無線LAN

この記事は マスタリングTCP/IP　入門編（第6版）を読んだメモです。

Local Area Network.
100メートル程度の、建物内は十分カバーするレベルの範囲を対象とする。

規格定義たち

IEEE802.11

無線LANプロトコルの物理層＋MAC層（データリンク層の一部）の規格定義。
これを礎にしたあらゆる関連規格があるのだ。（802.11aとかそんなかんじ。802.11jでは日本での4.9GHz-5GHzの通信規格を指すぞ。）

「IEEE802.11」と言うと、

• 規格の総称を指す場合
  • 802.11*シリーズみたいな感じ
• 無線LANのひとつの通信方式を指す場合
  • 802.11*シリーズの中でも802.11を指す

の2つがあるため注意。

関連規格の礎としての仕様

• MAC層ではイーサネットと同じMACアドレスが使われる
• CSMA/CA方式でアクセスする
• 無線の基地局を立て、基地局を介して通信する

memo CSMA/CA方式

無線LANだって有限。媒体共有型のネットワークだ。ということで↓の手順で衝突回避する方式がCSMA/CA方式。

1. Carrier Senseを使ってアイドル状態を確認
2. バックオフ（ランダム時間）の間待つ
3. データ送信開始

802.11という通信方式としての仕様

• 物理層で電波か赤外線を使う
• 1Mbps or 2Mbpsを実現する
  • 802.11b/g/a/nより遅いのでおはなしにならない

IEEE802.11b,IEEE802.11g

• 2.4GHz帯の無線LAN
  • 電子レンジとかも使うので生活する中で干渉がおきやすい
• 最大11Mbps, 54Mbps
• 30~50m程度
• CSMA/CA方式
• 基地局を介する

IEEE802.11a

• 5GHz帯を物理層とする無線LAN
• 最大54Mbps
• 先述のIEEE802.11b/gとは互換性がない

IEEE802.11n

• MIMOで高速化したIEEE802.11a/g
  • MIMO = 複数のアンテナを同期させて通信する技術
• 物理層は2.4GHz or 5GHz帯
• 状況に合わせて使う帯域幅を変更して最大600Mbpsを生み出す

IEEE802.11ac

• MU-MIMOによってギガビットスループットする激速規格
  • 80MHzは必須とする
  • IEEE802.11nよりもさらに帯域を増やす
• 物理層は5GHz帯のみ
• 第1世代と第2世代があるよ

ここまでは伝送速度の改善に目を向けた規格たち

IEEE802.11ax

• Wi-Fi6と呼ばれるもの
• 平均スループットに注目した規格
  • 接続端末が高密度になる場面で周波数の利用効率を高めたい
• 物理層は2.4GHz or 5GHz
• 変調方式1024QAMに対応して速度を向上
  • QAM = Quadrature Amplitude Modulation(直角位相振幅変調)
• OFDMAを使用して周波数の割り当てをより効率的に
• 8ストリームのMU-MIMOで同接数を増やし、アップリンク/ダウンリンクどちらでもMU-MIMOを使用する
• 最大9.6Gbps

「Wi-Fi」とは

特定の仕様、規格そのものを指すのではなくて、
IEEE802.11規格を満たしていることに対してつけられたブランド名。

つまり「Wi-Fiの機械」というものはなくて、「IEEE802.11規格をちゃんと満たしていると認定された無線LAN機器」というのが正しい。

注意点

無免許帯域

無線LANが使うのは無免許で使える周波数帯域。
そのため狭くて干渉しやすい。

広く自由に繋がれるためのもの

つまり届く範囲ならみんな受信できるので盗聴、改ざんされうる。
対策も取られているが、破られることもある。
対策としては今はWPA2が主流。WPA3も使われてきてる。

WPA2

WPA = Wi-Fi Protected Access + IEEE802.1i
AESベースの暗号化プロトコルを用いた規格。

WPA3

WPA2の拡張。

• WPA3-Personal
  • SAEでパスワードベースの認証を強化
  • SAE = Simultaneous Authentication of Equals
• WPA3-Enterprize
  • 192ビットセキュリティモードでさらに強化