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無線LAN（WLAN）とは、無線通信を用いて2台以上の機器を接続し、家庭、学校、コンピュータラボ、キャンパス、オフィスビルなどの限られたエリア内にローカルエリアネットワーク（LAN）を構築する無線コンピュータネットワークです。これにより、ユーザーはエリア内を自由に移動しながらネットワークに接続したままにすることができます。また、ゲートウェイを介して、 WLANはより広範なインターネットへの接続も提供できます。
IEEE 802.11規格に基づく無線LANは、世界で最も広く利用されているコンピュータネットワークです。これらは一般的にWi-Fiと呼ばれ、 Wi-Fi Allianceの商標です。Wi-Fiは、ノートパソコン、プリンター、スマートフォン、Web TV 、ゲーム機などを無線ネットワークルーターを介して接続する家庭や小規模オフィスネットワークで使用され、ルーターはこれらの機器をインターネットに接続することもできます。レストラン、カフェ、ホテル、図書館、空港などに設置されたルーターが提供するホットスポットを利用すれば、消費者は携帯型無線機器でインターネットにアクセスできます。
ハワイ大学の教授であるノーマン・エイブラムソンは、世界初の無線コンピュータ通信ネットワークであるALOHAnetを開発した。このシステムは1971年に運用を開始し、4つの島に分散配置された7台のコンピュータが電話回線を使用せずにオアフ島の中央コンピュータと通信する仕組みになっていた。 [ 1 ]
無線LANハードウェアは当初非常に高価だったため、配線が困難または不可能な場所での有線LANの代替手段としてのみ使用されていました。初期の開発では、業界固有のソリューションや独自のプロトコルが用いられていましたが、1990年代末には、主にIEEE 802.11の様々なバージョン（ Wi-Fiブランド名を使用する製品）などの技術標準に置き換えられました。
1989年、オーストラリアで科学者チームが無線LAN技術の研究に着手した。[ 2 ] 1992年、ジョン・オサリバン率いるオーストラリア連邦科学産業研究機構（CSIRO）の電波物理学部門の研究者チームが、無線ローカルエリアネットワーク（WLAN）のプロトタイプテストベッドを開発した。[ 3 ] 1992年、CSIROはWi-Fiの特許を出願した。[ 4 ]
1991年、欧州電気通信標準化機構（ETSI）はHiperLAN/1と呼ばれる欧州版の代替規格の開発に着手し、1996年に最初のバージョンが承認されました。その後、ATMの影響を受けたHiperLAN/2の機能仕様が2000年2月に完成しました。どちらの欧州規格も802.11ほどの商業的成功を収めることはありませんでしたが、HiperLAN/2の開発で得られた成果の多くは、 IEEE 802.11aの物理仕様（ PHY ）に引き継がれており、これはHiperLAN/2のPHYとほぼ同一です。
2009年に802.11nが802.11に追加されました。これは2.4GHz帯 と 5GHz帯の両方で動作し、最大データ転送速度は600Mbit /sです。最近のルーターのほとんどはデュアルバンドで、両方の無線帯域を利用できます。これにより、 Bluetoothデバイスや電子レンジと共有されている混雑した2.4GHz 帯をデータ通信で回避できます。また、5GHz帯は2.4GHz帯よりもチャネル数が多いため、より多くのデバイスが空間を共有できます。すべての地域ですべてのWLANチャネルが利用できるわけではありません。
HomeRFグループは、住宅での使用を目的とした技術を推進するために1997年に結成されましたが、2003年1月に解散しました。[ 5 ]
ネットワーク内の無線媒体に接続できるすべてのコンポーネントはステーションと呼ばれます。すべてのステーションには無線ネットワークインターフェイスコントローラが搭載されています。無線ステーションは、無線アクセスポイント（WAP）とクライアントの2つのカテゴリに分類されます。WAPは無線ネットワークの基地局です。無線対応デバイスが通信するための無線周波数を送受信します。無線クライアントには、ノートパソコン、PDA 、VoIP電話、その他のスマートフォンなどのモバイルデバイス、または無線ネットワークインターフェイスを搭載したデスクトップコンピュータ、プリンタ、ワークステーションなどの非ポータブルデバイスがあります。
基本サービスセット（BSS）とは、PHY層で相互に通信可能なすべてのステーションの集合です。各BSSにはBSSIDと呼ばれる識別子（ID）があり、これはBSSにサービスを提供するアクセスポイントのMACアドレスです。
BSSには、独立BSS（IBSSとも呼ばれる）とインフラストラクチャBSSの2種類があります。独立BSS（IBSS）は、アクセスポイントを持たないアドホックネットワークであり、他の基本サービスセットに接続することはできません。IBSSでは、STAはアドホック（ピアツーピア）モードで構成されます。
拡張サービスセット（ESS）とは、接続されたBSS（基地局サービス）の集合です。ESS内のアクセスポイントは、分散システムによって接続されています。各ESSには、SSIDと呼ばれるIDがあり、これは最大32バイトの文字列です。
分散システム（DS）は、拡張サービスセット内のアクセスポイントを接続します。DSの概念は、セル間のローミングによってネットワークカバレッジを拡大するために使用できます。DSは有線または無線で使用できます。現在の無線分散システムは、主にWDSまたはメッシュプロトコルに基づいています[ 6 ]が、他のシステムも使用されています。
IEEE 802.11には、インフラストラクチャモードとアドホックモードという2つの基本的な動作モードがあります。アドホックモードでは、モバイル端末はピアツーピアで直接通信します。インフラストラクチャモードでは、モバイル端末は無線アクセスポイント（WAP）を介して通信します。WAPは、ローカルエリアネットワークやインターネットなどの他のネットワークへのブリッジとしても機能します。
無線通信は有線LANに比べてよりオープンな通信媒体を使用するため、802.11の設計者は暗号化メカニズムも組み込みました。有線等価プライバシー（WEP）（現在は安全とはみなされていません）と、無線コンピュータネットワークを保護するためのWi-Fi Protected Access（WPA、WPA2、WPA3）です。多くのアクセスポイントでは、暗号化されたネットワークに新しいデバイスを迅速に接続できるものの、現在は安全とはみなされていないWi-Fi Protected Setupも提供しています。
ほとんどのWi-Fiネットワークはインフラストラクチャモードで展開されます。インフラストラクチャモードでは、ノートパソコンやスマートフォンなどの無線クライアントは、ネットワークに参加するためにWAP（無線アクセスポイント）に接続します。WAPは通常、有線ネットワーク接続を備えており、他のWAPと常時無線接続している場合もあります。
WAP（無線アクセスポイント）は通常固定されており、通信範囲内のクライアントノードにサービスを提供します。ネットワークによっては、同じSSIDとセキュリティ設定を使用する複数のWAPが存在する場合があります。その場合、ネットワーク上のいずれかのWAPに接続するとクライアントはネットワークに接続され、クライアントソフトウェアは最も強い信号を持つWAPなど、最適なサービスを提供するWAPを選択しようとします。
アドホックネットワークは、ステーションがピアツーピア（P2P）でのみ通信するネットワークです。基地局はなく、通信の許可を与える人もいません。これは、独立基本サービスセット（IBSS）を使用して実現されます。Wi -Fi Directネットワークは、ステーションがピアツーピアで通信する別のタイプの無線ネットワークです。[ 7 ]ピアツーピアネットワークでは、互いの範囲内にある無線デバイスは、中央アクセスポイントを介さずに直接検出して通信できます。
Wi-Fi P2P グループでは、グループ オーナーがアクセス ポイントとして動作し、他のすべてのデバイスはクライアントです。Wi-Fi Direct グループでグループ オーナーを確立するには、主に 2 つの方法があります。1 つの方法では、ユーザーが P2P グループ オーナーを手動で設定します。この方法は、自律型グループ オーナー(自律型 GO ) とも呼ばれます。2 番目の方法は、ネゴシエーション ベースのグループ作成と呼ばれ、2 つのデバイスがグループ オーナーの意図値に基づいて競合します。意図値が高いデバイスがグループ オーナーになり、2 番目のデバイスはクライアントになります。グループ オーナーの意図値は、無線デバイスがインフラストラクチャ WLAN サービスと P2P グループ間のクロス 接続を実行するかどうか、無線デバイスの利用可能な電力、無線デバイスがすでに別のグループでグループ オーナーであるかどうか、または最初の無線デバイスの受信信号強度によって決まります。
IEEE 802.11は、PHY層とMAC層を、衝突回避機能付きキャリアセンス多重アクセス（ CSMA/CA）に基づいて定義しています。これは、衝突検出機能付きキャリアセンス多重アクセス（CSMA/CD）を使用するイーサネットとは対照的です。802.11規格には、移動端末が共通のアクセスポイントの範囲内にあっても、互いの範囲外にある可能性がある隠れノード問題に対処する必要があるため、衝突を最小限に抑えるための規定が含まれています。
ブリッジは、通常は異なる種類のネットワークを接続するために使用されます。無線イーサネットブリッジを使用すると、有線イーサネットネットワーク上のデバイスを無線ネットワークに接続できます。ブリッジは、無線LANへの接続ポイントとして機能します。
無線分散システム（ WDS ）は、IEEE 802.11ネットワーク内のアクセスポイントを無線で相互接続することを可能にします。これにより、従来のようにアクセスポイントを接続するための有線バックボーンを必要とせずに、複数のアクセスポイントを使用して無線ネットワークを拡張できます。WDSの他のソリューションに対する顕著な利点は、アクセスポイント間のリンク全体でクライアントパケットのMACアドレスを保持することです。[ 8 ]
アクセスポイントは、メイン基地局、リレー基地局、またはリモート基地局のいずれかになります。メイン基地局は通常、有線イーサネットに接続されます。リレー基地局は、リモート基地局、無線クライアント、または他のリレー基地局間でデータを中継し、メイン基地局または別のリレー基地局に転送します。リモート基地局は、無線クライアントからの接続を受け入れ、リレー基地局またはメイン基地局に転送します。
データは無線で転送され、無線帯域幅を消費するため、この方式ではメイン基地局に接続されていない無線クライアントのスループットは半減します。基地局間の接続はレイヤ2で行われ、レイヤ3のIPアドレスは使用されません。WDS機能は、従来のブリッジングとは異なり、無線クライアントをブリッジングして同時に受け入れるように見えるため、リピーターモードとも呼ばれます。
WDS内のすべての基地局は、同じ無線チャネルを使用するように設定し、WEPキーまたはWPAキー（使用する場合）を共有する必要があります。異なるサービスセット識別子を設定することも可能です。また、WDSでは、前述のように、すべての基地局がシステム内の他の基地局に転送するように設定する必要があります。
無線LANローミングには2つの定義があります。
WLAN信号は建物の境界を超えて広がることが多く、望ましくない場所にも電波が届くため、非居住者やその他の不正な人物がシステムを侵害して個人データを取得できる経路となる可能性があります。これを防ぐには、通常、認証、暗号化、またはネットワーク接続にパスワードを必要とするVPNの使用を強制するだけで十分です。 [ 10 ]