Transcript ユビキタス社会を支える無線LAN活用の有効性 ～社会生活を豊かにする

この事業は、競輪の補助金を受けて実施します。
ユビキタス社会を支える無線LAN活用の有効性
～社会生活を豊かにする無線ネットワークの活用を考える～
神奈川総合産業高校 島崎 朝彦
株式会社 内田洋行
All Rights Copyright Reserved (C) UCHIDA YOKO Co.,LTD 2006
1時限目
All Rights Copyright Reserved (C) UCHIDA YOKO Co.,LTD 2006
無線LANとは
パソコンとLANを無線でつなぐ
有線ネットワーク
無線ネットワーク
身近にあるものの例 ： ホットスポット
4
All Rights Copyright Reserved (C) UCHIDA YOKO Co.,LTD 2006
無線LANを利用した製品例
無線対応プロジェクタ
【松下電器社製 TH-L712NTJ】
無線対応プリンタ
【HP社製 PSC 2550 】
無線対応ネットワークカメラ
【HP社製 PSC 2550 】
All Rights Copyright Reserved (C) UCHIDA YOKO Co.,LTD 2006
無線対応ゲーム機
【SONY社製 PSP】
【任天堂社製 ニンテンドーDS】
無線対応メディアプレーヤー
【I・O・DATA社製 AVel LinkPlayer 】
無線対応ポット
【象印社製 i-POT 】
5
無線LANの歴史概略
1990年
1995年
1990年
IEEE802.11
委員会発足
1994年
IrDAの規格を
802.11のPHY
（物理層）規格の
1つに採用
2000年
1997年
IEEE802.11
標準化
1999年
IEEE802.11
b、
IEEE802.11
a
標準化
・ALTAIR
・WaveLAN
が製品化
2005年
2001年
IEEE802.11g
標準化
2006年
IEEE802.11n
標準化予定
2003年
IEEE802.11n
標準化検討開始
1993年
IrDA発足
1999年
業界団体として
WECAが発足
2001年
Wi-Fi Alliance
に改称
出典：http://www.atmarkit.co.jp/fnetwork/rensai/ieee04/01.htmｌ
All Rights Copyright Reserved (C) UCHIDA YOKO Co.,LTD 2006
6
無線LANの歴史①
1980年代末 無線LANの製品登場
当時はまだマニアの代物といった色合いが強く、年間でも数千台程度の販売量し
かなかった。
理由としては次の４つが大きい。
速度が遅い
互換性がない
価格が高い
大きい
最大１Mbps程度
各メーカーの規格でばらばらであったため、
異なるメーカー同士の製品を使用した通信が行えなかった
１台10万円以上
アンテナ部分が今より一回り大きく、
ノートパソコンに挿入すると突出が目立ち、持ち運びに大変不便
であった
出典：http://www.dion.ne.jp/service/bb/musenlan/what/standard.html
All Rights Copyright Reserved (C) UCHIDA YOKO Co.,LTD 2006
7
無線LANの歴史②
1997年 統一規格の誕生
1997(平成9)年に標準化され、翌年にはISO規格に盛り込まれた。
各社ばらばらであった規格を、IEEE（米国電気電子技術者協会）が中心となり、
「 IEEE802.11 」 という高速無線LANに関する規格を策定。
これにより、この規格に準拠することで異なるメーカー間でも通信が可能となった。
具体的には、物理層に赤外線を使うタイプと2.4GHz帯の電波(世界的に免許の
要らない電波帯域 )を使うタイプの2種類を規定している。電波でも2種類の方式、
直接連鎖スペクトラム拡散(DSSS: Direct Sequence Spectrum Spread)と、周
波数ホッピングスペクトラム拡散(FHSS: Frequency Hopping Spectrum
Spread)が規定されている。
IEEE802.11
メディア
赤外線
電波
電波
波長/周波数
850nm～950nm
2.4GHz
2.4GHz
伝送方式
赤外線方式
（IR)
周波数ホッピング・
スペクトラム拡散方式
（FHSS）
直接シーケンス・
スペクトラム拡散方式
（DSSS）
最高通信速度
1～2Mbps
1～2Mbps
1～2Mbps
出典：http://dictionary.rbbtoday.com/cgi-bin/image/gif/fig1457-1.html
All Rights Copyright Reserved (C) UCHIDA YOKO Co.,LTD 2006
8
無線LANの歴史③
1999年 IEEE802.11a、IEEE802.11bの策定
＜802.11a＞
5.2GHz帯の無線で最高速度約54Mbpsの通信を行う規格。
日本では、5.150G～5.250GHz帯しか許可されていない。
2002年から対応製品が登場した。
使用する周波数を動的に変更して混信のないチャネルを自動的に選択する
DCS(Dynamic Channel Selection)技術を採用。
IEEE802.11a
メディア
電波
周波数
5.2GHz
伝送方式
直交周波数分割多重方式（OFDM）
最高通信速度
54Mbps
最高実効速度
20～25Mbps
周波数干渉
◎
通信距離
△
透過性
△
コスト
高価
出典：http://www.dion.ne.jp/service/bb/musenlan/what/standard.html
All Rights Copyright Reserved (C) UCHIDA YOKO Co.,LTD 2006
9
無線LANの歴史④
1999年 IEEE802.11a、IEEE802.11bの策定
＜802.11b＞
従来の「IEEE802.11」規格では2Mbpsだった通信速度が一気に5倍以上に改善
された規格。
2.4GHｚ帯を使用し、11Mbpsの速度で50m～100mの距離にある端末の間で通
信を行なうことができる。
単に「無線LAN」と言った場合にはこの規格のことを指す場合が多い。
IEEE802.11b
メディア
電波
周波数
2.4GHz
伝送方式
コンプリメンタリー符号キーイング方式（CCK）
最高通信速度
11Mbps
最高実効速度
4～5Mbps
周波数干渉
△
通信距離
◎
透過性
◎
コスト
安価
出典：http://www.dion.ne.jp/service/bb/musenlan/what/standard.html
All Rights Copyright Reserved (C) UCHIDA YOKO Co.,LTD 2006
10
無線LANの歴史⑤
2001年 IEEE802.11gの策定
＜802.11g＞
IEEE802.11ａの通信速度とIEEE802.11bの安定性・透過性・通信距離を可能とし
た規格。
IEEE802.11bと同じ2.4GHｚ帯を使用しているため、802.11bとの相互通信可能。
最高通信速度はIEEE 802.11aと同じ54Mbpsであるが、2.4GHz帯は「混雑した」
周波数帯であるため、実際の転送速度は802.11aよりも遅くなるといわれている。
IEEE802.11g
メディア
電波
周波数
2.4GHz
伝送方式
直交周波数分割多重方式（OFDM）
最高通信速度
54Mbps
最高実効速度
20～25Mbps
周波数干渉
△
通信距離
◎
透過性
◎
コスト
安価
出典：http://www.dion.ne.jp/service/bb/musenlan/what/standard.html
All Rights Copyright Reserved (C) UCHIDA YOKO Co.,LTD 2006
11
電波・電磁波の安全性
現在の電波、電磁波の安全性はどう？
現在通信や放送等に使用している電波は、可視光線（光）と同様に物質の原子を
電離させるほどのエネルギーを持っていない電磁波（非電離放射線）の１つである。
電離放射線（Ｘ線やγ線）のように、物質の原子を電離させる作用はないが、電波に
よる影響を懸念する声が絶たない。
電波・電磁波に対する総務省の発表
①電波の安全利用のための基準 「電波防護指針」
電波が人体に与える影響について、全世界で５０年以上研究を行い、安全を考慮
した基準が策定された。
ＷＨＯやＩＣＮＩＲＰ等の国際機関をはじめ国際的に、この基準値を満たせば人間の
健康への安全性が確保されるという考え。
また、ＷＨＯは平成１２年６月に、これまでの調査結果では、携帯電話端末及び基
地局から放射される電波の暴露により、がんの誘発促進は考えにくく、その他の影
響についても健康への明らかな重大性はないこと等を発表する。
出典：http://www.tele.soumu.go.jp/j/ele/body/index.htm
All Rights Copyright Reserved (C) UCHIDA YOKO Co.,LTD 2006
12
電波・電磁波の安全性
現在の電波、電磁波の安全性はどう？
＜電波・電磁波に対する総務省の発表＞
②関係法令による基準の遵守の義務づけ
総務省では関係法令により、無線局の開設者に電波の強さに対する安全施設を
設けることや、携帯電話端末等を製造するメーカ等に、電波の人体吸収量の許容値
を守ることを義務づけている。
③電波の生体影響に関する研究推進
電波の強さが①で策定した基準値を満足していれば電波が人体に悪い影響を与
えることはない、というのが国際的にも共通認識となっているが、
総務省では平成９年より、関係省庁や医学及び工学の専門家等との協力の下、
「生体電磁環境研究推進委員会」を開催している。
その委員会では、医学・生物学の専門家と高精度な暴露評価を行う工学の専門
家が密接に連携し、公正かつ中立的に、電波の生体安全性評価に関する研究・
検討を総合的に実施している。
出典：http://www.tele.soumu.go.jp/j/ele/body/index.htm
All Rights Copyright Reserved (C) UCHIDA YOKO Co.,LTD 2006
13
無線LANを構築するためには何が必要か
アクセスポイント
アンテナ
【アイコム社製 AP-5100】
無線LANカード
【BUFFARO社製 WLE-DA】
無線LANアダプタ
【I・O・DATA社製 WN-B11/PCMH】
【ネットギア社製 WG111T 】
【アイコム社製 SU-50W 】
パソコン
【ノートパソコン】
【デスクトップパソコン 】
14
All Rights Copyright Reserved (C) UCHIDA YOKO Co.,LTD 2006
無線LANに接続するしくみ
無線LANに接続するしくみ
① ※
6チャネルでSSIDを含んだ
ビーコン（信号）を発信
【アクセスポイントの設定】
SSID：abc
チャネル：6
②
同じSSIDを含んだビーコンを探し、
どのチャネルから流れているかを
見つける
【無線アダプタの設定】
SSID：abc
③
見つけたアクセスポイントが使
う6チャネルで通信する
※SSIDとは、Service Set Identifierの略称であり、無線LANにおけるアクセスポイントの識別子。
出典：http://e-words.jp/w/SSID.html
All Rights Copyright Reserved (C) UCHIDA YOKO Co.,LTD 2006
15
無線LANに接続するしくみ
認証して無線LANへ接続するしくみ
②
パソコンからの認証情報を
送る
【認証サーバ】
【アクセスポイント】
④
認証の可否を通知
③
認証の可否を通知
【パソコン】
①
認証するための情報を送
る
16
All Rights Copyright Reserved (C) UCHIDA YOKO Co.,LTD 2006
無線LANを構築するためには何が必要か
無線通信制御機
OR
【アクセスポイント 】
【アンテナ 】
＜必要設定項目＞
・SSID
・規格
・チャネル
・セキュリティ
無線クライアント機
OR
【 無線内蔵
ノートパソコン】
OR
【ノートパソコン】
＋
【無線LANアダプタ】
【デスクトップパソコン】
＋
【無線LANアダプタ】
＜必要設定項目＞
・SSID
・セキュリティ
17
All Rights Copyright Reserved (C) UCHIDA YOKO Co.,LTD 2006
無線LANに接続するしくみ
SSIDについて
無線LANのグループ名。
アクセスポイントと端末間の通信は、SSIDを基準に行う。
※
アクセスポイントはSSIDの情報を含んだビーコンを発し、
端末は登録したSSIDと同じSSIDを発する
アクセスポイントを探し、通信を行う。
SSID：abc
同じSSIDのアクセスポイントであれば、
通信
アクセスポイントが変わっても接続ができる。
SSID：abc
SSID：abc
通信
※ビーコンとは、アクセスポイントから一定間隔で送信するパケットのことです。
出典：http://www.iodata.jp/support/product/wn-g54_r2/wng54r2/htm/setup10.htm
All Rights Copyright Reserved (C) UCHIDA YOKO Co.,LTD 2006
18
無線LANに接続するしくみ
チャネルについて
通信するための通路。
無線LANでは、ある周波数帯域を複数のチャネルに分割して利用する。
IEEE802.11bでは1～14チャネル、IEEE802.11gでは1～13チャネルが使える。
チャネルは相互に重なりあっているため、
複数のアクセスポイントで隣り合ったチャネルを使うと
干渉が起き、伝送効率が落ちてしまう。
一般的に、十分なスループットを確保するには
5～6チャネル離す方がよいと言われている。
2チャネル
離すチャネル数に伴う平均スループットの変化
2401
離した
チャネル数
1ch
5.7
2ch
5.8
3ch
2406
6チャネル
周波数（MHｚ）
22MHｚ
6.1
4ch
8.6
5ch
17.0
0.0
5.0
10.0
15.0
20.0
平均伝送速度（Mbps）
All Rights Copyright Reserved (C) UCHIDA YOKO Co.,LTD 2006
出典：無線LAN＆セキュリティ超入門：
日経NETWORK編、日経BP社、2006
19
無線LANに接続するしくみ
規格について
米国技術標準化団体IEEE（Institute of Electrical and Electronics Engineers）に
よって承認されている無線に関する規格。現在、主な規格は３つ存在している。
使用する環境、無線ＬＡＮ機器、コストなどによって、使用する規格を決定する。
1台のアクセスポイントに２つの規格を設定し、通信状況によって使用する規格を変
更してくれる機器もある。
規格
IEEE802.11a
IEEE802.11b
IEEE802.11g
周波数帯
5.2GHz
2.4GHz
2.4GHz
最高通信速度
54Mbps
11Mbps
54Mbps
最高実効速度
20～25Mbps
4～5Mbps
20～25Mbps
周波数干渉
◎
△
△
11b互換性
×
－
◎
通信距離
△
◎
◎
透過性
△
◎
◎
屋外使用
×（認可制）
◎
◎
コスト
高価
安価
安価
出典：http://www.dion.ne.jp/service/bb/musenlan/what/standard.html
All Rights Copyright Reserved (C) UCHIDA YOKO Co.,LTD 2006
20
無線LANに接続するしくみ
セキュリティについて
無線LANは電波を用いた通信であるため、電波が届く範囲であればどこでもデータ
を受信できる。
その反面、不正なアクセスをされてしまう可能性がある。
そのため、利用する時にはセキュリティを意識し、設定を行わなくてはならない。
方式としては大きく３つのグループに分けられる。
方式
概要
例
ユーザ認証
方式
アクセスポイントへのアクセスを
許可/不許可する方式。
SSID、APステルス、ANY拒否、
MACアドレスフィルタリング、WPA、
IEEE802.11x、Radiusサーバ
暗号化方式
無線LANで通信するデータを
暗号化する方式。
WEP、TKIP、AES、WPA
その他
－
覗き見防止、送信出力強度、
11b接続拒否モード、電源OFF機能
出典：http://www2.elecom.co.jp/network/wireless-lan/security.html
All Rights Copyright Reserved (C) UCHIDA YOKO Co.,LTD 2006
21
無線LANに接続するしくみ
電波が届く範囲について
無線が届く範囲は、アクセスポイントと端末の間で、一般的に
・屋外では500ｍ程度
・屋内では100ｍ程度
と言われている。
距離が遠くなれば通信速度が遅くなり、間に障害物があればその分通信距離や速
度に影響が出る。
障害物による影響の受けやすさ
障害物の素材によって、
通信速度に影響が出る。
影響度
障害物例
小
・木材
・化学素材（パーティションなど）
・窓ガラス
中
・人
・水（水槽の水など）
・ブロック
大
・コンクリート（床や壁など）
極大
・金属（鉄筋コンクリート
・玄関の扉・防火壁など）
出典：http://www.dion.ne.jp/service/bb/musenlan/what/connection_speed.html
All Rights Copyright Reserved (C) UCHIDA YOKO Co.,LTD 2006
22
＜実習＞電波測定実習
アクセスポイントの電波を測定してみよう！
＜測定するポイント＞
①802.11aと802.11gの電波の飛び方はどう違うか？
②間に障害物があると、電波の強さはどう変わるのか？
③電波はどのくらい外にも漏れるのか？
①
②
③
802.11a
802.11g
23
All Rights Copyright Reserved (C) UCHIDA YOKO Co.,LTD 2006
＜実習＞無線LAN構築実習
ネットワークを使えるように端末を設定する
①接続したいアクセスポイント（ネットワーク）と同じネットワークになるよう、
IPアドレス、サブネットマスクなどを設定する
（※ネットワークによっては、DHCPからIPアドレスを取得する場合や
デフォルトゲートウェイ、DNSも設定する場合がある）
②接続したいアクセスポイントの情報を端末に設定する
・SSID
・暗号化方式
・ネットワークキー
など
（※アクセスポイントの設定に応じて、
端末に設定する項目も変化する）
アクセスポイント情報
【SSID】 cec2006
【暗号化】 WEP（64）
【キー】 1234567890
③WEBサーバに接続し、無線LANにつながることを確認する
WEBサーバアドレス ： http://192.168.1.10/
24
All Rights Copyright Reserved (C) UCHIDA YOKO Co.,LTD 2006
無線LANと有線LANの違い
無線LANと有線LANはどのように違うか
①物理的な面 （ケーブルの有無）
②技術的な面 （ネットワーク接続方法、データ伝送速度、ネットワークの安定性）
③金銭的な面 （導入時のコスト、導入後のコスト）
無線LANのいいところ、わるいところ
無線LAN
①
物理的な
面
有線LAN
いいところ
わるいところ
いいところ
わるいところ
・つまづくケーブルがな
く、安全
・自由な場所でネット
ワークを利用できる
・ネットワークへの接
続経路を目視で確
認できない
・ネットワークへの接続経
路を目視で確認できる
・ケーブルにつまづく危険
性がある
・固定の場所でしかネット
ワークを利用できない
・伝送速度が無線よりも速
く、安定したネットワーク
を使用できる
・大容量のデータ転送も可
能
・導入時の機器コストが無
線よりもかからない
②
技術的な
面
ー
・伝送速度が有線よ
りも遅く、ネットワー
クも安定しない
・大容量のデータ転
送には向かない
③
金銭的な
面
・導入後、教室レイアウ
ト変更の度に配線変
更コストがかからない
・導入時の機器コス
トが有線よりもかか
る
ー
・導入後、教室レイアウト
変更の度に配線変更の
コストがかかる
25
All Rights Copyright Reserved (C) UCHIDA YOKO Co.,LTD 2006
無線LANと有線LANの使い分け
普通教室での利用（パソコン10台程度）
パソコン教室での利用
無線LAN
有線LAN
教室内を自由に歩き回ったり、レイアウト変更
の多い普通教室には無線LANが便利で安全
大容量データの通信や一斉通信が行われる
パソコン教室には十分な帯域を持つ有線
LANが適している
有線LAN
電波干渉が起きてしまう場合や大容量データ
の通信を行う場合は有線LANが適している
体育館と校舎間の接続
無線LAN
屋外配線となる場合、簡単に安価で接続が可
能となる
有線LAN
体育館と校舎間の距離やそれによる通信速
度が低い場合は有線LANが適している
26
All Rights Copyright Reserved (C) UCHIDA YOKO Co.,LTD 2006
参考資料・URL
＜参考資料＞
・無線LAN＆セキュリティ超入門：日経NETWORK編、日経BP社、2006
・絶対わかる！LAN超入門：日経NETWORK編、日経BP社、2003
＜参考URL＞
・http://www.atmarkit.co.jp/fnetwork/rensai/ieee04/01.htmｌ
・http://www.dion.ne.jp/service/bb/musenlan/what/history.html
・http://www.dion.ne.jp/service/bb/musenlan/what/standard.html
・http://www.dion.ne.jp/service/bb/musenlan/what/connection_speed.html
・http://www2.elecom.co.jp/network/wireless-lan/security.html
・http://dictionary.rbbtoday.com/cgi-bin/image/gif/fig1457-1.html
・http://www.iodata.jp/support/product/wn-g54_r2/wng54r2/htm/setup10.htm
・http://e-words.jp/w/SSID.html
・http://www.tele.soumu.go.jp/j/ele/body/index.htm
27
All Rights Copyright Reserved (C) UCHIDA YOKO Co.,LTD 2006