Wi-Fi（無線LAN）
電波で機器をネットワーク接続する無線LANの規格
📌Wi-Fiとは
Wi-Fi（ワイファイ）とは、電波を使ってケーブルなしで機器をネットワークに接続する無線LAN（＝無線でつなぐ構内ネットワークのこと）の規格です。中身は IEEE 802.11（アイトリプルイー はちまるにいいち）という国際標準で定められており、Wi-Fi はその規格に対応した製品どうしが正しくつながることを保証するブランド名にあたります。
家庭やオフィスでは、アクセスポイント（＝親機。Wi-Fiルータとも呼ぶ）が中心にあり、インターネット回線とは有線でつながっています。そこから先のスマートフォン・ノートPC・プリンタなどの端末は、電波（無線）で親機につながる仕組みです。1台の親機に複数の端末が同時に接続できます。
身近な例で考えると、ラジオ放送局と受信機の関係に似ています。放送局（親機）が電波を飛ばし、その電波が届く範囲にある受信機（端末）なら誰でも受け取れます。ケーブルでつなぐ必要がないので、部屋の中を自由に移動しながら使えるのがWi-Fiの最大の利点です。
📡規格別の特徴
Wi-Fi の規格は 802.11 の後ろに付くアルファベットで区別します。新しい規格ほど最大速度が速く、後発の規格は古い規格とも通信できる（下位互換）ように作られています。
| 規格 | 世代名 | 周波数帯 | 最大速度 | 策定年 |
|---|---|---|---|---|
| 802.11b | — | 2.4GHz | 11Mbps | 1999 |
| 802.11a | — | 5GHz | 54Mbps | 1999 |
| 802.11g | — | 2.4GHz | 54Mbps | 2003 |
| 802.11n | Wi-Fi 4 | 2.4/5GHz | 600Mbps | 2009 |
| 802.11ac | Wi-Fi 5 | 5GHz | 6.9Gbps | 2014 |
| 802.11ax | Wi-Fi 6 | 2.4/5GHz | 9.6Gbps | 2019 |
規格を時系列で見ると次の流れになります。
・802.11b / a / g：初期の規格。最大 11〜54Mbps（メガビット毎秒）と現在では低速
・802.11n（Wi-Fi 4）：複数のアンテナを束ねる技術で最大 600Mbps まで高速化
・802.11ac（Wi-Fi 5）：5GHz帯に特化し最大 6.9Gbps（ギガビット毎秒）の大幅高速化
・802.11ax（Wi-Fi 6）：最大 9.6Gbps。多数の端末が同時につないでも混雑しにくいよう改良
覚えづらい 802.11n / ac / ax という呼び名は分かりにくいため、後から Wi-Fi 4 / 5 / 6 という世代番号が付けられました。数字が大きいほど新しく速い、と覚えると整理しやすいです。なお表の速度はあくまで理論上の最大値で、実際の通信速度は電波状況や接続台数によってこれより遅くなります。
📶周波数帯の違い
Wi-Fi が使う電波の「周波数帯」（＝電波の通り道となる帯域のこと）には主に 2.4GHz帯と 5GHz帯の2種類があります。GHz（ギガヘルツ）は電波が1秒間に振動する回数を表す単位で、この値によって電波の性質が変わります。
2つの周波数帯には次のような違いがあります。
・2.4GHz帯：電波が遠くまで届き、壁などの障害物にも強い。ただし速度は遅めで、電子レンジやBluetooth機器も同じ帯域を使うため電波が混雑して干渉しやすい
・5GHz帯：高速で安定し、他の機器との干渉が少ない。ただし障害物に弱く、届く距離が短い
身近な例で考えると、2.4GHzは「低い声」、5GHzは「高い声」のようなものです。低い声は壁の向こうまで響きやすい一方、高い声は近くではよく聞こえても遠くや壁の向こうには届きにくい──電波もこれと同じ性質を持ちます。802.11n / ax（Wi-Fi 4 / 6）は両方の帯域に対応しており、状況に応じて自動で使い分けます。
📌SSIDとWi-Fiセキュリティ
スマートフォンのWi-Fi設定画面に出てくる「ネットワーク名」が SSID（Service Set Identifier＝サービスセット識別子）です。親機が自分のネットワーク名を電波に乗せて周囲に知らせており、端末はその名前を一覧から選んで接続します。
なぜパスワード（セキュリティ）が必要なのか。Wi-Fiは電波を使うため、電波が届く範囲にいる人なら誰でも受信できてしまいます。パスワードなしでは見知らぬ人が無断で接続したり、通信内容を盗み見たりできてしまいます。そこで、接続時に暗号化（＝通信内容を第三者が読めない形に変換すること）とパスワード認証を組み合わせて守ります。
・WEP：古い規格。暗号が弱く、簡単に解読されるため現在は使わない
・WPA2：現在広く使われている標準的な暗号方式
・WPA3：WPA2の改良版。より強固な暗号を使う最新規格
身近な例で考えると、郵便ポストに鍵をかけるようなものです。ポスト（電波）の前を誰でも通れますが、鍵（パスワード）を持っている人だけが中を取り出せるわけです。上の図のように、正しいパスワードを持った端末だけが暗号化された通信路で親機とつながれます。
📌なぜWi-Fiは有線より遅くなるのか
有線LANとWi-Fiの最大の違いは、通信路を独占できるかどうかです。有線LANはケーブルを1本の専用通路として使えますが、Wi-Fiは「電波という1つの空間を複数の端末が共有する」ため、どうしても混雑が起きやすくなります。
Wi-Fiが遅くなる主な原因は次のとおりです。
・電波の干渉：電子レンジやBluetooth（ワイヤレスイヤホン等）も2.4GHz帯の電波を使う。信号が混ざって通信が不安定になる
・距離と障害物：親機から遠いほど電波が弱まり速度が落ちる。壁（特にコンクリートや金属）は電波を大きく減衰させる
・同時接続数：1台の親機につながる端末が多いほど、限られた電波帯域を分け合うため1台あたりの速度が低下する
身近な例で考えると、1本の廊下（電波帯域）を全員で通ろうとするとすれ違いが大変になるのと同じです。有線は「一人専用の個室廊下」、Wi-Fiは「みんなが使う大廊下」のイメージです。上の図で解説した通り、干渉が少ない5GHz帯に切り替えると速度が改善するのはこのためです。
