یکی از دلایلش اینه که برای سلامتی خطر کمتری داشته باشه چون هرچی فرکانس بیشتر بشه انرژی بیشتری هم اون موج داره و درنتیجه آسیب بیشتری به انسان میتونه برسونه. هه ! فرض کن با امواج گاما وای فای هارو میساختن . وای فایو روشن میکردی سه نفر غش میکردن)

همینطور که در تصویر میبینید خود امواج رادیویی که بخشی از طیف الکترومغناطیساس یه بخش نسبتا وسیعی از این طیف رو به خودش اختصاص داده . ولی امواج وای فای تو دوتا محدوده فرکانسی اصلی کار میکنن . یکی 2.4 گیگاهرتز و یکی هم 5 گیگاهرتز . 

ما کاری به وای فای های 5 گیگاهرتز نداریم . با همون وای فای های 2.4 گیگاهرتز کار داریم .

پس تا اینجا میدونیم امواج وای فای که باهاش سروکار داریم تو زندگیمون یه چیزی تو محدوده 2.4 گیگاهرتزه . اما دقیقا این عدد نیست ! 

مهندسا نشستن فکر کردن . به چی ؟ گفتن خب اقا ما الان خداتا دستگاه وایرلس ساختیم و دادیم دست مردم . همه گفتن خب ! ادامه داد : نمونش کیبورد های وایرلس ، اسپیکر های وایرلس ، مودم های وایرلس ، توالت های وایرلس ... (شاید در آینده)

حالا یه مشکلی بوجود میاد . الان زندگی کاربر پر شده از دستگاه های وایرلس که ! خب این دستگاه ها تداخل ایجاد میکنن رو کار هم دیگه اگه دقیقا فرکانساشون یکی باشه . فرض کنید شما یه کیبورد و اسپیکر و مودم و یه دستیار رباتیک وایرلس داری . همشونم دقیقا از یه فرکانس یکسان استفاده میکنن . مسلمه که با روشن کردن همشون تاثیر میزارن رو هم دیگه و دردسر میشه .

پس مهندسا اومدن و چاره ای اندیشیدن و اونم این بود که بیان یه چنتا کانال تعریف کنن (مثلا 11 تا) که هر کانالی یه فرکانس خاص خودش تو محدوده همون 2.4 گیگاهرتز داشته باشه . و دستگاه ها رو جوری تو این کانالا پخش کنن که تداخل خیلی ایجاد نکنن تو کار هم دیگه . مثلا کانال 1 فرکانسش 2.412 گیگاهرتز باشه . کانال 2 فرکانسش 2.417 گیگاهرتز باشه !  میبینی ؟ فرکانسای کانالا فرق میکنه باهم (هرچند هم پوشانی هم دارن) . اینجوری میان دستگاه های وایرلس رو تو کانالای مختلف پخش میکنند تا تداخل روهم نزارن . 

صرف نظر از اینکه فرکانس هر کانال چنده دقیقا متوجه شدید که همشون رو محدوده 2.4 گیگاهرتز هستند . کانال های وایرلس از 1 تا 11 فرکانساشون به صورت زیر هستش :

منبع : ویکی پدیا

نتیجه گیری -> دستگاه های وای فای داده هاشون رو از طریق امواج الکترومغناطیس از نوع رادیویی منتقل میکنند تو محیط که کانال ها و فرکانسش هاشون رو هم میدونیم دیگه . 

خود همین مودم های وای فای که داخل خونتون دارید روی یه کانال خاص داره کار میکنه . یا اگه حالت اتوماتیک تنظیم شده باشه خودش میگرده خلوت ترین کانال رو پیدا میکنه و روی اون فعالیت میکنه تا مشکلی ایجاد نشه . خودتونم دستی میتونید تو تنظیمات مودمتون تغییرش بدید . شما الان میدونید چه خبره .

برگردیم سر مشکل اصلی . فرضا من میخوام امواج وای فای 3 تا کوچه اونور تر رو بگیرم . چرا نمیتونم ؟ مسلمه . امواج الکترومغناطیسی که اون وای فای منتشر میکنه تا میره به من برسه به خاطر فاصله زیاد انرژیش رو خیلی از دست میده و وقتی میرسه به من اونقدری از انرژیش نمونده که من بتونم دریافتش کنم . انرژی موج چی بود ؟ هرچی بود با دوتا چیز متناسب بود : 1- مربع دامنه موج   2 - مربع فرکانس موج . 

فرکانس موج که تغییر نمیکنه معمولا . رو همون کانال خاص خودش هست . اما دامنه موج هی کمتر میشه هرچی فاصله بیشتری رو طی میکنه و اینطوری اونقدر دامنه کم میشه که دیگه وقتی به من میرسه من چیزی ازش دریافت نمیکنم :

اینجاس که قبول میکنید اگه دامنه موج دریافتی یا ارسالی رو تقویت و بیشتر کنیم ، درنتیجه امواج وای فای قوی تری خواهیم داشت و نهایتا فاصله بیشتری رو میتونیم باهاش طی کنیم چه در دریافت و چه در ارسال . 

اما چطوری این دامنه رو تقویت کنیم . cantenna دقیقا همینکارو میکنه از طریق درست کردن موج ایستاده . 

تو موج ایستاده ما دو نوع نقطه داشتیم . یکی شکم ها و یکی پادشکم ها (همون گره ها) . نقاط گره که ثابت بودن . اما نقاط شکم دوبرابر دامنه عادی موج بالا پایین میرفتن . پس میتونیم بگیم دامنه کار دوبرابر شده . اینجوری دامنه رو تقویت میکنیم (با ایجاد موج ایستاده).

پس فهمیدیم باید چیکار کرد . برای تقویت امواج وای فای و درنتیجه کارکردن باهاشون در فواصل بیشتر ، میتونیم یک موج ایستاده ازشون ایجاد کنیم تا دامنش بیشتر بشه و درنتیجه انرژی اون موج وای فای بیشتر بشه . 

ببینیم cantenna چجوری ساخته میشه :

منبع : دومین مورد از لینک های آخر پست

برای ساختن cantenna باید یه شکل مثل بالا با ابعادی که ذکر شده درست کنیم . 

ما نیاز به یه قوطی آلومنیومی داریم . خوبیش اینه که امواج داخلش خیلی از دیواره هاش رد نمیشه و بخش زیادیش بازتاب میشه . این قوطی یک سرش بستس و اون سرش بازه . قطر دهانه ی قوطی باید حداقل نصف طول موج باشه . در واقع باید دهانش حداقل اندازه دامنه موج وای فای باشه . چون این موج وای فای باید جا بشه توش دیگه اگه دهانش کمتر از دامنه موج باشه که اصلا هیچی . موج جا نمیشه تو قوطی . همچنین طول خود قوطی باید حداقل سه چهارم طول موج باشه (دلیل این ابعاد باقالی محور رو جلوتر بررسی میکنیم)

بعد یه آنتن (که نقش چشمه موج رو داره) رو فرو میکنیم تو این قوطیه . اما مکانش باید حساب شده باشه . باید به اندازه یک چهارم طول موج از ته بسته قوطی فاصله داشته باشه . این میتونه یه آنتن باشه یا کلا رسانای مناسب که نقش آنتنو بازی کنه یا نمیدونم کلا یه کارت شبکه وایرلس بی آنتن باشه که از بازار خریدید . بله خود کارت شبکه رو بزارید تو قوطی به جای آنتن . داخلش آنتن داره دیگه . به هر حال این مکان باید چشمه موج که موج وای فای تولید میکنه قرار بگیره . و این چشمه موج یا آنتن یا هرچی که هست یه سیم بهش وصله که این سیم رابط اتصال cantenna به دستگاه های وای فای به عنوان آنتن هستش . (این بخش تو سایتای آموزشی که آخر لینکشون هست کامل توضیح داده شدن که از چه سوکت ها و کانکتور هایی دقیقا میتونید استفاده کنید .)

نهایتا cantenna آماده میشه و میتونید به جای آنتن به دستگاه های وایرلس وصلش کنید تا امواج وای فای رو به طرز قوی تری و در فواصل بیشتری دریافت و ارسال کنید . یه نکته رو باید دقت کنید . این چیزی که ساختیم یک آنتن جهت داره (directional) . یعنی فقط در سمتی که سر باز قوطی هست امواج دریافت و ارسال میشه . مثل دیش های ارتباطات ماهواره ای هستش . باید تنظیم بشه سمتی که سیگنال میخواید دریافت یا ارسال کنید . درواقع امواج وای فای رو به جای همه جهات در یک جهت خاص به طور تقویت شده ارسال و دریافت میکنه . 

اما واقعا چرا امواج رو تقویت میکنه این دست سازه پیزوری ؟ دلیلش همون موج ایستادس . داخل این قوطی یک موج ایستاده تشکیل میشه . 

و این موج ایستاده دامنه بیشتری داره و در نتیجه انرژی بیشتری داره و نهایتا تقویت شدس . این موج تقویت شده توسط آنتن درون قوطی دریافت میشه و توسط سیم به دستگاه وای فای منتقل میشه . برعکسشم هست برای ارسال . این امواج به طور تقویت شده داخل این قوطی تولید میشه (توسط آنتنی که داخلشه) و به بیرون و در جهت خاص ارسال میشه .

بیاین فعلا فقط رو مود دریافت امواج صحبت کنیم . موج ها از محیط وارد قوطی میشه (از سر بازش) . این امواج میرن میخورن به ته قوطی و بازتاب میشن . بازتاب این امواج با خود موج یک موج ایستاده تشکیل میدن . 

شکل موج ایستاده ای که داخل قوطی تشکیل میشه اینجوریه : 

یه چیزی رو دقت کردید ؟ نقطه شکم در این موج که بیشترین تغییرات دامنه رو داره در فاصله لاندا چهارم (یک چهارم طول موج) از اول موج (که همون ته قوطی حساب میشه) هستش . همین موج رو داخل قوطی تصور کنید :

حالا متوجه میشیم چرا میگن آنتن رو در فاصله یک چهارم طول موج از ته قوطی بزاریم . چون در اون نقطه شکم واقع شده و بیشترین تغییرات دامنه رو داره و درنتیجه سیگنال وای فای در اون نقطه واضح ترین نوسان رو داره ( چون بیشتر بالا پایین میره دیگه ) . مسلما در این نقطه خیلی راحت امواج توسط آنتن داخلی دریافت میشه . 

اما چرا میگن طول قوطی سه چهارم طول موج باشه ؟ خب معلومه چون طول خود  موج ایستاده هه سه چهارم طول موجه :

پس برای اینکه موج ایستاده داخل قوطی ایجاد بشه حداقل اینقدر باید طول داشته باشه . 

فکر میکنم دلیل اینکه چرا سیگنال داخل قوطی تقویت شده توسط آنتن داخلی دریافت میشه رو متوجه شده باشید . با یه استدلالی شبیه همین برای ارسال امواج هم طرف هستیم . وقتی آنتن داخلی یک موجی رو میخواد ارسال کنه ، همین موج ایستاده داخل قوطی ایجاد میشه و میره بیرون و درنتیجه این موج ایستاده دامنه زیاد و انرژی زیادی داره و تا فاصله بیشتری دووم میاره . 

فقط از مقدار طول موج تو این محاسبات خیلی استفاده شد . ما فرکانس هر کانال وای فای رو داریم . سرعت امواج هم همون سرعت نور در نظر میگیریم . از طریق رابطه زیر میتونیم طول موج رو بدست بیاریم : 

نیازی نیست برای هر کانال جداگونه یه ابعاد محاسبه کنید . خیلی خطا نداره . یه کانال وسط  مثل کانال 6 رو در نظر بگیرید و طبق اون محاسبه کنید یا طبق محاسبات سایتای آموزشی که در ادامه معرفی شده پیش برید . 

 اینم لینک چنتا سایت که با جزئیات گفتن چجوری اینارو درست کنید : 

https://www.makeuseof.com/tag/how-to-make-a-wifi-antenna-out-of-a-pringles-can-nb/

https://jacobsalmela.com/2013/09/07/wi-fi-cantenna-2-4ghz-how-to-make-a-long-range-wi-fi-antenna/

https://www.wikihow.com/Make-a-Cantenna

امیدوارم کمی لذت برده باشید .

۲ ۰