Dentro le Reti Wireless IEEE 802.11: Architettura e Segnale Wi-Fi

Vincenzo Miccoli : 11 Marzo 2025 07:22

Le reti wireless IEEE 802.11, meglio note come Wi-Fi, sono il cuore pulsante della connettività moderna. Da soluzione di nicchia per uso domestico a pilastro tecnologico per l’Internet delle Cose (IoT), le smart cities e le infrastrutture aziendali, il Wi-Fi si è evoluto diventando inarrestabile. Oggi, nel 2025, l’arrivo di Wi-Fi 7 (IEEE 802.11be) porta velocità teoriche oltre i 46 Gb/s e latenze sotto il millisecondo, ma con esso emergono nuove sfide: sicurezza, interferenze e gestione dello spettro.

In questo articolo, parte della rubrica Wi-Fi di Red Hot Cyber, analizziamo i fondamenti delle reti IEEE 802.11, esplorando la loro architettura, il funzionamento del segnale, i vantaggi e i limiti. L’obiettivo è comprendere non solo le potenzialità del Wi-Fi 7, ma anche le sfide emergenti, in particolare quelle legate alla sicurezza informatica e alla gestione dello spettro.

Perché il Wi-Fi Domina (e Dove Inciampa)

Immaginate un mondo senza Wi-Fi: niente smartphone connessi, niente smart home, niente uffici senza grovigli di cavi. Il Wi-Fi ha conquistato il pianeta grazie a quattro punti di forza:

• Mobilità pura: Ti muovi, resti connesso. Dai magazzini robotizzati ai campus universitari, è un game-changer.
• Costi abbattuti: Niente cablaggi significa installazioni rapide e risparmi del 30-40% rispetto all’Ethernet [1]. Perfetto per edifici storici o strutture temporanee.
• Velocità da urlo: Con Wi-Fi 7, il Multi-Link Operation (MLO) sfrutta simultaneamente le bande a 2,4, 5 e 6 GHz, spingendo il throughput a livelli mai visti.
• Flessibilità estrema: Da una LAN casalinga a un’azienda con migliaia di dispositivi, il Wi-Fi si adatta.

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Ma non è tutto oro quel che luccica. La trasmissione via onde radio lo rende vulnerabile: un attaccante con un’antenna direzionale può intercettare segnali a distanza, e anche il WPA3 non è immune a exploit sofisticati. Poi ci sono le interferenze – microonde e Bluetooth congestionano i 2,4 GHz, mentre i 6 GHz richiedono strategie avanzate per evitare overlap. Infine, la portata: regolamenti come quelli ETSI (20-30 dBm) limitano la copertura a 100-200 metri all’aperto, e dentro casa un muro di cemento può dimezzarla.

Come Funziona: l’Architettura del Wi-Fi

Il Wi-Fi si regge su un’architettura a celle, i Service Set, che definiscono come i dispositivi parlano tra loro:

IBSS (Ad Hoc): Comunicazione diretta tra dispositivi

In una rete IBSS (Independent Basic Service Set), non esiste un Access Point (AP): i dispositivi si connettono direttamente tra loro. Questo schema, noto anche come modalità Ad Hoc, è utile per scenari emergenziali o reti temporanee.

Esempio: Sensori industriali in una fabbrica o un sito di perforazione remota possono usare IBSS per scambiarsi dati direttamente, senza bisogno di un’architettura di rete complessa.

• Scenario: Un sistema di monitoraggio di gas tossici in una miniera o raffineria, in cui i sensori devono condividere letture in tempo reale con una centralina mobile senza un’infrastruttura fissa.

Funzionamento: I sensori si collegano in modalità Ad Hoc, trasmettendo informazioni critiche tra loro per generare un’allerta locale in caso di pericolo.

BSS: Reti con Access Point (AP) centralizzato

Nel Basic Service Set (BSS), un AP funge da coordinatore, gestendo i client Wi-Fi e ottimizzando la comunicazione. Questo modello è standard per ambienti domestici e aziendali.

Esempio: rete Wi-Fi 6 per piccoli uffici, con singolo AP che sfrutta OFDMA (Orthogonal Frequency-Division Multiple Access) e MU-MIMO per gestire più connessioni simultanee, assegnando porzioni di spettro in modo più efficiente.

ESS: Reti a copertura estesa con roaming continuo

L’Extended Service Set (ESS) collega più BSS attraverso un Distribution System (DS), solitamente via Ethernet o backhaul wireless. È il modello usato per garantire copertura senza interruzioni su grandi superfici.

Esempio:

• In un ospedale con handoff veloce, gli AP usano 802.11r (Fast Roaming) per garantire il passaggio fluido dei client da un AP all’altro senza dover eseguire una nuova autenticazione completa (grazie al Key Caching).
• In ambienti industriali con AGV (Automated Guided Vehicles), il Wi-Fi deve garantire roaming senza latenza. Protocolli come 802.11k/v permettono ai dispositivi di sapere in anticipo quale AP è il migliore a cui connettersi, riducendo i tempi di transizione.

Nel 2025, Wi-Fi 7 alza l’asticella: l’MLO permette di usare più bande in parallelo, riducendo latenza e aumentando affidabilità. Il risultato? Un dispositivo può passare dai 2,4 GHz (portata lunga) ai 6 GHz (alta capacità) senza che tu te ne accorga. Aggiungete canali a 320 MHz e MU-MIMO bidirezionale, e avete una rete che regge anche 50 dispositivi in una stanza senza battere ciglio.

Dopo aver visto come funziona l’architettura Wi-Fi con IBSS, BSS ed ESS per garantire connettività e roaming continuo, viene spontaneo chiedersi: cosa succede fisicamente al segnale mentre ci muoviamo da un Access Point all’altro?

Il Segnale Wi-Fi: Fisica al Lavoro

Il Wi-Fi non è solo software e reti, ma onde elettromagnetiche che devono superare distanze e ostacoli per connettere i dispositivi. Le sue frequenze operano nelle bande ISM (2,4 e 5 GHz) e U-NII (6 GHz), e la loro propagazione è governata da precise leggi fisiche. La frequenza detta tutto: a 2,4 GHz la lunghezza d’onda è 12,5 cm, ideale per attraversare muri; a 6 GHz scende a 5 cm, perfetta per velocità ma fragile contro ostacoli.

La potenza ricevuta crolla con la distanza secondo la legge dell’inverso del quadrato:

Pr​=(4πR)2Pt​​

Aggiungete assorbimento (10-15 dB per un muro in cemento) e riflessioni, e capite perché il segnale si spegne a 50 metri indoors. Ma ci sono trucchi: il beamforming focalizza le onde come un faro, e l’OFDM suddivide i dati in sottocanali per schivare interferenze. Il Wi-Fi 7 spinge oltre, con 4096-QAM che infila più bit in ogni simbolo, aumentando il throughput del 20% rispetto a Wi-Fi 6.

Wi-Fi 7: il Futuro è Ora

Nel 2025, Wi-Fi 7 è il nuovo standard di riferimento, portando la connettività wireless a livelli mai visti prima:

• Canali a 320 MHz: Il doppio di Wi-Fi 6, per un’autostrada di dati.
• MLO: Multi-banda in tempo reale, latenza sotto 1 ms.
• 6 GHz: Spettro pulito, ma serve più densità di AP per coprire.

Risultato? Puoi streammare 8K, gestire un’armata di dispositivi IoT e lavorare in remoto senza lag. Ma c’è un prezzo: più AP significa più costi, e la sicurezza deve stare al passo con minacce sempre più sofisticate.

Sfide di Sicurezza e Prospettive

Il Wi-Fi è potente, ma anche vulnerabile se non protetto adeguatamente. WPA3 rappresenta un passo avanti, ma le minacce persistono:

• Attacchi di deauthentication flood, che disconnettono forzatamente i dispositivi.
• Exploitation di vulnerabilità nei chipset, come dimostrato dagli attacchi FragAttacks (2021).
• IoT in crescita esponenziale – Ogni dispositivo connesso è un potenziale punto debole nella rete.

MLO aiuta a distribuire il traffico e ridurre i rischi, ma senza crittografia e segmentazione adeguata, un Access Point compromesso può essere un cavallo di Troia. Inoltre, la diffusione della banda 6 GHz porterà a una maggiore densità di dispositivi, rendendo necessaria l’adozione di algoritmi AI per la gestione dinamica delle interferenze e l’ottimizzazione dei canali in tempo reale.

Conclusione: un Equilibrio Precario

Il protocollo IEEE 802.11 è un capolavoro di ingegneria, che ha reso il Wi-Fi sinonimo di velocità, flessibilità e ubiquità. Con Wi-Fi 7, il futuro della connettività entra in una nuova era, ma non senza compromessi:

• Sicurezza e minacce informatiche restano una sfida costante.
• Interferenze e gestione dello spettro richiederanno soluzioni intelligenti.
• Costi e scalabilità potrebbero rallentare l’adozione in certi ambienti.

Per chi si occupa di cybersecurity e gestione delle reti, il messaggio è chiaro: progettare con lungimiranza, proteggere ogni strato e prepararsi a un mondo sempre più wireless – e sempre più esposto ai rischi.

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Riferimenti:

[1] IEEE (2024). Wi-Fi 7 Technical Overview.

[2] Higher Order Feature Extraction and Selection for Robust Human Gesture Recognition using CSI of COTS Wi-Fi Devices https://www.mdpi.com/1424-8220/19/13/2959