Wi-Fi

概要

Wi-Fiとは、電波を用いた無線通信により近くにある機器間を相互に接続し、構内ネットワーク(LAN)を構築する技術。本来は無線LAN規格のIEEE 802.11シリーズの認証プログラムの名称だが、「無線LAN」の同義語のように扱われることが多い。

LAN（Local Area Network）は室内や建物内、あるいは屋外でそれに準じる数十メートル程度までの比較的狭い範囲内の機器を相互に接続するコンピュータネットワークで、屋内のコンピュータとインターネットの接続、オフィス内のコンピュータ間の接続、家庭内のデジタル機器間の接続などで広く普及している。

従来は集線装置を介して各機器を通信ケーブルで接続するイーサネット（Ethernet）などの有線LANが主流だったが、同じ機能を無線通信で実現する無縁LANが登場し、ケーブルを取り回す必要のない手軽さから広く受け入れられた。また、スマートフォンやタブレット端末など携帯型の情報機器のネットワーク接続手段の一つとしても標準的に用いられている。

無線LANの標準規格としてIEEE 802.11および後継の諸規格が発行されているが、機器の相互運用性を確保・保証するため、業界団体の「Wi-Fi Allianceワイファイアライアンス」が接続試験を行い、認定された機器に「Wi-Fi」ブランドの利用を許可している。「Wi-Fi CERTIFIED」マークのある機器はメーカーが異なっても相互に通信することができる。

接続形態

Wi-Fiの通信は「アクセスポイント」（AP：Access Point）と呼ばれる据え置き型の中継装置を中心に各機器が接続され、機器間の通信はAPを介して行う接続形態が一般的となっている。これを「インフラストラクチャーモード」という。

無線はケーブル接続と異なり送受信対象を物理的に指定したり制限することが難しいため、周囲の機器は各APに設定されたSSIDと呼ばれる固有の識別名を用いてAPを識別する。利用者は近隣にあるAPのSSIDの一覧の中から適切なものを選択して（あるいはSSIDを直接入力・指定して）接続を申請する。

また、APが無くても少数の機器（通常は二台）間であれば相対で通信することができる「アドホックモード」および、改良版の「Wi-Fi Direct」も用意されており、携帯機器と周辺機器の接続などで用いられることがある。

屋内設置用のAPはWi-Fi通信機能の他にイーサネットケーブルの差込口（ポート）を持っているものもあり、インターネットなどに有線で接続することができる。APにルータ機能を統合した「Wi-Fiルータ」もあり、家庭用やモバイル回線中継用（モバイルルータ）としてよく用いられる。

伝送規格

規格名	制定年	周波数帯	最高速度
IEEE 802.11	1997年	2.4GHz帯	2Mbps
IEEE 802.11a	1999年	5GHz帯	54Mbps
IEEE 802.11b	1999年	2.4GHz帯	11Mbps
IEEE 802.11g	2003年	2.4GHz帯	54Mbps
IEEE 802.11n	2009年	2.4/5GHz帯	600Mbps
IEEE 802.11ac	2014年	5GHz帯	6.9Gbps
IEEE 802.11ax	2019年	2.4/5GHz帯	9.6Gbps

無線によるデータ伝送の方式を規定した伝送規格には、標準化団体IEEEの802.11委員会が策定した規格が用いられている。これまで数年おきにより高速な新しい規格が発表されてきた。

1997年に発表された最初のIEEE 802.11標準は、2.4GHz（ギガヘルツ）帯の電波で2Mbps（メガビット毎秒）をデータ通信が可能だったが、本格的な普及が始まったのは1999年に発表されたIEEE 802.11a（5GHz/54Mbps）およびIEEE 802.11b（2.4GHz/11Mbps）からである。

2003年にはIEEE 802.11g（2.4GHz/54Mbps）、2009年にはIEEE 802.11n（2.4および5GHz/600Mbps）、2014年にはIEEE 802.11ac（5GHz/6.93Gbps）、2019年にはIEEE 802.11ax（2.4および5GHz/9.6Gbps）が策定され、近年は急激に通信速度が向上している。

実際の機器はこれらのうち前後数世代に対応しているものが主流で、製品パッケージの「Wi-Fi CERTIFIED」ロゴに「a/b」「b/g」「a/b/g/n」のように対応規格が記載されている。「ac」規格からは番号が導入され、「ac」が「Wi-Fi 5」、一世代前の「n」が「Wi-Fi 4」、一世代後の「ax」が「Wi-Fi 6」などとなっている。

セキュリティ

機器や回線に物理的に接触する必要がある有線通信と異なり、無線では電波が壁を透過するなどして利用場所の外にまで広がり、それを誰が受信しているか直接知る手段は無いため、一般的な使用法でも傍受や不正接続への備えが不可欠となる。

Wi-Fiでは利用者の認証や通信の暗号化についての技術仕様として「WPA」（Wi-Fi Protected Access）および後継の「WPA2」「WPA3」を定めており、多くの機器が標準で対応している。家庭など小規模環境向けの「WPA-Personal」と、企業や学校など大規模環境向けの「WPA-Enterprise」がある。

接続時の認証方式としては、事前にAPと機器の間で同じパスフレーズ（長いパスワード）を設定して照合する「WPA-PSK」（Pre-Shared Key）方式がよく用いられるが、WPA-EnterpriseではIEEE 802.1X標準に基づくRADIUS認証サーバを利用する方式なども選択できる。通信の暗号化には共通鍵暗号の有力な標準規格である「AES」（Advanced Encryption Standard）を採用し、一定の通信量ごとに暗号鍵を切り替えるなどして盗聴を防止する。

「無線LAN」と「Wi-Fi」

一般に利用されている無線LANのほとんどはWi-Fiだが、本来「無線LAN」とは無線通信を用いて構築されたLANの総称であり、Wi-Fi以外にもBluetoothやZigBeeなど他方式により構築されたネットワークも形式的には含まれると考えることもできる。

また、本来「Wi-Fi」は無線LAN機器がIEEE 802.11シリーズ規格に準拠していることを示すブランド名で、Wi-Fi Allianceの登録商標だが、一般には「無線LAN」「IEEE 802.11シリーズ規格」「Wi-Fi」はほとんど同義語のように捉えられている。

なお、IEEE 802.11シリーズの仕様を採用していてもWi-Fi Allianceによる認定を受けていない機器もあり、規格の完全な準拠や他メーカー製品との相互接続などは保証されない。著名な例では任天堂の携帯ゲーム機「ニンテンドーDS」などが知られる。

この記事の著者 ： (株)インセプト IT用語辞典 e-Words 編集部
1997年8月より「IT用語辞典 e-Words」を執筆・編集しています。累計公開記事数は1万ページ以上、累計サイト訪問者数は1億人以上です。学術論文や官公庁の資料などへも多数の記事が引用・参照されています。