無線LANの規格と暗号化方式【備忘録-応用情報技術者試験対策 #8】

※ 本記事では、応用情報技術者試験に向けて私が勉強したことを備忘録的にまとめておきたいと思います。基本情報技術者試験の内容と重複しているものもあります。なお、記事の投稿順に意味はないので、気にしないでもらえればと思います。

はじめに
IEEE
無線LANの規格一覧
無線LANのアクセスポイント
無線LANの暗号化方式
最後に
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はじめに

今回は 無線LANの規格 についてまとめたいと思います。

実生活にも関連する内容ですね。

リンク

ちなみに私はこの参考書を使って勉強してました。

情報が豊富でがっつり勉強したい方向けかと思います。

IEEE

無線LANには、IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers)が策定するIEE 802.11をベースに幾つかの規格があります。無線LANとWi-Fiはほぼ同じですが、正確にはWi-Fi Allianceが認証した無線LANをWi-Fiと呼ぶようです。

無線LANの規格一覧

無線LANの規格は複数あります。一覧を通称/最大速度/周波数帯も含めて下にまとめます。最近ではWi-Fi6/Wi-Fi6Eが普及してきていますね。

規格	通称	最大速度	周波数帯
802.11b	Wi-Fi1	11Mbps	2.4GHz
802.11g	Wi-Fi3	54Mbps	2.4GHz
802.11n	Wi-Fi4	600Mbps	2.4/5GHz
802.11ac	Wi-Fi5	約6.9Gbps	5GHz
802.11ax	Wi-Fi6 Wi-Fi6E	約9.6Gbps	2.4/5GHz 2.4/5/6GHz
802.11be	Wi-Fi7	約40Gbps	2.4/5/6GHz

無線LANのアクセスポイント

無線LANのアクセスポイントまで接続する時の流れを紹介します。

①アクセスポイントの探索
無線LANのアクセスポイント(AP)に接続するためにはまず、つなげたいAPのSSIDを探し出す必要があります。1つ目は、APがブロードキャストしているSSIDを含むビーコン信号を受信する方法です。2つ目は、つなげたいAPに問い合わせを送る方法です。

②SSIDの設定
続いて、接続したいSSIDを選択して、そのAPに対して接続を要求します。APが認証すれば接続されます。無条件に接続を許可することをANY接続と言います。なお、APを利用する機器のMACアドレスをあらかじめAPに登録しておき、登録されていないMACアドレスの機器の接続を許可しない手法をMACアドレスフィルタリングと言います。

③暗号方式の確認
暗号方式の確認を行い、やり取りするデータの暗号化できるようにします。

無線LANの暗号化方式

無線LANの暗号化方式を紹介します。

①WEP (Wired Equivalent Privacy)
WEPは初期の暗号方式で、RC4という暗号化アルゴリズムを使用します。IV (Initialization Vector)という24ビットのキーとAP毎に設定されたWEPキーの2つの暗号化鍵を使ってデータを暗号化します。しかし、IVが短すぎてすぐに使い回しが発生してしまう点など幾つかの脆弱性があるため、現在では使われていない暗号方式です。

②WPA (Wi-Fi Protected Access)
WPAはTKIP (Temporal Key Integrity Protocol)を使用したWEPの改良版です。暗号化アルゴリズムはWEPと同じRC4ですが、IVを48ビットまで拡張したり、定期的に暗号化鍵を変更するなどして安全性を高めています。しかし、結局のところWEPと同じRC4を使っており根本的な解決にはなっていないため、現在は非推奨の暗号化方式となっています。

③WPA2 (Wi-Fi Protected Access 2)
WPA2は、暗号化アルゴリズムにAES (Advanced Encryption Standard)を使用するCCMP (Counter-mode with CBC-MAC Protocol)を採用しています。通信毎に異なる暗号化鍵を生成することで安全性を高めています。しかし、WPA2ではパスワードをそのまま使う方式になっています。したがって、通信を盗聴されるとパスワードを解析されてしてしまう可能性があり、まだ弱い点があります。

④WPA3 (Wi-Fi Protected Access 3)
WPA2のパスワード依存を改善した方式がWPA3です。WPA3ではSAE (Simultaneous Authentication of Equals)を採用しています。SAEはパスワードと乱数から算出した値をやり取りする方式をとっており、通信を盗聴されてもパスワードと乱数から算出した値しか分からないため、強固な暗号化方式になっています。とはいえ、パスワード自体が弱い(例えば4桁の同じ数字など)と突破されてしまう可能性があります。最近では、英数字に加えて記号も含める複雑なパスワードでなければ、パスワードに設定できないことも多いですよね。