ユビキタス社会を支える無線LAN活用の有用性 ～安心・安全な無線ネットワークの活用を考える～

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1 ユビキタス社会を支える無線LAN活用の有用性 ～安心・安全な無線ネットワークの活用を考える～
東京都立新宿山吹高等学校 様 神奈川県立神奈川総合産業高等学校 様 株式会社　内田洋行 この授業は、競輪の補助金を受けて実施します。 財団法人コンピュータ教育開発センター

2 講師紹介 ■　講師 ＜メイン講師＞ 株式会社内田洋行 教育システム事業部　サービス＆サポートビジネス企画部 大規模システム推進課　課長　野村裕之 ＜授業サポートスタッフ＞ 株式会社内田洋行 教育システム事業部　サービス＆サポートビジネス企画部 大規模システム推進課　　園田　智志、原　匡孝 株式会社内田洋行 教育総合研究所　研究推進課　山田　智之

3 市区町村単位の教育用ネットワーク（大規模LAN）の設計 地域ネットワーク内で運用するシステムの設計・導入 など
講師紹介 ■　講師 ＜メイン講師＞ 株式会社内田洋行 教育システム事業部　サービス＆サポートビジネス企画部 大規模システム推進課　課長　野村裕之 ＜授業サポートスタッフ＞ 株式会社内田洋行 教育システム事業部　サービス＆サポートビジネス企画部 大規模システム推進課　　園田　智志、原　匡孝 株式会社内田洋行 教育総合研究所　研究推進課　山田　智之 市区町村単位の教育用ネットワーク（大規模LAN）の設計 地域ネットワーク内で運用するシステムの設計・導入　など

4 教育ポータルサイト 「学びの場.com」の運営
講師紹介 ■　講師 ＜メイン講師＞ 株式会社内田洋行 教育システム事業部　サービス＆サポートビジネス企画部 大規模システム推進課　課長　野村裕之 ＜授業サポートスタッフ＞ 株式会社内田洋行 教育システム事業部　サービス＆サポートビジネス企画部 大規模システム推進課　　園田　智志、原　匡孝 株式会社内田洋行 教育総合研究所　研究推進課　山田　智之 官公庁からの受託事業推進 教育関連イベントの運営 大学などの機関との共同研究 教育ポータルサイト 「学びの場.com」の運営

5 授業全体の流れと、皆さんへのメッセージ ■ 授業全体の流れ 1時間目： 「無線LANの基礎知識」
■　授業全体の流れ 1時間目：　「無線LANの基礎知識」 　　a. 無線LANとは？～身近にある無線LANとその歴史～ 　　b. 電波・電磁波の安全性 　　c. 無線LANの構築に必要なもの 　　d. 無線LANに接続するしくみ 　　e. ＜実習＞電波測定実習～無線LANの電波はどこまで届くのか？～ 　　f. 無線LANと有線LANの違い 2時間目：　「安全・安心な無線ネットワークの仕組み」 　　g. 無線LANのセキュリティ重要性と基本的な設定 　　h. 無線LANを構築するための設計方法～無線LAN電波範囲と電波強度を意識しよう～ 　　i. ＜実習＞無線LANのセキュリティ設定実習 　　j. これからの無線LANについて

6 授業全体の流れと、皆さんへのメッセージ ■ 皆さんへのメッセージ 無線ネットワークの利便性 無線ネットワークの危険性
■　皆さんへのメッセージ 無線ネットワークの利便性 無線ネットワークの危険性 ネットワーク機器を初期設定のまま使っていたら、 勝手にネットワークへ侵入され、インターネットでの 不正行為の踏み台として悪用された ある程度技術的な素養が必要 某百貨店の無線POSシステムが暗号化されておらず、顧客のクレジットカード情報が傍受可能な状態となっていた（2003年） 情報を読み解き、ICTを活用した 適切なコミュニケーションができる素養が必要 SNS、プロフィールサイトなど、 会員制サイトでのトラブル 安全・安心に無線ネットワークを活用するためには、セキュリティに関する 技術的な基礎知識と、トラブルに巻き込まれない基本的な素養が必要

7 授業全体の流れと、皆さんへのメッセージ ■ 皆さんへのメッセージ
■　皆さんへのメッセージ これからのユビキタス社会では、見えないネットワークが今以上に生活の一部となります。 「見えない」ということは、普段その存在を意識しなくなり、必然的にセキュリティに対する意識は 低くなりがちです。 今回の授業では、見えない無線ネットワークの特性と、セキュアな無線LANの構築法を勉強します。 これによって、外部からの侵入や傍受に対して予防策を取ることができます。 しかし、技術的に守られたネットワークを使っても、インターネットには様々な危険性があります。 安全・安心にオンラインサービスを利用するために、無線ネットワークの特性を理解するだけでなく、 ネットワークを利用する際のリテラシー（基本的な素養）もこれから身に着けていってください。 今回の授業で扱うのはこちら internet

8 1時限目

9 無線LANとは パソコンとLANを無線でつなぐ 身近にあるものの例　：　ホットスポット 有線ネットワーク 無線ネットワーク

10 無線LANを利用した製品例 無線対応プロジェクタ 無線対応プリンタ 無線対応ネットワークカメラ 無線対応ゲーム機 無線対応メディアプレーヤー
　無線対応プロジェクタ 　無線対応プリンタ 　無線対応ネットワークカメラ 　無線対応ゲーム機 　無線対応メディアプレーヤー 　無線対応ポット 【例： 松下電器社製　TH-L712NTJ】 【例：SONY社製　PSP、任天堂社製　ニンテンドーDS】 【例：I・O・DATA社製　AVel LinkPlayer 】 【例：HP社製　PSC 2550 】 【例：松下電器社製 BB-HCM371】 【象印社製　i-POT 】

11 無線LANの歴史概略 1990年 1995年 2000年 2005年 1990年 IEEE802.11 委員会発足 1994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 　　1997年 IEEE802.11 標準化 　　1999年 IEEE802.11b、 IEEE802.11a 標準化 　　2001年 IEEE802.11g 標準化 　　2006年 IEEE802.11n 標準化予定 ・ALTAIR ・WaveLAN が製品化 　　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：

12 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
　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 最大１Mbps程度 互換性がない 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 価格が高い １台10万円以上 大きい 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：

13 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。
　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 波長/周波数 850nm～950nm 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・ （DSSS） 最高通信速度 1～2Mbps 出典：

14 無線LANの歴史③ ～802.11a 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：

15 コンプリメンタリー符号キーイング方式（CCK）
無線LANの歴史④　～802.11b 　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：

16 無線LANの歴史⑤ ～802.11g 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 a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：

17 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：

18 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
　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：

19 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 無線LANカード パソコン アンテナ 無線LANアダプタ
　アクセスポイント 　無線LANカード 　パソコン 　アンテナ 　無線LANアダプタ 【例：アイコム社製　AP-5100】 【例：BUFFARO社製　WLE-DA】 【例：I・O・DATA社製　 WN-B11/PCMH】 【例：ネットギア社製　WG111T、アイコム社製　SU-50W 】 【ノートパソコン】 【デスクトップパソコン 】

20 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 ②
※ 【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：

21 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 ③ 認証の可否を通知 ④ 認証の可否を通知
【認証サーバ】 【アクセスポイント】 ③ 認証の可否を通知 ④ 認証の可否を通知 ① 認証するための情報を送る 【パソコン】

22 無線LANを構築するためには何が必要か OR OR OR 無線通信制御機 無線クライアント機 【アクセスポイント 】 【アンテナ 】
　無線通信制御機 【アクセスポイント 】 【アンテナ 】 OR ＜必要設定項目＞ 　　・SSID　　　　　　　　 ・チャネル 　　・規格　　　　　　　　　・セキュリティ 　無線クライアント機 OR OR 【　無線内蔵　　　 　ノートパソコン】 【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

23 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。
　　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。 　　同じSSIDのアクセスポイントであれば、 　　アクセスポイントが変わっても接続ができる。 SSID：abc ※ 通信 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：

24 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。
　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。 2401 2406 22MHｚ 2チャネル 6チャネル 周波数（MHｚ） 出典：無線LAN＆セキュリティ超入門： 日経NETWORK編、日経BP社、2006

25 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 最高通信速度 54Mbps 11Mbps 最高実効速度 20～25Mbps 4～5Mbps 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 出典：

26 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。
　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 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：

27 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
　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：

28 ＜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＞
　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？ ① 802.11a 802.11g ② ③

29 ＜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
　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】　ucd2007 【暗号化】　無し 【キー】　無し

30 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）
　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 有線LAN いいところ わるいところ ① 物理的な面 ・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 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 ・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 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 ・導入時の機器コストが無線よりもかからない ・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

31 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 体育館と校舎間の接続 無線LAN 有線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

32 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
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