Wi-Fiが動く仕組み、知りたいよね
Wi-Fiの仕組み徹底解説
Wi-Fiは現代生活に欠かせない技術だけど、その裏側はどうなってるの？ここでは、Wi-Fiが動く仕組みを技術的な視点からすべて解説するよ！ 📡
1. Wi-Fiの基本：無線LANとは
Wi-Fiは「Wireless Fidelity（ワイヤレス・フィデリティ）」の略で、無線LANの一種なんだ。正式にはIEEE 802.11っていう規格に基づいてる。この規格は、電波を使ってデバイス同士やインターネットと通信する方法を定めてるよ。例えば、スマホやパソコンがケーブルなしでネットにつながるのは、この技術のおかげ。
2. 中心となる機器：ルーターとアクセスポイント
Wi-Fiの心臓部は「ルーター」。ルーターはインターネット回線（例えば光ファイバーやケーブル）からデータを受け取り、それを無線信号に変換するんだ。さらに、「アクセスポイント」として機能して、近くのデバイスに電波を送る。実はルーターとアクセスポイントは別々の機器の場合もあるけど、一般家庭では1台で両方の役割をこなしてるよ。
3. 電波の役割：周波数とチャンネル
Wi-Fiは電波を使ってデータを運ぶ。この電波には主に2.4GHzと5GHzの2つの周波数帯が使われてるよ。それぞれ特徴があって：
- 2.4GHz：距離が長いし壁も通り抜けやすいけど、他の家電（電子レンジとか）と干渉しやすい。
- 5GHz：速度が速くて干渉が少ないけど、距離が短くて障害物に弱い。
さらに、これらの周波数は「チャンネル」に分かれてて、例えば2.4GHzだと1～13チャンネルがある。隣の家のWi-Fiとチャンネルが被ると混線するから、空いてるチャンネルを選ぶのが大事なんだ。
4. データの送受信：変調とプロトコル
ルーターがデータを電波に変えるには「変調」っていう技術を使う。デジタルデータ（0と1）を電波の波形に変換して飛ばすんだ。受け取る側ではそれをまたデジタルに戻す（復調）。このやり取りをスムーズにするために、Wi-FiはTCP/IPっていうインターネットの基本プロトコルを使ってるよ。データは小さな「パケット」に分けて送られ、もし途中で欠けたら再送をリクエストする仕組みになってる。
5. 規格の進化：速度と性能の向上
Wi-Fiにはいろんなバージョンがあって、それぞれ速度や性能が違う。例えば：
- 802.11n：2009年頃の主流。最大600Mbps。
- 802.11ac：5GHzに特化して最大数Gbps。
- 802.11ax (Wi-Fi 6)：最新で、混雑した場所でも安定。10Gbps以上も可能。
新しい規格ほど効率が良くて、複数のデバイスが同時に使ってもサクサク動くんだ。
6. 暗号化とセキュリティ
Wi-Fiの電波は誰でも拾えるから、セキュリティが超大事。データを守るために暗号化技術が使われてるよ。主な方式は：
- WEP：昔の方式で今は弱い。
- WPA2：現在主流でAESっていう強力な暗号を使う。
- WPA3：最新でさらに安全。パスワードが弱くても守れる工夫がある。
パスワードを入力すると、デバイスとルーターが暗号キーを共有して、通信内容をガチガチに守るんだ。
7. 現実の課題：干渉と範囲
Wi-Fiには弱点もあるよ。電波干渉（他のWi-Fiや電子機器）と範囲の制限がそれ。解決策として「メッシュWi-Fi」っていう技術もある。これは複数の小型ルーターを置いて、家の隅々まで電波を届ける方法だよ。
これでWi-Fiの仕組みの全体像が分かったかな？
