第66回 月例発表会（2004年04月） 知的システムデザイン研究室
次世代無線
LAN
∼ワイヤレス時代の未来∼
千野 晋平，狩野 浩一
Shinpei CHINO，Koichi KANO
1 はじめに
近年，光ファイバに代表されるブロードバンドを実現 するインフラが急速に普及してきた．それに伴い，光 ファイバを利用した大容量コンテンツに対する要求が高 まっている．一方，無線 LAN はまだ 100Mbps の伝送 速度に対応しておらず，無線 LAN を使う際のセキュリ ティも懸念されている．そのため，従来のままでは，ブ ロードバンド時代に対応できない．そこで本発表では， 次世代無線 LAN について考えることにする．2 従来の無線 LAN 規格
無線 LAN の規格は，IEEE(米国電気電子学会) で LAN 技術の標準化を策定している 802 委員会が定めてい る．現在市販されている無線 LAN 規格「IEEE802.11b」 「IEEE802.11a」「IEEE802.11g」のそれぞれの特徴と性 能を比較する．Table 1 で各規格における最大伝送速度， 無線周波数帯，通信範囲を示す． Table 1 無線 LAN 規格別性能 無線 LAN 規格 802.11b 802.11a 802.11g 最大伝送速度 11Mbps 54Mbps 22-54Mbps 無線周波数帯 2.4GHz 5.2GHz 2.4GHz 通信範囲 100m 50m 80m 2.1 IEEE802.11b 障害物に強く，伝送距離も長い．しかし，同じ 2.4GHz 帯の電波を使う電子レンジや医療用機器などが近くにあ ると電波干渉で通信速度が落ちる． 2.2 IEEE802.11a ノイズに強く，安定した通信をすることができる．し かし，障害物に弱く見通しの悪いところには不向きであ る．また屋外での利用も法律で禁止されている． 2.3 IEEE802.11g 伝送距離が長く，最高伝送速度も速い．しかし周波数 は 2.4GHz 帯であるため，IEEE802.11b と同じく電波干 渉により通信速度が落ちることがある．
3 次世代無線 LAN 規格
従来の無線 LAN 規格では，光ファイバの伝送速度よ り遅いため，ボトルネックになってしまう．また，セキュ リティの脆弱性も大きな問題である．そこで IEEE802 委員会ではより高速かつセキュアな次世代無線 LAN 仕 様を検討している． 3.1 さらに高速なネットワーク通信 現在，IEEE802.11n の標準化が進められている．一 番のポイントとしては，IEEE802.11a や IEEE802.11g といった規格とも互換性を保ちつつ，実測スループット で 100Mbps 以上の保証を検討している．IEEE802.11n で後方互換性を保ちつつ高い伝送速度を実現するため の手段として，MIMO(Multi-input Multi-output) 技術 の応用が検討されている．MIMO では Fig. 1 のように， 送信側，受信側双方に複数のアンテナを用意し並列化す ることでそれぞれのアンテナに届く電波の位相差を生 じさせ，電波を分離させることができる．そうすること で，複数の伝搬路を使って伝送を行うことができる．利 用チャネル数を増やしていけば，倍々でスループットの 向上が期待できる．しかし， アンテナ数が増えるとそ れだけ符号化・複合化におけるプロセッサの負担も増す ため，単純にパフォーマンスが上げれるわけではない． 少ない演算量で高品質な伝送特性が得られる分離処理方 法の開発が課題となっている． Fig. 1 MIMO伝送方式 IEEE802.11nは 2006 年に標準化を完了させる方向で ある．この規格が標準化されれば，今後主流になるであ ろう光ファイバが導入されても，無線 LAN がボトルネッ クになることはなくなり，ワイヤレスブロードバンドに さらに拍車をかけることが期待される．それに伴い，以 前から懸念されていたセキュリティに対して，対策が必 要となるだろう． 13.2 セキュリティ対策の強化 3.2.1 認証方式
IEEE802.1Xはユーザ名とパスワードを使ってユーザ 認証を行うための規格のことである．Fig. 2 で示すよう に認証サーバである RADIUS(Remote Authentication Dian In User Service)と認証や鍵の情報をやりとりす るために用いる． ࡙ࠩฬߣࡄࠬࡢ࠼㧘 ߹ߚߪ㧘㔚ሶ⸽ᦠߢ⸽ Radius ⸽ࠨࡃ ࠕࠢࠬࡐࠗࡦ࠻ ৻ቯᤨ㑆ߏߣߦ WEPࠠࠍ⥄േᦝᣂ ߔࠆߎߣ߽น⢻ Clients ή✢ WEPࠠࠍ㈩Ꮣ Fig. 2 IEEE802.1X 無線 LAN でユーザ認証を行うには，クライアント (無 線 LAN 端末) とアクセスポイントの双方が IEEE802.1X に対応している必要がある．クライアントがアクセスポ イントに最初に接続する際，認証が行われ，認証が成功 した場合のみ，以降の通信が許可される． 2004年 4 月 13 日から NTT コミュニケーションが提供 している全域のホットスポットにおいて，IEEE802.1X 認証を導入している．また，Microsoft Windows XP に も標準搭載されている． 3.2.2 次世代を担う暗号方式 暗号方式 DES の後継として 2000 年に NIST(National Institure of Standards and Technology)が暗号アルゴ リズムを公募したところ，その中からベルギーの RIJN-DAELというアルゴリズムが AES(Advanced Encryp-tion Standard)という名称で採択された．特徴としては， 以下の項目が挙げられる．
• ライセンスフリーで利用可能
• ブロック長は 128bit，鍵の bit 長は 128，192，256bit
をサポート
• ラウンドの基本構造に SPN 構造を使用 • 3 種類の変換部によって構築
• ラウンド数は 10∼14 回
RIJNDAEL は Fig. 3 で 示 す よ う に SubBytes(1 バ イ ト ご と の 置 換)，ShiftRows(行 の シ フ ト)，Mix-Columns(列の混合)，AddRoundKey(鍵との排他的論理 和) を繰り返すことで，暗号化している．
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MixColumns MixColumns MixColumns MixColumns
ജ㧔ࡆ࠶࠻ ࡃࠗ࠻㧕 SuByte ShiftRows MixColumns AddRoundKey Fig. 3 Rijndael暗号化の 1 ラウンド ブロック長が 128bit に対応している AES 方式のほ うがブロック長が 64bit の DES 方式より安全といえる． また，Subytes はバイトごとに，ShiftRows は行ごとに， MixColumnsは列ごとに並列処理ができるというメリッ トもあるため，高速化も期待できる． AESはアメリカだけでなく，欧州暗号標準プロジェ
クトである NESSIE(New European Schemes for Signa-tures, Intergrity, and Encyption)で公式認定，日本で も電子政府推奨暗号に選ばれており，今後世界中で広く 利用されていくことだろう．無線 LAN でも，既に AES が組み込まれた製品が出荷され始めているので，今後， 新たな暗号方式として活躍することは間違いない．
