Wi-Fi
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Wi-Fi
「Wi-Fi Alliance」と書かれた白黒の丸い陰陽のロゴ
導入1997年9月21日 （1997年9月21日）
対応ハードウェアパソコン、ビデオゲーム機、スマートデバイス、テレビ、プリンター、防犯カメラ

Wi-Fi（/ ˈ w aɪ f aɪ /）[ 1 ] [ a ]は、 IEEE 802.11規格に基づく無線ネットワークプロトコルのファミリーであり、デバイスのローカルエリアネットワークとインターネットアクセスに一般的に使用されており、近くのデジタルデバイスが電波でデータを交換できるようにします。これらは最も広く使用されているコンピュータネットワークであり、家庭や小規模オフィスのネットワークでデバイスを接続し、コーヒーショップ、レストラン、ホテル、図書館、空港などの公共の場にある 無線ルーターや無線アクセスポイントを使用してインターネットアクセスを提供するために、世界中で使用されています

Wi-FiはWi-Fi Allianceの商標であり、「 Wi-Fi Certified」という用語の使用は相互運用性認証テストに合格した製品に限定されています。[ 3 ] [ 4 ] [ 5 ]非準拠のハードウェアは単にWLANと呼ばれ、「 Wi-Fi Certified 」デバイスと連携する場合と連携しない場合とがあります。2017年現在、Wi-Fi Allianceは世界中の800社以上で構成されています。[ 6 ] 2019年現在、世界中で年間30億5000万台以上のWi-Fi対応デバイスが出荷されています。[ 7 ]

Wi-Fi は、 IEEE 802プロトコルファミリの複数の部分を使用しており、有線の兄弟であるEthernetと適切に動作するように設計されています。互換性のあるデバイスは、ワイヤレス アクセス ポイントを介して互いにネットワーク接続できるだけでなく、有線デバイスやインターネットともネットワーク接続できます。さまざまなIEEE 802.11プロトコル標準によって異なるバージョンの Wi-Fi が指定されており、異なる無線テクノロジによって無線帯域、最大範囲、達成可能な速度が決まります。Wi-Fi は、2.4 ギガヘルツ (120 mm) UHFおよび 5 ギガヘルツ (60 mm) SHF無線帯域を最も一般的に使用しますが、新しい世代の標準では 6 ギガヘルツ SHF 帯域が使用されます。これらの帯域は複数のチャネルに分割されます。チャネルはネットワーク間で共有できますが、範囲内では、一度に 1 つのチャネルで送信できるのは 1 つの送信機だけです。

TP-Link AX1500 Wi-Fi 6ルーター

Wi-Fiの無線帯域は、見通しの良い場所での使用に最適です。壁、柱、家電製品などの一般的な障害物によって範囲が大幅に減少する可能性がありますが、混雑した環境における異なるネットワーク間の干渉を最小限に抑えるのに役立ちます。アクセスポイントの範囲は屋内で約20メートル（66フィート）ですが、屋外では最大150メートル（490フィート）の範囲を主張するアクセスポイントもあります。ホットスポットのカバレッジは、電波を遮る壁のある部屋1つほどの小さなものから、複数のアクセスポイントが重なり合い、それらの間でローミングが許可されている、数平方キロメートルに及ぶ大きなものまであります。時間の経過とともに、Wi-Fiの速度とスペクトル効率は向上しています。2025年現在、近距離で適切なハードウェア上で動作するWi-Fiの一部のバージョンは、23ギガビット/秒（ギガビット/秒）の速度を実現できます。[ 8 ]

歴史

1985年に米国連邦通信委員会が下した裁定により、ISM帯域の一部が米国内での通信に無許可で使用できるようになりました。[ 9 ]これらの周波数帯域には、電子レンジなどの機器で使用されている2.4GHz帯域も含まれており、干渉の影響を受けます。[ 10 ]

1991年、オランダのニューウェガイン市で、NCR社とAT&T社は802.11の前身となる規格を発明しました。 [ 11 ]これはWaveLANという名前でレジシステムでの使用を目的としていました。IEEE 802.11の議長を10年間務めたNCR社のヴィック・ヘイズ氏は、ベル研究所のエンジニアであるブルース・タッチ氏とともに、電気電子学会（IEEE）に標準規格の作成を依頼し、IEEE内で初期の802.11bおよび802.11a仕様の設計に携わりました。[ 12 ]二人はその後、Wi-Fi NOWの殿堂入りを果たしました。[ 13 ]

1989年、オーストラリアで科学者チームが無線LAN技術の研究を始めました。[ 14 ]無線ローカルエリアネットワーク（WLAN）のプロトタイプテストベッドは、1992年にオーストラリアのCSIRO （連邦科学産業研究機構）の無線物理学部門の研究者チームによって開発され、ジョン・オサリバンが率いました。[ 15 ] CSIROは1992年にWi-Fiの特許を申請しました。[ 16 ]

802.11プロトコルの最初のバージョンは1997年にリリースされ、最大2Mbpsのリンク速度を提供しました。これは1999年に802.11bに更新され、11Mbpsのリンク速度が可能になりました。

1999年に、Wi-Fiアライアンスは、ほとんどのIEEE 802.11製品が販売されているWi-Fi商標を保有する業界団体として設立されました。[ 17 ]

iBook G4にインストールされたApple AirPort Extreme

1999年にアップル社がiBookシリーズのノートパソコンにWi-Fiを採用したことで、大きな商業的躍進が起こりました。[ 11 ]これはWi-Fiネットワーク接続を提供する最初の量産品であり、アップル社はこれをAirPortとブランド化しました。[ 18 ]これは、標準規格の作成に協力した同じグループ、つまりルーセント社のヴィック・ヘイズ、ブルース・トゥッチ、シース・リンクス、リッチ・マッギンらとの共同作業でした。[ 19 ] [ 20 ]

2000年、CSIROに所属するオーストラリアの科学者グループであるRadiataが、Wi-Fiネットワークに接続されたチップに802.11a規格を初めて採用しました。[ 16 ]

Wi-Fiは、複数の異なる組織が保有する多数の特許を使用しています。 [ 21 ]オーストラリア、[ 22 ]米国[ 23 ]およびオランダ[ 24 ]は同時にWi-Fiの発明を主張しており、世界的に合意には至っていません。[ 25 ] [ 26 ] 2009年にオーストラリアCSIROは14のテクノロジー企業との特許和解の後、2億ドルを授与され、2012年には23の企業との訴訟の後、さらに2億2000万ドルが授与されました。[ 27 ] [ 28 ] [ 29 ]

2016年、CSIROのWLANプロトタイプテストベッドは、オーストラリア国立博物館で開催された「100の物体で見る世界の歴史」展へのオーストラリアの貢献として選ばれました。[ 15 ]

語源と用語

Wi-Fiという名称は、1999年8月から商業的に使用されており、[ 30 ]ブランドコンサルティング会社インターブランドによって考案された。Wi-Fiアライアンスはインターブランドに、「IEEE 802.11b Direct Sequence」よりも少しキャッチーな名称を作成するよう依頼した。[ 31 ] [ 32 ] Wi-Fiアライアンスの創設メンバーであるフィル・ベランジェによると、Wi-Fiという用語はインターブランドが提案した10個の名称のリストから選ばれたという。[ 31 ]インターブランドはWi-Fiロゴも作成した。陰陽のWi-Fiロゴは、製品の相互運用性の認定を示している。[ 33 ]この名称はWiFi、Wifi、wifiと表記されることが多いが、これらはWi-Fiアライアンスでは承認されていない。

Wi-Fiという名称は「Wireless Fidelity」の略称ではありません。[ 34 ] Wi - Fi Allianceは、ブランド名が作られた後しばらくの間、「The Standard for Wireless Fidelity」という広告スローガンを使用していました。 [ 31 ] [ 33 ] [ 35 ]また、Wi-Fi Allianceは一部の出版物で「Wireless Fidelity Alliance Inc.」とも呼ばれていました。[ 36 ]独立した関連団体であるIEEEは、ウェブサイトで「WiFiはWireless Fidelityの略称です」と述べています。[ 37 ] [ 38 ] Wi-Fiという名称が選ばれた理由の一つは、消費者が高忠実度や高品質を意味するHi-Fiに似ているからです。インターブランドは、消費者がこの名称をキャッチーだと感じ、この無線プロトコルが高忠実度であると認識してくれることを期待していました。[ 39 ]

Motorola Canopyなど、固定点向けのその他の技術は、通常、固定無線と呼ばれます。その他の無線技術としては、Zigbee、Z-Wave、Bluetooth、携帯電話規格などがあります。

Wi-Fi LANに接続するには、コンピュータに無線ネットワークインターフェースコントローラが搭載されている必要があります。コンピュータとインターフェースコントローラの組み合わせはステーションと呼ばれます。ステーションは1つ以上のMACアドレスによって識別されます。

Wi-Fiノードは、多くの場合、すべての通信がベースステーションを経由するインフラストラクチャモードで動作します。アドホックモードとは、アクセスポイントを経由せずにデバイス同士が直接通信するモードを指します。

サービスセットとは、特定の Wi-Fi ネットワークに関連付けられたすべてのデバイスのセットです。サービス セット内のデバイスは、同じ波長帯やチャネル上にある必要はありません。サービス セットは、ローカル、独立、拡張、メッシュ、またはそれらの組み合わせにすることができます。各サービス セットには、ネットワークを識別する 32 バイトのサービス セット識別子 (SSID) という識別子が関連付けられています。SSID は、ネットワークの一部であるデバイス内で設定されます。基本サービス セット (BSS) は、通常は同じアクセス ポイントに無線接続された、同じ無線チャネル、SSID、およびその他の設定を共有するステーションのグループです。[ 40 ] : 3.6 各 BSS は、 BSSIDと呼ばれる MAC アドレスによって識別されます。

認証

Wi-Fi認証ロゴ

IEEEは、機器の規格への適合性を試験していません。Wi -Fi Allianceは、相互運用性と下位互換性のための規格を確立・施行し、無線ローカルエリアネットワーク技術を促進するために1999年に設立されました。Wi-Fi Allianceは、 IEEEのIEEE 802.11規格に基づく技術にWi-Fiブランドの使用を義務付けています。Wi-Fi Allianceの会員で、製品が認証プロセスに合格したメーカーは、その製品にWi-Fiロゴを表示する権利を得ます。具体的には、認証プロセスでは、IEEE 802.11無線規格、WPAおよびWPA2セキュリティ規格、EAP認証規格への適合が求められます。認証には、オプションでIEEE 802.11ドラフト規格、統合デバイスにおける携帯電話技術との相互作用、セキュリティ設定、マルチメディア、省電力に関する機能のテストが含まれる場合があります。[ 41 ]

すべてのWi-Fiデバイスが認証を受けるわけではありません。Wi-Fi認証を受けていないからといって、必ずしも他のWi-Fiデバイスと互換性がないわけではありません。[ 42 ] Wi-Fiアライアンスは、 Super Wi-Fi [ 43 ]などの派生的な用語を認可する場合と認可しない場合があります。Super Wi-Fiは、米国連邦通信委員会（FCC）が米国のUHFテレビ帯域におけるネットワーク構想を説明するために作った造語です。[ 44 ]

バージョンと世代

Wi-Fiの世代
Gen. [ 45 ]IEEE規格 採用リンク速度（Mbit/s） RF（GHz）
2.4 5 6
— 802.111997 1～2 はい
— 802.11b1999 1～11 はい
— 802.11a6～54 はい
— 802.11g2003 はい
Wi-Fi 4802.11n2009 6.5～600 はいはい
Wi-Fi 5802.11ac2013 6.5～6,933[ b ]はい
Wi-Fi 6802.11ax2021 0.4～9,608はいはい
Wi-Fi 6Eはいはいはい
Wi-Fi 7802.11be2024 0.4～23,059はいはいはい
Wi-Fi 8 [ 46 ] [ 47 ] [ 48 ]802.11bn未定はいはいはい

機器は多くの場合、複数のバージョンのWi-Fiをサポートしています。通信するには、デバイスは共通のWi-Fiバージョンを使用する必要があります。バージョンは、動作する無線周波数帯、占有する無線帯域幅、サポートできる最大データレートなどによって異なります。一部のバージョンでは複数のアンテナを使用できるため、速度が向上し、干渉が低減されます

従来、機器にはIEEE規格の名称を用いてWi-Fiのバージョンが表記されていました。2018年、Wi-Fiアライアンスは、 Wi-Fi 4（802.11n）、Wi-Fi 5（802.11ac）、Wi-Fi 6（802.11ax）をサポートする機器を示すために、簡素化されたWi-Fi世代番号を導入しました。これらの世代は、以前のバージョンとの高度な後方互換性を備えています。アライアンスは、接続時にユーザーインターフェースに信号強度とともに世代レベル4、5、または6を表示できると述べています。[ 49 ] [ 50 ]

Wi-Fi に影響を与える最も重要な規格は、802.11a、802.11b、802.11g、802.11n ( Wi-Fi 4 )、802.11h、802.11i、802.11-2007、802.11–2012、802.11ac ( Wi-Fi 5 )、[ 50 ] 802.11ad、802.11af、802.11-2016、802.11ah、802.11ai、802.11aj、802.11aq、802.11ax ( Wi-Fi 6 )、[ 50 ] 802.11ay です。

用途

インターネット

2つの基本サービスセットで構成されるWiFi Wikipediaと呼ばれるサービスセットの例。クライアントは、ユーザーが明示的に2番目のネットワークに接続することなく、2つのBSS間を自動的にローミングします。

Wi-Fi技術は、インターネットに接続された1台以上のルーターのWi-Fi範囲内にあるデバイスに、ローカルネットワークとインターネットアクセスを提供するために使用できます。相互接続された1台以上のアクセスポイントのカバレッジは、数部屋程度の狭い範囲から数平方キロメートルに及ぶ広大な範囲まで拡張できます。より広い範囲をカバーするには、カバレッジが重複する複数のアクセスポイントが必要になる場合があります。例えば、ロンドンの無線メッシュネットワークでは、屋外公共Wi-Fi技術が効果的に利用されています。国際的な例としては、 Fonがあります。

Wi-Fiは、個人宅、企業、公共スペースでサービスを提供しています。Wi -Fiホットスポットは無料または商用で設置される場合があり、多くの場合、アクセスにはキャプティブポータルウェブページが使用されます。組織、愛好家、当局、そして空港、ホテル、レストランなどの企業は、顧客誘致や特定地域のビジネス促進を目的として、無料または有料のホットスポットを提供することがよくあります。ルーターは、多くの場合、デジタル加入者線モデムまたはケーブルモデムとWi-Fiアクセスポイントを統合しており、住宅やその他の建物に設置され、建物内でのインターネットアクセスを提供します。

同様に、バッテリー駆動のルーターには、モバイルブロードバンドモデムとWi-Fiアクセスポイントが内蔵されている場合があります。携帯電話データ通信事業者に加入すると、近くのWi-Fiステーションからインターネットに接続できるようになります。多くのスマートフォンにはこの種のモバイルホットスポット機能が内蔵されていますが、通信事業者によってはこの機能を無効にしたり、別途料金を請求したりする場合もあります。MiFiやWiBroなどのスタンドアロンデバイスもこの機能を提供しています。携帯電話モデムカードを搭載したノートパソコンの中には、モバイルインターネットWi-Fiアクセスポイントとして機能するものもあります。

先進国では、多くの伝統的な大学キャンパスで、少なくとも部分的にWi-Fiが提供されています。カーネギーメロン大学は、Wi-Fiブランドが存在する以前の1993年に、ピッツバーグキャンパスにWireless Andrewと呼ばれる最初のキャンパス全体にわたる無線インターネットネットワークを構築しました。[ 51 ] [ 52 ] [ 53 ]多くの大学が協力して、Eduroam国際認証インフラを通じて学生と職員にWi-Fiアクセスを提供しています。

市内全域

屋外Wi-Fiアクセスポイント

2000年代初頭、世界中の複数の都市が都市全体にわたるWi-Fiネットワークの構築計画を発表しました。成功例は数多くあり、2004年にはマイソール（Mysuru）がインド初のWi-Fi対応都市となりました。WiFiyNetという企業がマイソールにホットスポットを設置し、市全体と近隣のいくつかの村落をカバーしています。[ 54 ]

2005年、フロリダ州セントクラウドとカリフォルニア州サニーベールは、米国で初めて市全体で無料Wi-Fiを提供した都市となった（メトロファイ提供）。[ 55 ]ミネアポリスはプロバイダーに年間120万ドルの利益をもたらしている。[ 56 ]

2010年5月、当時のロンドン市長ボリス・ジョンソンは、2012年までにロンドン全域にWi-Fiを導入することを約束した。 [ 57 ]ウェストミンスターやイズリントンを含むいくつかの行政区では、 [ 58 ] [ 59 ]その時点で既に広範囲にわたる屋外Wi-Fiカバレッジが実現していた。

ニューヨーク市は2014年に、古い電話ボックスをデジタルキオスクに改造する市全体のキャンペーンを発表しました。LinkNYCと題されたこのプロジェクトは、公衆Wi-Fiホットスポット、高解像度スクリーン、固定電話として機能するキオスクのネットワークを構築しました。スクリーンの設置は2015年後半に始まりました。市政府は、時間をかけて7000以上のキオスクを導入し、最終的にLinkNYCを世界最大かつ最速の公営の政府運営Wi-Fiネットワークにすることを計画しています。[ 60 ] [ 61 ] [ 62 ] [ 63 ] [ 64 ]英国は国内の主要都市で同様のプロジェクトを計画しており、その最初の実施はロンドンのカムデン区です。[ 65 ]

韓国の首都ソウル市当局は、屋外公共スペース、主要道路、人口密集地などを含む市内1万箇所以上で無料インターネットアクセスを提供する計画を進めていた。ソウル市はKT、LGテレコム、SKテレコムにリース契約を締結する計画だった。3社は2015年に完了予定のこのプロジェクトに4,400万ドルを投資する予定だった。[ 66 ]

地理位置情報

Wi-Fi 測位システムは、 Wi-Fi ホットスポットの既知の位置を使用してデバイスの位置を特定します。[ 67 ] [ 68 ] [ 69 ]これは、信号干渉や衛星の取得速度が遅いなどの問題によりGPS が適していない場合使用されます。 [ 70 ]これには、アシスト GPS、都市ホットスポット データベース、屋内測位システムが含まれます。[ 71 ] Wi-Fi 測位は、信号強度 ( RSSI ) の測定とフィンガープリンティングに依存しています。[ 72 ] [ 73 ] [ 74 ] [ 75 ] SSIDや MAC アドレスなどのパラメーターは、アクセス ポイントを識別するために重要です。精度はデータベース内の近くのアクセス ポイントに依存します。信号の変動はエラーを引き起こす可能性がありますが、ノイズ フィルタリング技術によってこれを減らすことができます。精度が低い場合は、Wi-Fi データと地理情報および時間情報を統合することが提案されています。[ 76 ] [ 77 ]

IEEE 802.11mcで導入されたWi-Fi RTT機能は、往復時間測定に基づく測位を可能にし、RSSI方式よりも改良されています。[ 78 ] IEEE 802.11az規格は、地理位置情報の精度のさらなる向上を約束しています。[ 79 ] [ 80 ]

動き検知

Wi-Fiセンシングは、動き検知やジェスチャー認識などのアプリケーションで使用されます。[ 81 ]

動作原理

Wi-Fiステーションは、データパケット（様々なチャネルを介して無線で個別に送受信されるデータブロック）を相互に送信することで通信を行います。すべての無線と同様に、これは搬送波の変調と復調によって行われます。Wi-Fiのバージョンによって使用される技術が異なり、802.11bは単一搬送波で直接拡散スペクトルを使用し、802.11a、Wi-Fi 4、5、6は直交周波数分割多重方式を使用します。[ 82 ] [ 83 ]

チャネルは半二重方式で使用され[ 84 ] [ 85 ] 、複数のネットワークで時分割で共有できます。1台のコンピュータから送信されたパケットは、たとえその情報が1つの宛先に向けられたものであっても、そのチャネルにチューニングされたステーションによってローカルに受信されます。[ c ]ステーションは通常、自分宛てではない情報を無視します。[ d ]同じチャネルを使用するということは、データ帯域幅が共有されることを意味します。例えば、2つのステーションが同時に送信している場合、各デバイスの利用可能なスループットは半分になります。

他のIEEE 802 LANと同様に、ステーションにはグローバルに一意の48ビットMACアドレスがプログラムされています。[ e ] MACアドレスは、各データパケットの送信先と送信元の両方を指定するために使用されます。受信側は、送信を受信すると、宛先アドレスを使用して、その送信がステーションに関連するものか、それとも無視すべきものかを判断します。

衝突回避機能付きキャリア検知多重アクセス（CSMA/CA）と呼ばれる方式は、ステーションがチャネルを共有する方法を制御します。CSMA/CAでは、ステーションはチャネルがアイドル状態であると検知された場合にのみ送信を開始することで衝突を回避しようとしますが、 [ 86 ] [ 87 ]その後、パケットデータ全体を送信します。CSMA/CAでは、2つのステーションが同時にチャネルがアイドル状態であると検知し、同時に送信を開始する可能性があるため、衝突を完全に防止することはできません。衝突は、ステーションがチャネルで複数のステーションから同時に信号を受信したときに発生します。これにより送信データが破損し、ステーションが再送信を必要とする場合があります。データの損失と再送信によりスループットが低下し、場合によっては大幅に低下します。

波長帯

802.11規格は、Wi-Fi通信で使用するために、900MHz、2.4GHz、3.6GHz、4.9GHz、5GHz、6GHz、60GHz帯という、いくつかの異なる無線周波数範囲 を提供しています。[ 88 ] [ 89 ] [ 90 ]各範囲は多数のチャネルに分割されています。規格では、チャネルは帯域内で5MHz間隔で番号が付けられ（60GHz帯は2.16GHz間隔）、その番号はチャネルの中心周波数を示します。チャネルは5MHz間隔で番号が付けられていますが、送信機は通常少なくとも20MHzを占有し、規格では隣接するチャネルを結合してより広いチャネルを形成し、より高いスループットを実現することが認められています

各国は、これらの周波数帯域における許容チャネル、許容ユーザー、最大出力レベルについて独自の規制を適用しています。802.11b/g/nは2.4GHz帯を使用でき、米国ではFCC Part 15の規則と規制に基づいて運用されています。この周波数帯域では、電子レンジ、[ 10 ]コードレス電話、[ 91 ] Bluetoothなどの機器からの干渉を受ける場合があります。 [ 92 ]

スペクトルの割り当てと運用上の制限は世界的に一貫していません。オーストラリアとヨーロッパでは、2.4 GHz 帯域で米国で許可されている 11 チャネルに加えてさらに 2 チャネル (12、13) が許可されており、日本ではさらに 3 チャネル (12 ～ 14) が許可されています。

802.11a/h/j/n/ac/axは5GHz帯のU-NIIバンドを使用できます。このバンドは、世界の多くの地域で少なくとも23個の重複しない20MHzチャネルを提供します。これは、チャネル幅がわずか5MHzである2.4GHz帯とは対照的です。一般的に、周波数が低いほど到達範囲は広くなりますが、容量は小さくなります。5GHz帯は2.4GHz帯よりも一般的な建築材料によって吸収される割合が高く、通常は到達範囲が狭くなります。

802.11の仕様はより高いスループットをサポートするように進化し、プロトコルは帯域幅の利用効率が大幅に向上しました。さらに、追加チャネル用の帯域幅が利用可能な場合に、チャネルを集約してさらなるスループットを向上させる機能も追加されました。802.11nは、チャネルあたりの無線スペクトル帯域幅が802.11aや802.11g（20MHz）の2倍（40MHz）です。802.11nは、高密度なコミュニティにおける干渉を防ぐため、帯域幅を20MHzに制限するように設定できます。[ 93 ] 5GHz帯では、20MHz、40MHz、80MHz、160MHzのチャネルがいくつかの制限付きで許可されており、接続速度が大幅に向上しています。

2.4GHz Wi-Fiスペクトルの例
5GHz Wi-Fiスペクトルの例
このNetgear Wi-Fi ルーターには、2.4 GHz および 5 GHz スペクトル全体で 802.11 標準を送信するためのデュアルバンドが含まれており、MIMO をサポートしています。
Huawei 社のデュアルバンドセルラー 4G+ Wi-Fi モデム

通信スタック

汎用802.11フレーム

Wi-FiはIEEE 802プロトコルファミリーの一部です。データは802.11フレームに編成されます。これはデータリンク層ではイーサネットフレームと非常に似ていますが、アドレスフィールドが追加されています。MACアドレスは、LAN経由のルーティングにおけるネットワークアドレスとして使用されます。 [ 94 ]

Wi-Fi の MAC および物理層(PHY) 仕様は IEEE 802.11 で定義され、1 つ以上の搬送波を変調および受信して赤外線、および 2.4、3.6、5、6、60 GHz の周波数帯域でデータを送信します。これらはIEEE LAN/MAN 標準委員会 ( IEEE 802 ) によって作成および管理されています。標準の基本バージョンは 1997 年にリリースされ、その後多くの修正が行われています。標準および修正は、Wi-Fi ブランドを使用するワイヤレス ネットワーク製品の基礎となります。各修正は、標準の最新バージョンに組み込まれた時点で正式に取り消されますが、企業は製品の機能を簡潔に示すため、修正に基づいて販売する傾向があります。[ 95 ]その結果、市場では各修正が独自の標準になる傾向があります。

IEEE 802プロトコルファミリには、802.11に加えて、Wi-Fi向けの特別な規定があります。これは、イーサネットのケーブルベースのメディアは通常共有されないのに対し、無線ではすべての送信が、その無線チャネルを使用する範囲内のすべてのステーションによって受信されるためです。イーサネットのエラー率は基本的に無視できるほど低いですが、無線通信メディアは大きな干渉の影響を受けます。そのため、正確な送信が保証されず、配信はベストエフォート型の配信メカニズムとなります。このため、Wi-Fiでは、IEEE 802.2で規定されている論理リンク制御（LLC）が、Wi-Fiのメディアアクセス制御（MAC）プロトコルを採用し、上位レベルのプロトコルスタックに依存せずに再試行を管理します。[ 96 ]

インターネットワーキングの目的上、Wi-Fiは通常、インターネットプロトコルのインターネット層の下のリンク層[ f ]として階層化されます。つまり、ノードには関連付けられたインターネットアドレスがあり、適切な接続があれば完全なインターネットアクセスが可能になります。

モード

インフラストラクチャ

インフラストラクチャモードのWi-Fiネットワーク。印刷ジョブはコンピューターからAPを介してプリンターに送信されます

最も一般的に使用されるインフラストラクチャモードでは、すべての通信は基地局を経由します。ネットワーク内の通信においては、電波の使用量が増大しますが、基地局と通信可能な2つのステーションは基地局を介して通信できるという利点があり、隠れノード問題に関連する問題が軽減され、プロトコルが簡素化されます。

アドホックとWi-Fiダイレクト

Wi-Fiは、アクセスポイントを介さずに、あるコンピュータから別のコンピュータに直接通信することも可能にします。これはアドホックWi-Fi伝送と呼ばれます。アドホックネットワークには様々な種類があります。最も単純なケースでは、ネットワークノードは互いに直接通信する必要があります。より複雑なプロトコルでは、ノードはパケットを転送し、他のノードが移動していても、そのノードへの到達方法を追跡します。

アドホックモードは、 1996年にChai Keong Tohが取得した無線アドホックルーティングの特許[ 97 ]で初めて説明されました。この特許は、IBM ThinkPadのLucent WaveLAN 802.11a無線に実装され、1マイル以上の領域をカバーするノード数で動作しました。この成功はMobile Computing誌（1999年）[ 98 ]に掲載され、後にIEEE Transactions on Wireless Communications（2002年） [ 99 ]およびACM SIGMETRICS Performance Evaluation Review（2001年）[ 100 ]で正式に発表されました。

この無線アドホックネットワークモードは、ニンテンドーDSやプレイステーション・ポータブルなどの携帯型ゲーム機のマルチプレイヤービデオゲームで人気を博しています。また、デジタルカメラやその他の家電製品でも広く利用されています。一部のデバイスは、アドホック接続を利用してインターネット接続を共有し、ホットスポットや仮想ルーターとして機能することもできます。[ 101 ]

同様に、Wi-Fiアライアンスは、新しい検出およびセキュリティ手法を通じて、ファイル転送とメディア共有のためのWi-Fi Direct仕様を推進しています。 [ 102 ] Wi-Fi Directは2010年10月に開始されました。[ 103 ]

Wi-Fiを介した直接通信のもう一つのモードは、トンネルダイレクトリンクセットアップ（TDLS）です。これにより、同じWi-Fiネットワーク上の2つのデバイスがアクセスポイントを経由せずに直接通信できるようになります。[ 104 ]

複数のアクセスポイント

アクセスポイントは、ネットワークの存在を通知するためにビーコンフレームを送信します

拡張サービスセットは、同じSSIDとセキュリティ設定を持つ複数のアクセスポイントを配置することで形成されます。Wi-Fiクライアントデバイスは通常、そのサービスセット内で最も強い信号を提供できるアクセスポイントに接続します。[ 105 ]

ネットワーク内のWi-Fiアクセスポイントの数を増やすことで、冗長性、通信範囲の拡大、高速ハンドオーバーのサポート、そしてより多くのチャネルの使用やより小さなセルの定義によるネットワーク全体の容量増加が実現します。家庭や小規模オフィスのネットワークなどの小規模な実装を除き、Wi-Fi実装はシンアクセスポイントへと移行しており、ネットワークインテリジェンスの多くは集中型ネットワークアプライアンスに収容され、個々のアクセスポイントは単なるトランシーバーの役割に追いやられています。屋外アプリケーションではメッシュトポロジが使用される場合があります。[ 106 ]

パフォーマンス

Wi-Fiの動作範囲は、周波数帯域、変調方式、送信出力、受信感度、アンテナの利得と種類、環境における伝播および干渉特性などの要因によって異なります。距離が長くなると、速度は通常低下します

送信電力

携帯電話や類似の技術と比較して、Wi-Fi送信機は低電力デバイスです。一般的に、Wi-Fiデバイスが送信できる最大電力は、米国のFCC Part 15などの地域の規制によって制限されています。欧州連合における等価等方放射電力（EIRP）は20dBm（100mW） に制限されています 

しかし、Wi-Fiは、無線パーソナルエリアネットワーク（PNA）アプリケーションをサポートするために設計された他の規格と比較して、消費電力が高くなります。例えば、Bluetoothは1～100メートル（1～100ヤード）[ 107 ]と、はるかに短い伝播範囲を提供するため、一般的に消費電力が低くなります。Zigbeeなどの他の低消費電力技術は、伝播範囲は比較的長いものの、データレートははるかに低くなります。Wi-Fiの高消費電力は、一部のモバイルデバイスではバッテリー寿命に懸念材料となります。

アンテナ

取り外し可能なアンテナを備えた無線ルーターでは、アップグレードしたアンテナを取り付けることで通信範囲を向上できます。802.11bまたは802.11gに準拠したアクセスポイントで、標準の全方向性アンテナを使用した場合、通信範囲は0.1km程度になる場合があります。同じ無線機に外付けのセミパラボラアンテナ（利得15dB ）を取り付け、遠端に同様の受信機を設置すると、通信範囲は32kmを超える場合があります

利得定格（dBi）が高いほど、理論上の完全な等方性放射器から指向性アンテナへの偏りが大きくなり、より等方性アンテナの同等の出力電力と比較して、特定の方向への使用可能な信号の投射または受信範囲が広くなります。[ 108 ]例えば、100mW駆動の8dBiアンテナは、500mW駆動の6dBiアンテナと同等の水平方向の到達範囲を持ちます。これは、垂直方向への放射は通信に役立たないと仮定した場合です。

パラボラアンテナは指向性があり、全方向性アンテナよりもはるかに広い範囲をカバーできます。
テレビ受信に広く使用されている八木・宇田アンテナは、Wi-Fi 波長では比較的コンパクトです。
Gigabyte GC-WB867D-I ワイヤレスネットワークインターフェースコントローラーのアンテナ。シンプルな棒状のアンテナは全方向受信が可能で、受信範囲は比較的狭く、20メートル（ヤード）程度です。

MIMO（複数入力複数出力）

Wi-Fi 4以降の規格では、送信機と受信機に複数のアンテナを搭載できます。複数のアンテナにより、機器は同じ周波数帯域におけるマルチパス伝播を利用できるようになり、速度向上と通信範囲の2倍以上を実現できます。[ 109 ]

Wi-Fi 5規格は5GHz帯のみを使用し、マルチステーションWLANスループットは1ギガビット/秒以上、シングルステーションスループットは500Mbps以上を実現します。この規格は、マルチユーザーMIMOや4×4空間多重ストリームなどの複数の信号処理技術と、広いチャネル帯域幅（160MHz）を活用することで、ギガビットスループットを実現しています。

電波伝搬

Wi-Fi信号は通常、見通し内が最もよく機能しますが、信号は人工物と自然物の両方の構造物を通過したり、その周囲で吸収、反射、屈折、回折、減衰する可能性があります。Wi-Fi信号は、金属構造物（コンクリートの鉄筋、窓ガラスの低放射コーティングなど）、岩石構造物（大理石など）、水（植物に含まれるものなど） の影響を非常に強く受けます

一般的なWi-Fi周波数での電波伝搬は、特に木や建物の周りでは複雑な性質を持つため、アルゴリズムでは、送信機に関連する特定のエリアのWi-Fi信号強度を大まかにしか予測できません。[ 110 ]長距離Wi-Fiに関連するパフォーマンスは、より長いリンクが周囲の葉の上にある送信塔からの見通し線で動作することが一般的であるため、予測が容易です。

距離記録

距離記録（非標準機器使用）としては、2007年6月にベネズエラのエルマンノ・ピエトロセモリとエズラレッドがエル・アギラ山頂とプラティヨン山頂間で毎秒約3MBのデータ転送を行い、382km（237マイル）を記録。 [ 111 ]スウェーデン国立宇宙機関は、6ワットの増幅器を使用して上空の成層圏気球にデータを420km（260マイル）転送した。[ 112 ]

干渉

北米とヨーロッパのネットワーク計画における周波数割り当て。これらの周波数割り当てを使用することで、同一チャネル干渉および隣接チャネル干渉を最小限に抑えることができます
2.4GHz帯をはじめとする周波数帯では、送信機は複数のチャネルにまたがって動作します。重複するチャネルは、受信電力全体のうちわずかな割合でない限り、干渉の影響を受ける可能性があります。

Wi-Fi接続は、同じエリアに他のデバイスが存在するとブロックされたり、ネットワークスループットが低下したりする可能性があります。Wi-Fiプロトコルは、無線帯域幅を公平に共有するように設計されています。Wi-Fiデバイスと非Wi-Fiデバイス間の衝突を最小限に抑えるため、Wi-Fiはキャリアセンス多重アクセスと衝突回避（CSMA/CA）を採用しています。CSMA/CAでは、送信機は送信前に受信を行い、チャネル上で他のデバイスがアクティブになっていること、または隣接チャネルや非Wi-Fiソースからのノイズが検出された場合、パケットの送信を遅延させます。しかしながら、Wi-Fiネットワークは依然として隠れノード問題と露出ノード問題の影響を受けやすい状況にあります。[ 113 ]

標準速度の Wi-Fi 信号は、2.4 GHz 帯域で 5 つのチャネルを占有します。隣接チャネル干渉は、チャネルが重複することで発生することがあります。2 と 7 のように 5 以上異なる 2 つのチャネル番号は重複しません。チャネル 1、6、11 は、北米で重複しない3 つのチャネルの唯一のグループです。ただし、重複が重大かどうかは物理的な間隔によって異なります。送信機が少なくとも数メートル離れている場合、4 異なるチャネルの干渉はごくわずかで、チャネルを再利用する (同一チャネル干渉が発生する) よりもはるかに少ないです。[ 114 ]チャネル 13 が利用可能な欧州と日本では、チャネル 1、5、9、13 を802.11gと802.11nに使用することは実行可能であり、推奨されます。

しかし、複数の2.4GHz帯802.11bおよび802.11gアクセスポイントは、初期起動時にデフォルトで同じチャネルを設定するため、特定のチャネルの輻輳を引き起こします。Wi-Fi汚染、つまりエリア内のアクセスポイントの過剰な増加は、アクセスを妨げ、他のデバイスによるアクセスポイントの利用を妨害するだけでなく、アクセスポイント間の信号対雑音比（SNR）の低下を引き起こす可能性があります。これらの問題は、複数のWi-Fiアクセスポイントが設置されている大規模な集合住宅やオフィスビルなどの高密度エリアで問題となる可能性があります。[ 115 ]

2.4GHz帯を使用する機器には他にも[ 92 ]、電子レンジ、ISMバンド機器、防犯カメラ、Zigbee機器、Bluetooth機器、ビデオ送信機、コードレス電話、ベビーモニター、[ 116 ]、また国によってはアマチュア無線などがあり、これらはすべて大きな干渉を引き起こす可能性がある。また、自治体[ 117 ]や他の大規模な団体（大学など）が広いエリアをカバーしようとする場合にも問題となる。5GHz帯の一部では、場所によってはレーダーシステムからの干渉が発生することがある。これらの帯域をサポートする基地局は、レーダーをリッスンする動的周波数選択（DRS）を採用しており、レーダーが見つかった場合はその帯域でのネットワークを許可しない。

これらの帯域は、低出力の送信機であれば免許不要で、ほとんど制限なく使用できます。しかし、意図しない干渉はよく見られる一方で、故意に干渉を起こした（特に商業目的でこれらの帯域を地域的に独占しようとした）利用者には、高額の罰金が科せられています。[ 118 ]

スループット

IEEE 802.11の様々なレイヤー2バリアントは、それぞれ異なる特性を持っています。802.11のすべてのバリエーションにおいて、達成可能な最大スループットは、理想的な条件下での測定に基づいて、またはレイヤー2のデータレートに基づいて示されます。ただし、これは、少なくとも一方が有線インフラに接続され、もう一方が無線リンクを介してインフラに接続されている2つのエンドポイント間でデータが転送される一般的な展開には適用されません

これは通常、データ フレームが 802.11 (WLAN) メディアを通過して 802.3 (イーサネット) に変換されるか、またはその逆の変換が行われることを意味します。

これら2つのメディアのフレーム（ヘッダー）長の違いにより、アプリケーションのパケットサイズがデータ転送速度を決定します。つまり、小さなパケットを使用するアプリケーション（VoIPなど）は、オーバーヘッドの高いトラフィック（グッドプットが低い）のデータフローを生成します。

アプリケーション全体のデータレートに影響を与えるその他の要因としては、アプリケーションがパケットを送信する速度（つまりデータレート）と、無線信号を受信する際のエネルギーがあります。後者は、距離と通信デバイスの設定出力によって決まります。[ 119 ] [ 120 ]

同じ参照が添付のスループット グラフにも適用され、UDPスループット測定の測定値が表示されます。各グラフは、特定のパケット サイズ (小または大) および特定のデータ レート ( 10 kbit/s – 100 Mbit/s )での 25 回の測定の平均スループット (エラー バーはありますが、わずかな変化のためほとんど見えません) を示しています。一般的なアプリケーションのトラフィック プロファイルのマーカーも含まれています。このテキストと測定値はパケット エラーについては扱っていませんが、これに関する情報は上記の参照先に記載されています。次の表は、さまざまな WLAN (802.11) フレーバーを使用した同じシナリオ (これも同じ参照) での達成可能な最大 (アプリケーション固有) UDP スループットを示しています。測定ホストは互いに 25 メートル (ヤード) 離れており、損失はここでも無視されます。

2.4 GHz帯域を使用する 802.11g の Wi-Fi アプリケーション固有のパフォーマンス エンベロープのグラフィカル表現
2.4 GHz帯域で 40 MHz のチャネル幅を使用した 802.11n の Wi-Fi アプリケーション固有のパフォーマンス エンベロープのグラフィカル表現

ハードウェア

チェコ共和国の無線インターネットサービスプロバイダー（WISP）で広く使用されている、 U.FL - RSMAピグテールとR52 mini PCI Wi-Fiカードを備えた 組み込みRouterBoard 112
OSBRiDGE 3GN – 802.11nアクセスポイントとUMTS/GSMゲートウェイを 1 つのデバイスに統合

Wi-Fiは、ローカルエリアネットワーク（LAN）をワイヤレスで構築することを可能にします。また、屋外や歴史的建造物など、ケーブルを配線できない場所でも無線LANを利用できます。ただし、金属含有量の多い石材など、特定の素材で作られた建物の壁は、Wi-Fi信号を遮断する可能性があります。

Wi-Fiデバイスは短距離無線デバイスです。Wi-FiデバイスはRF CMOS集積回路（RF回路）チップ上に製造されています。[ 121 ]

2000年代初頭以降、メーカーはほとんどのノートパソコンに無線ネットワークアダプターを内蔵するようになりました。Wi-Fi用チップセットの価格は引き続き下落しており、Wi-Fiはますます多くのデバイスに搭載される経済的なネットワークオプションとなっています。[ 122 ]

競合する様々なブランドのアクセスポイントとクライアントネットワークインターフェースは、基本的なサービスレベルでは相互運用可能です。Wi-Fi Allianceによって「Wi-Fi Certified」と認定された製品は、下位互換性があります。携帯電話とは異なり、標準的なWi-Fiデバイスは世界中のどこでも動作します。

アクセス

Apple MacBookの802.11g対応AirPort Wi-Fiアダプタ

無線アクセスポイント（WAP）は、複数の無線デバイスを隣接する有線LANに接続します。アクセスポイントはネットワークハブに似ており、接続された無線デバイス間のデータ中継に加え、通常は1台の有線デバイス（多くの場合、イーサネットハブまたはスイッチ）に接続することで、無線デバイスが他の有線デバイスと通信できるようにします。

ワイヤレスアダプター

ワイヤレスネットワークインターフェースコントローラー Gigabyte GC-WB867D-I

ワイヤレスアダプターを使用すると、デバイスをワイヤレスネットワークに接続できます。これらのアダプターは、mini PCIe（mPCIe、M.2）、USB、ExpressCard、以前はPCI、Cardbus、PCカードなど、さまざまな外部または内部相互接続を使用してデバイスに接続します。2010年現在、ほとんどの新しいノートパソコンには、内蔵アダプターが内蔵されています

ルーター

無線ルーターは、無線アクセスポイント、イーサネットスイッチ、および統合されたWANインターフェースを介してIPルーティング、NAT、DNS転送を提供する内部ルーターファームウェアアプリケーションを統合しています。無線ルーターを使用すると、有線および無線イーサネットLANデバイスを、ケーブルモデム、 DSLモデム、光モデムなどの（通常は）単一のWANデバイスに接続できます。無線ルーターでは、主にアクセスポイントとルーターの3つのデバイスすべてを、1つの中央ユーティリティから設定できます。このユーティリティは通常、有線および無線LANクライアント、そして多くの場合オプションでWANクライアントにもアクセスできる統合Webサーバーです。このユーティリティは、AppleのAirPortのように、コンピュータ上で実行されるアプリケーションである場合もあります。AirPortは、macOSおよびiOSのAirPortユーティリティで管理されます。[ 123 ]

ブリッジ

無線ネットワークブリッジは、 Wi-Fi上のデータリンク層で2つのネットワークを接続し、単一のネットワークを形成する役割を果たします。主な規格はWDS（ ワイヤレス・ディストリビューション・システム）です

ワイヤレスブリッジは、有線ネットワークをワイヤレスネットワークに接続できます。ブリッジはアクセスポイントとは異なります。アクセスポイントは通常、ワイヤレスデバイスを1つの有線ネットワークに接続します。2台のワイヤレスブリッジデバイスを使用して、ワイヤレスリンクを介して2つの有線ネットワークを接続できます。これは、2つの別々の家の間など、有線接続が利用できない状況や、家庭用エンターテイメントデバイスなど、ワイヤレスネットワーク機能を持たない（ただし有線ネットワーク機能は持つ）デバイスで役立ちます。また、ワイヤレスブリッジを使用すると、有線接続をサポートするデバイスが、そのデバイスがサポートするワイヤレスネットワーク接続機能（外部ドングルまたは内蔵）よりも高速なワイヤレスネットワーク規格で動作できるようにすることもできます（たとえば、ワイヤレスGのみをサポートするデバイスで、ワイヤレスN速度（ブリッジとワイヤレスアクセスポイントを含む接続デバイスの両方の有線イーサネットポートでサポートされる最大速度まで）を有効にするなど）。デュアルバンドワイヤレスブリッジを使用すると、2.4GHzワイヤレスのみをサポートし、有線イーサネットポートを持つデバイスで5GHzワイヤレスネットワークの動作を有効にすることもできます。

リピーター

無線レンジエクステンダーまたは無線リピーターは、既存の無線ネットワークの範囲を拡張できます。戦略的に配置されたレンジエクステンダーは、信号エリアを拡大したり、L字型の廊下などの障害物を迂回して信号エリアを到達できるようにすることができます。リピーターを介して接続された無線デバイスは、ホップごとに遅延が増加し、利用可能な最大データスループットが低下する可能性があります。さらに、無線レンジエクステンダーを採用したネットワークを使用するユーザーが増えると、エクステンダーを採用したネットワーク内を1人のユーザーが移動する場合よりも、利用可能な帯域幅がより速く消費されます。このため、無線レンジエクステンダーは、Wi-Fi搭載タブレットを持つ1人のユーザーが、接続されたネットワーク全体の拡張部分と非拡張部分を組み合わせた部分を移動するような、トラフィックスループット要件が低いネットワークで最も効果的に機能します。また、チェーン内のいずれかのリピーターに接続された無線デバイスのデータスループットは、接続元と接続先の間のチェーン内の「最も弱いリンク」によって制限されますワイヤレス エクステンダーを使用するネットワークは、拡張ネットワークの一部に隣接し、拡張ネットワークと同じチャネルを占有する近隣のアクセス ポイントからの干渉によって劣化しやすくなります。

組み込みシステム

組み込みシリアル-Wi-Fiモジュール

セキュリティ規格であるWi-Fi Protected Setupは、グラフィカルユーザーインターフェースが制限された組み込みデバイスでも容易にインターネットに接続できるようにします。Wi-Fi Protected Setupには、プッシュボタン方式とPIN方式の2つの構成があります。これらの組み込みデバイスはIoT（モノのインターネット）とも呼ばれ、低消費電力でバッテリー駆動の組み込みシステムです。GainSpanなど、複数のWi-Fiメーカーが組み込みWi-Fi用のチップやモジュールを設計しています。[ 124 ]

ここ数年（特に2007年以降）、リアルタイムオペレーティングシステムを内蔵し、シリアルポート経由で通信可能なあらゆるデバイスをワイヤレスで接続できるシンプルな手段を提供する組み込みWi-Fiモジュールがますます普及しています。[ 125 ]これにより、シンプルなモニタリングデバイスの設計が可能になります。例えば、自宅で患者をモニタリングするポータブル心電図デバイスが挙げられます。このWi-Fi対応デバイスは、インターネット経由で通信できます。[ 126 ]

これらの Wi-Fi モジュールはOEMによって設計されているため、実装者は最小限の Wi-Fi 知識のみで自社製品に Wi-Fi 接続を提供できます。

2014年6月、テキサス・インスツルメンツは、オンボードWi-Fi専用MCUを搭載した初のARM Cortex-M4マイクロコントローラ、SimpleLink CC3200を発表しました。これにより、Wi-Fi接続機能を備えた組み込みシステムをシングルチップデバイスとして構築できるようになり、コストと最小サイズが削減されます。これにより、安価な一般機器に無線ネットワーク対応コントローラを組み込むことがより現実的になります。[ 127 ]

セキュリティ

無線ネットワークのセキュリティにおける主な問題は、イーサネットなどの従来の有線ネットワークと比較して、ネットワークへのアクセスが簡素化されていることです。有線ネットワークでは、建物へのアクセス（物理的に内部ネットワークに接続）または外部ファイアウォールの突破が必要です。Wi-Fiにアクセスするには、Wi-Fiネットワークの範囲内にいるだけで済みます。ほとんどのビジネスネットワークは、外部からのアクセスを禁止することで機密データやシステムを保護しています。ネットワークで暗号化が不十分または全く使用されていない場合、無線接続を有効にするとセキュリティが低下します。[ 128 ] [ 129 ] [ 130 ]

Wi-Fiネットワークルーターにアクセスした攻撃者は、問い合わせたDNSサーバーが応答する前に応答を偽造することで、ネットワークの他のユーザーに対してDNSスプーフィング攻撃を開始することができます。[ 131 ]

安全確保の方法

不正なユーザーを阻止するための一般的な対策として、SSIDブロードキャストを無効にしてアクセスポイント名を隠すことが挙げられます。これは一般ユーザーに対しては有効ですが、クライアントからのSSIDクエリに対してSSIDが平文でブロードキャストされるため、セキュリティ対策としては効果がありません。別の方法としては、既知のMACアドレスを持つコンピュータのみをネットワークに接続できるようにするという方法がありますが[ 132 ] 、盗聴を企む者は、許可されたアドレス を偽装することでネットワークに接続できる可能性があります。

Wired Equivalent Privacy（WEP）暗号化は、偶発的なスヌーピングから保護するために設計されましたが、もはや安全とは考えられていません。AirSnortやAircrack -ngなどのツールは、WEP暗号化キーを迅速に復元できます。[ 133 ] WEPの脆弱性を考慮し、Wi-Fi AllianceはTKIPを使用するWi-Fi Protected Access（WPA）を承認しました。WPAは、通常はファームウェアのアップグレードによって古い機器でも動作するように特別に設計されています。WEPよりも安全ですが、WPAにも既知の脆弱性があります。

高度暗号化規格（Advanced Encryption Standard）を用いたより安全なWPA2は2004年に導入され、ほとんどの新しいWi-Fiデバイスでサポートされています。WPA2はWPAと完全に互換性があります。[ 134 ] 2017年には、WPA2プロトコルに欠陥が発見され、KRACKと呼ばれる鍵再生攻撃が可能になりました。[ 135 ] [ 136 ]

WIFI:S:Wikipedia;T:WPA;P:Password1!;;を使用して Wi-Fi 接続を自動化するQRコード。

2007年にWi-Fiに追加された機能「Wi-Fi Protected Setup（WPS）」に欠陥があり、WPAおよびWPA2のセキュリティを回避できました。2011年時点で唯一の解決策はWi-Fi Protected Setupを無効にすることでしたが[ 137 ] 、必ずしもそれが可能であるとは限りません。

仮想プライベートネットワークは、 Wi-Fiネットワーク、特に公衆Wi-Fiネットワークを介して伝送されるデータの機密性を向上させるために使用できます。[ 138 ]

Wi-Fiスキームを使用したURIは、SSID、暗号化タイプ、パスワード/パスフレーズ、SSIDの非表示の有無を指定できるため、ユーザーはQRコードなどのリンクをたどって、手動でデータを入力することなくネットワークに参加できます。[ 139 ] MeCardのような形式は、AndroidおよびiOS 11以降でサポートされています。[ 140 ]

  • 共通フォーマット：WIFI:S:<SSID>;T:<WEP|WPA|blank>;P:<PASSWORD>;H:<true|false|blank>;
  • サンプルWIFI:S:MySSID;T:WPA;P:MyPassW0rd;;

データセキュリティリスク

Wi-Fi アクセスポイントは通常、デフォルトで暗号化なし（オープン）モードに設定されています。初心者ユーザーは、すぐに使えるゼロ設定デバイスの恩恵を受けられますが、このデフォルトではワイヤレスセキュリティが有効にならず、LAN へのオープンなワイヤレスアクセスが提供されます。セキュリティを有効にするには、ユーザーがデバイスを設定する必要があります。通常はソフトウェアのグラフィカルユーザーインターフェイス（GUI）を使用します。暗号化されていない Wi-Fi ネットワークでは、接続デバイスがデータ（個人情報を含む）を監視および記録できます。このようなネットワークは、 VPNやHypertext Transfer Protocol over Transport Layer Security（HTTPS） などの他の保護手段を使用することによってのみ保護できます。

従来の無線暗号化規格であるWired Equivalent Privacy（WEP）は、正しく設定されていても簡単に破られることが示されています。2003年にデバイスで利用可能になったWi-Fi Protected Access（WPA）暗号化は、この問題を解決することを目的としていました。2004年に承認されたWi-Fi Protected Access 2（WPA2）は、強力なパスフレーズを使用することで安全であるとされています。2003年版のWPAは、2004年にWPA2に置き換えられて以来、安全とはみなされていません。

2018年にWPA3がWPA2の代替として発表され、セキュリティが強化されました。[ 141 ] 6月26日に展開されました。[ 142 ]

ピギーバッキング

ピギーバッキングとは、自分のコンピュータを別のコンピュータの無線接続の範囲内に持ち込み、加入者の明示的な許可や承諾なしにそのサービスを利用することで、無線インターネット接続にアクセスすることです

802.11が普及し始めた当初は、無線コミュニティネットワークを育成するために、範囲内の誰もが利用できるオープンアクセスポイントを提供することが推奨されていました。[ 143 ]特に、人々は平均してダウンストリーム帯域幅のほんの一部しか使用していないためです。

他人のアクセスポイントを娯楽目的で伐採したりマッピングしたりする行為は、ウォードライビング（ウォードライブ）として知られるようになりました。実際、多くのアクセスポイントは、無料サービスとして利用できるように、意図的にセキュリティがオフにされています。このような方法でインターネット接続へのアクセスを提供することは、利用規約またはインターネットサービスプロバイダー（ISP）との契約に違反する可能性があります。これらの行為はほとんどの法域で制裁の対象にはなりませんが、法律や判例は世界各地で大きく異なります。利用可能なサービスを説明する落書きを残すという提案は、ウォーチョーキング（ウォーチョーキング）と呼ばれていました。[ 144 ]

ピギーバックは意図せずして発生することがよくあります。技術に詳しくないユーザーは、アクセスポイントのデフォルトの「安全でない」設定を変更しない可能性があり、オペレーティングシステムは利用可能な無線ネットワークに自動的に接続するように設定できます。アクセスポイントの近くでノートパソコンを起動したユーザーは、目に見える兆候もなくコンピュータがネットワークに接続していることに気付くかもしれません。さらに、あるネットワークに接続しようとしていたユーザーが、信号がより強い別のネットワークに接続してしまう可能性もあります。他のネットワークリソースの自動検出（DHCPおよびZeroconfを参照）と組み合わせると、無線ユーザーは接続先を探す際に、機密データを誤った中間者に送信してしまう可能性があります（中間者攻撃を参照）。例えば、ウェブサイトがTLSを使用しないプレーンHTTPなどの安全でないプロトコルを使用している場合、ユーザーが誤って安全でないネットワークを使用してウェブサイトにログインし、その結果、ログイン認証情報が傍受者によって入手可能になる可能性があります。

セキュリティ保護されていないアクセス ポイントでは、権限のないユーザーがワイヤレス アクセス ポイントのラベルからセキュリティ情報 (工場出荷時に設定されたパスフレーズまたは Wi-Fi Protected Setup PIN) を取得し、この情報を使用して (または Wi-Fi Protected Setup プッシュボタン方式で接続して)、不正なアクティビティや違法なアクティビティを実行する可能性があります。

社会的側面

無線インターネットアクセスは社会に深く根付いており、社会の機能をさまざまな形で変化させています

発展途上国への影響

2017年の時点で、世界の半分以上の人々がインターネットにアクセスできず、[ 77 ]発展途上国の農村部で顕著である。先進国で導入されている技術は、多くの場合高価でエネルギー効率が悪い。このため、発展途上国ではローテクのネットワークが使用され、太陽光発電のみで維持できる再生可能エネルギー源が頻繁に導入され、停電などの中断に強いネットワークが構築されている。例えば、2007年にはペルーのカボ・パントーハとイキトスの間に450キロメートル（280マイル）のネットワークが構築され、すべての機器はソーラーパネルのみで稼働している。[ 77 ]これらの長距離Wi-Fiネットワークには、主に2つの用途がある。孤立した村の住民にインターネットアクセスを提供することと、孤立したコミュニティに医療を提供することである。後者の例では、イキトスの中央病院と遠隔診断を目的とした15の医療拠点を接続している。[ 77 ]

仕事の習慣

カフェや公園などの公共スペースでWi-Fiを利用できることで、特にフリーランサーはリモートワークが可能になります。Wi-Fiのアクセスしやすさは、仕事場を選ぶ上で最も重要な要素ですが（75%の人がWi-Fiを提供している場所を、提供していない場所よりも選ぶと回答）、[ 72 ]ホットスポットの選択には他の要素も影響します。これらの要素は、書籍などのリソースへのアクセスしやすさ、職場の場所、同じ場所で他の人と出会うことによる社会的な側面など、多岐にわたります。さらに、公共の場で働く人が増えることで、地元企業の顧客が増え、地域経済の活性化につながります。

さらに、同じ調査では、ワイヤレス接続によって仕事中の移動の自由度が高まることも指摘されています。自宅でもオフィスでも、ワイヤレス接続によって異なる部屋やエリア間を移動することが可能になります。一部のオフィス（特にニューヨークのシスコシステムズオフィス）では、従業員に専用のデスクはなく、ノートパソコンをWi-Fiホットスポットに接続することで、どのオフィスからでも仕事ができるようになっています。[ 72 ]

住宅

インターネットは生活に欠かせないものとなっています。2016年現在、アメリカの世帯の81.9%がインターネットにアクセスできます。[ 145 ]さらに、ブロードバンドを利用しているアメリカの世帯の89%は、無線技術を介して接続しています。[ 146 ]アメリカの世帯の72.9%はWi-Fiを利用できます

Wi-Fiネットワークは、住宅やホテルのインテリアの配置にも影響を与えています。例えば、建築家は、クライアントがホームオフィスとして1部屋だけを希望するのではなく、暖炉の近くで仕事をしたり、複数の部屋で仕事をしたりできるようにしたいと考えていると述べています。これは、建築家が設計した部屋の使い方に関する既存の考えと矛盾しています。さらに、一部のホテルでは、Wi-Fiの電波がより強いため、宿泊客が特定の部屋に滞在することを好むと指摘しています。[ 72 ]

健康上の懸念

世界保健機関（WHO）は、「基地局や無線ネットワークからのRF電磁場への曝露による健康影響は予想されない」と述べているが、他のRF発生源による影響に関する研究を推進していると指摘している。[ 147 ] WHOの国際がん研究機関（IARC）は後に、無線周波数電磁場（EMF）を「ヒトに対しておそらく発がん性がある（グループ2B）」に分類したが[ 148 ]（「因果関係は信頼できると考えられるが、偶然性、偏り、交絡を合理的な確信を持って排除できない場合に使用されるカテゴリ」）[ 149 ] 、この分類はWi-Fiネットワークではなく、携帯電話の使用に関連するリスクに基づいていた。

英国の健康保護庁は2007年に、1年間Wi-Fiにさらされると「20分間の携帯電話通話と同じ量の放射線を浴びる」と報告した。[ 150 ]

電磁波過敏症を訴えた725人を対象とした研究のレビューでは、「電磁波過敏症はEMFの存在とは無関係であることが示唆されているが、この現象についてはさらなる研究が必要である。」[ 151 ]

代替手段

さまざまなユースケースにおいて、Wi-Fiの代替となる無線技術がいくつかあります

代替案としては、「新しい配線は不要」、既存のケーブルを再利用するというものがあります。

Wi-Fi の代替として有効な、コンピュータ ネットワーク用の いくつかの有線テクノロジ:

参照

説明文

  1. ^ Wi-Fiアライアンスの創設メンバーによると、「Wi-Fi」には拡張された意味はなく、単にこの技術をより記憶に残る名称として選ばれたとのことです。この名称選定直後に作成されたWi-Fiアライアンスの資料の一部には「ワイヤレス・フィデリティ」という表現が使用されていましたが、すぐに削除されました。 [ 2 ]
  2. ^ 802.11acは5GHz帯での動作のみを規定しています。2.4GHz帯での動作は802.11nで規定されています。
  3. ^つまり、すべての listenプロパティは、共有メディア Wi-Fi のセキュリティ上の弱点です。Wi-Fi ネットワーク上のノードは、必要に応じて回線上のすべてのトラフィックを盗聴できるためです。
  4. ^無差別モードに設定されない限り。
  5. ^場合によっては、アダプタの交換時にアドレスの変更を回避するため、またはローカルに管理されたアドレスを使用するために、工場で割り当てられたアドレスを上書きできます。
  6. ^リンク層は、 OSI モデルの物理層とデータリンク層に相当します。

参考文献

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