今どきのWi-Fi (2023年版)

Wi-Fi ルーターを買い替えたい

最近iPhoneが「オタクのWi-Fi、セキュリティ激弱っすよ？」といってつないでくれなかったりする現象が発生してたのと、たまにルーター自体がおかしくなっちゃったりすることがあったので買い替えしたいなーと思ったのがきっかけでしたが、なんかいろいろ複雑になってない？ということで調べてみました。

Wi-Fiの規格

IEEEが決めたのがIEEE 802.11なんちゃらというやつ。

Wi-Fi Allianceという業界団体が決めたのがWi-Fi なんちゃらというやつ。

Wi-Fi 6Eってのは6GHzを使うから干渉がなくて快適やでーってことなんですね。ちゃんと知ってるの802.11gまでだなぁ。あかん。

プロトコル	プロトコル新名称	通信速度	周波数帯
IEEE 802.11ax	Wi-Fi 6E	9.6Gbps	6GHz
IEEE 802.11ax	Wi-Fi 6	9.6Gbps	2.4GHz / 5GHz
IEEE 802.11ac	Wi-Fi 5	6.9Gbps	5GHz
IEEE 802.11n	Wi-Fi 4	600Mbps	2.4GHz / 5GHz
IEEE 802.11g	-	54Mbps	2.4GHz
IEEE 802.11a	-	54Mbps	5GHz
IEEE 802.11b	-	11Mbps	2.4GHz
IEEE 802.11	-	2Mbps	2.4GHz

参考:

Wi-Fiがつながる通信規格 | バッファロー (buffalo.jp)

Wi-Fi 6E 到来！分かりやすく解説します | バッファロー (buffalo.jp)

電波帯

2.4GHz帯は障害物に強い。昔からあるから対応している機器が多い。遠くまで飛ぶ。一方でユーザーが多いから遅い（干渉が結構ある。Bluetoothも電子レンジも2.4GHz帯）。

5GHz帯はユーザーがあんまりいないから干渉に強い。さらに早い。一方で障害物に弱いから飛ばない。

6GHz帯は多分5GHz帯とそう変わらない。ただし、いろんなWi-Fiが使ってる5GHz帯と違って干渉があんましない。あとは気象レーダーとかが5GHzを使っていて、これを優先させる仕組みがある（DFS; Dyamic Frequency Selection）らしいが、6GHz帯にはこれがない。またデータリンクの観点からいうと5GHzと比較してチャネル数が2本から3本に増えてるそうで、これも快適に通信できる理由だそう（参考：Wi-Fi 6E 到来！分かりやすく解説します | バッファロー (buffalo.jp)）。

SSID

SSID (Service Set Identifier) って要はAPの名前ですが、これって基本的には2.4GHz帯と5GHz帯それぞれで設定できるようになってるらしいです。なので、多くのWi-Fiルーターでは2つSSIDが設定できるようになっているとのこと。電波帯が同じであれば、機器のCapabilityに応じてより早く通信できるプロトコルで通信するように勝手に接続するんでしょうね、と思ったらこちらで書いてありました。

一方で、SSIDを2.4GHz帯、5GHz帯でまとめて都合の良い方でルーター側で適当に選択して接続するスマートコネクト（バンドステアリング）という機能や、用途によってSSIDを分けたいからめっちゃたくさんSSID立てさせてよ！という方向けのマルチSSIDというものもあるらしい。まぁ暗号化方式もそれぞれで設定できるから、Guest用に開放したりとかそれはそれでいいんかもですね。

セキュリティの規格

わかってしまえばそんなに難しくないです。セキュリティもIEEEが策定していて、IEEE802.11iで定義されているようです。通信方式のプロトコルからは独立しているので、変な話802.11gとかで最新のWPA3とかを使うこともできるはずですが、まぁルーター側でそれを許していないでしょう。

表にしました。上に行くほど新しく、より強度も強いものになってます。調べて驚いたのが、Wi-Fiのセキュリティ、全部共通鍵方式で守られてます。まぁ、いいのか。

プロトコル	認証方式	その他
WPA3 Wi-Fi Protected Access Version 3	WPA3 Personal (WPA3-SAE) WPA3 Enterprise (WPA3-EAP)	WPA3より機能強化されてるらしい。認証方式としてPSKをやめてパスワードと乱数を使って楕円曲線暗号によって認証する。SAE; Simultaneous Authentication of Equalsを導入。EnterpriseでもCSNA; Commercial National Security Algorismを採用してるらしい。
WPA2 Wi-Fi Protected Access Version 2	WPA2 Personal (WPA2-PSK) WPA2 Enterprise	AESを暗号化方式として採用。一方で互換性確保のためにTKIPを使えるようにしたWPA2 (TKIP) も存在するけど使ったらセキュリティ的に弱くなる。認証方式はWPAを踏襲。
WPA Wi-Fi Protected Access	WPA Personal (WPA-PSK) WPA Enterprise	TKIP (Temporal Key Integrity Protocol) による動的な暗号鍵変更アルゴリズムで強度を強めた。WPA Personal (WPA-PSK)ではPSK; Pre-Shared Keyで本人かどうか確認、WPA Enterpriseでは認証サーバーを使って端末毎に異なるパスフレーズで認証する。
WEP Wired Equivalent Privacy	なし	実は802.11の中で定義されていた。

この辺がわかりやすいです。

What is Wi-Fi Protected Access (WPA)? - Definition from WhatIs.com (techtarget.com)

【2023年版】Wi-Fiセキュリティの新常識！思わぬ被害に遭わないためにチェックすべき5つのポイント　 - INTERNET Watch (impress.co.jp)

その他の話

まとめました。

メッシュWi-Fi: 要は中継機。Wi-Fi Allianceが仕様策定したんで利用が広がってますとのこと。
IPv6対応無線ルーター: よくわかんないですが、IPv6で直接グローバル側に接続できるかどうかの違いのようです。PPPoP (Point-to-Point Protocol over Ethernet) とIPoE (Internet Protocol over Ethernet)で後者はIPv6だけ、つまりIPoEに対応していれば早いぞということみたいです。こことかこことかがわかりやすいです。
ビームフォーミング: 特定の方向の電波を強めたり弱めたりすることで通信距離を伸ばしたり感度を向上させたりする技術。802.11ac (Wi-Fi 5) / 802.11ax (Wi-Fi 6) では標準であるらしい。
MU-MIMO: Multi User MIMOのこと。MIMOが送信側・受信側双方で複数のアンテナを使って送受信を行って速度を上げようとする仕組み (SU-MIMO)。これだと1対1での通信になってしまうので、送信側のアンテナ数を増やして複数の機器と同時にMIMOしようとしたのがMU-MIMOとのこと。ビームフォーミングとも強く関連してますな。こちらも参照のこと。
DLNA: Digital Living Network Alliance。家庭内で動画とか画像とかをShareしてみようぜーっていう仕組み。これに対応しているルーターかどうか、ってことでしょうね。