Wifi

                       INTRODUCTION

L’évolution des technologies de l’information et de la communication et le besoin croissant de mobilité ont donné naissance aux réseaux sans fil qui utilisent comme support de transmission les ondes hertziennes suivant la technologie cellulaire.

Les réseaux informatiques sans fil sont en plein développement du fait de leur interface radio qui offre la mobilité aux utilisateurs et sont souvent utilisés comme extension d’un réseau filaire déjà existant. Ce sont des réseaux faciles et rapides à déployer et qui permettent, en plus de la transmission de données, d’autres applications telles que la voix, la vidéo et l’Internet. Ces réseaux  comportent cependant des failles, ils sont moins sécurisés que les réseaux filaires et la qualité de service laisse parfois à désirer.

Les réseaux sans fil sont classés en quatre catégories selon leur étendue géographique et normalisés par un certain nombre d’organismes parmi lesquels nous citerons l’ISO (International Standardization Organization), l’IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) et

 l’ETSI  (European Télécommunications Standards Institute

I. HISTORIQUE [1]   

Depuis leur apparition dans les années 1990, les réseaux locaux sans fil ont connu un succès mitigé au vu du nombre important de solutions propriétaires ne proposant que de faibles vitesses de transmission. Depuis la standardisation d’IEEE 802.11 en 1997 mais surtout dès ratification de l’amendement 802.11b en 1999 dont la vitesse de transmission maximal passe à 11 Mbits /s contre 2 Mbits/s auparavant, ces types de réseau ont commencé à rencontrer un véritable succès qui ne s’est toujours pas démenti. Les réseaux informatiques sont nés du besoin de relier des terminaux distants à un site central, puis des stations de travail et des serveurs entre eux, afin de partager les ressources de manière optimale et de faciliter la gestion. Les équipements du réseau sont interconnectés par le biais de supports de transmission.

• 1998 la norme 802.11 est finalisée
• 1999 première utilisation par Apple sous le nom de airport
• juin 2002 premières autorisation d’utiliser la plage de fréquence en France (utilisée par les militaires)

• Mars 2003 : premiers hotspots en France
• Juillet 2003 Tous les départements sont autorisés à utilisé la plage de fréquence de 2,4 Ghz

I.1 CLASSIFICATION DES REÉAUX SANS [[2

De manière générale, les réseaux sans fils sont classés, selon leur étendue géographique, en quatre catégories.

I.1.1 Réseaux WPAN

Ces réseaux personnels sans fils regroupent les technologies s        uivantes :

Tableau I.1 : les caractéristiques de réseaux WPAN

I.1.2  Réseaux WLAN

Ce sont des réseaux permettant de couvrir l’équivalent d’un réseau local d’entreprise, soit une portée d’environ une centaine de mètres. Ils permettent de relier entre eux des terminaux  présents dans la zone de couverture. Afin de permettre l’interopérabilité, les réseaux locaux (filaire et sans fil) sont normalisés par des organismes de normalisation dont les principaux sont l’IEEE et l’ETSI.  

Tableau I.2 : les caractéristiques de réseaux WLAN

I.1.3 Réseaux WMAN

Ce sont des réseaux qui couvrent partiellement ou totalement la superficie d’une ville.

Tableau I.3: les caractéristiques de réseaux WMAN

I.1.4 Réseaux WWAN

 Ils sont plus connus sous le nom de réseaux  cellulaires mobiles.

Tableau I.4: les caractéristiques de réseaux WWAN

Notre étude portera essentiellement sur les réseaux locaux sans fil de type IEEE 802.11.

I.2 WiFi [3]

 Le Wi-Fi (Wireless Fidelity) est une des technologies sans fil dominante actuellement avec un support de plus en plus intégré dans les équipements : ordinateurs portables, agendas électroniques, téléphones portables, etc. Malheureusement, un aspect de la configuration est souvent oublié et méconnu : la sécurité. Voyons un peu le niveau de sécurité des différents systèmes de chiffrement pouvant être utilisés dans les implémentations modernes du Wi-Fi.

Figure I.2 : La place du wifi parmi les autres technologies sans-fil.

I.2.1 Principes [cerig, 2004]

Wifi est le nom courant pour Wireless Fidelity, et correspond à la norme IEEE 802.11. Cette norme de réseau informatique sans fil a été définie par le consortium IEEE (Institue of Electrical and Electronics Engineers) en 1999. Le nom “Wifi” est une marque déposée par le Wireless Ethernet Compatibility Alliance. Cette technologie utilise une onde porteuse sur laquelle est modulé le signal à transmettre. Il y a deux modes de fonctionnement : point à point (ou peer-to-peer) et en étoile. Mode de fonctionnement point à point : chaque ordinateur dispose d’un adaptateur réseau Wifi et se connecte directement à l’ordinateur cible. Ce mode de fonctionnement a un inconvénient majeur  au-delà de 4 à 5 poste les communications empiètent les unes sur les autres et la fiabilité du réseau devient très aléatoire. Il n’en reste pas inintéressant pour autant, c’est idéal pour relier 2 à 3 ordinateurs sans tirer de câble. Mode de fonctionnement en étoile : un routeur est installé comme point central de communication, chacune des communications entre les ordinateurs équipés d’adaptateurs réseau Wifi passent par le routeur. Ce mode de fonctionnement est beaucoup plus fiable que le précédent, c’est celui qui est le plus couramment utilisé. Un routeur peut supporter en général un minimum de 32 communications simultanées.

Figure I.3: Principes de réseau WiFi

I.2.2 Architecture des reseaux WiFi     [4]

Les réseaux Wifi possèdent une architecture basée sur un système cellulaire. Les stations

802.11 peuvent s’organiser suivant deux modes de fonctionnement : Le mode Infrastructure et

le mode ad-hoc.

1) Mode ad-hoc :

Cette architecture, aussi connue sous l’appellation IBSS3, ne nécessite aucune infrastructure préalablement déployée pour permettre la communication entre ses membres, elle représente  un ensemble de stations 802.11 autonomes, qui communiquent directement entre elles sans point d’accès ni connexion à un réseau filaire. Les stations jouent chacune tous les rôles, elles doivent en effet, opérer de manière autonome et être capables d’effectuer toutes les opérations nécessaires à l’établissement et au maintien du réseau (authentification et association). Cette architecture est très souple, mais la connectivité est soumise aux aléas inhérents à ce type de réseau à savoir :

19.  Le mode ad-hoc fonctionne en point à point ou en multipoint, mais sans relayage de trames et donc sans fonction de routage (si deux stations A et B veulent communiquer entre elles alors qu’un obstacle les empêche de se « voir », une station tierce visible par A et B ne pourra pas servir de relais). Une station pourra ainsi inonder ses voisines directes, mais pas l’ensemble du réseau.
19.  Les protocoles utilisés sont plus complexes par l’obligation d’effectuer toutes les

opérations citées ci avant.

19.  De nombreux points ne sont pas clairement spécifiés par le standard, ce qui rend l’interopérabilité entre des stations de constructeurs différents très aléatoire. L’importance majeur de ce mode est qu’il permet de créer rapidement et simplement un réseau sans-fil là où il n’existe pas d’infrastructure filaire (monuments historiques) ou encore là où une telle infrastructure n’est pas nécessaire pour les services attendus ou enfin lorsque l’accès au réseau filaire est interdit.

Figure I.4   LE MODE ad-hoc :

2) Mode infrastructure  

Cette architecture est la plus utilisée. Elle est particulièrement adaptée pour assurer la connectivité dans des lieux clos tels que les halls d’aéroports et les hôpitaux. Elle repose sur un réseau dorsal appelé système de distribution DS4, sur lequel sont connectés les points d’accès. Contrairement au réseau ad-hoc où chaque station doit être capable d’effectuer toutes les opérations, ici les rôles ne sont pas identiques. Les points d’accès AP5 servent de relais de communication. Ils prennent en charge les processus d’association et d’authentification des stations. Ces points d’accès fixes, bénéficient généralement d’une alimentation en courant électrique. Ils permettent une gestion efficace de la consommation d’énergie des stations mobiles. Le système de distribution DS permet de relier les différents points d’accès. Grâce à l’utilisation de ce réseau dorsal, la couverture du réseau s’étend au-delà de la simple couverture radio d’un point d’accès. Des fonctionnalités de gestion de la mobilité (Roaming) sont aussi possibles. Ainsi, il est possible à une station de quitter la couverture radio d’un point d’accès sans pour autant perdre sa connectivité au réseau ni même perdre ses connexions en cours (le DS prend en charge le transfert des paquets vers la nouvelle position de la station mobile). Le standard ne spécifie pas le mode de connexion des points d’accès mais le réseau Ethernet est l’un des réseaux les plus utilisés pour effectuer cette interconnexion.

Cette architecture permet d’offrir aux usagers mobiles l’accès à d’autres ressources (serveurs de fichier, imprimantes, etc.) ou d’autres réseaux (Internet). Ainsi les stations connectées à un réseau sans-fil 802.11 peuvent dialoguer avec des stations connectées à n’importe quel autre réseau.

Figure I.5: Mode Infrastructure. [5]

3) Bandes de fréquence et canaux wi-fi [1]

Les technologies utilisées pour les réseaux WPAN et les WLAN, fonctionnent sur deux bandes : la bande ISM (Industrial Scientific Medical) (de 2400 à 2500 MHz) et la bande U-NII (Unlicensed-National Information Infrastructure) (de 5150 à 5720 MHz).

Figure I.6: Bandes de fréquence et Canaux WI-FI

a) Bande ISM

La bande ISM correspond à trois sous bandes (902-928 MHz, 2.400-2.4835 GHz, 5.725-5.850 GHz) seule la bande de 2.400-2.4835 GHz, avec une bande passante de 83,5 MHz, est utilisée par la norme 802.11. La largeur de bande ISM (le maximum est de 83 .5MHz) est variable suivant les pays, de même que la puissance utilisable (en France, elle est de l’ordre 10 mW en intérieur et 2.5 mW en extérieur). Par ailleurs cette bande, plus précisément la sous-bande 2.400-2.4835 GHz, est fortement utilisée par différents standards et perturbée par des appareils (four à micro ondes, clavier et souris sans fil…) fonctionnant dans ces fréquences. Le tableau ci-dessous résume les canaux et fréquences utilisées dans cette bande.

Tableau I.5 : Répartition des canaux dans la bande ISM

Les canaux emploient réellement 22MHz de largeur de bande de signal, ainsi des canaux adjacents devront être séparés par au moins cinq canaux pour éviter tout risque de chevauchement. Par exemple, les canaux 1, 6, et 11 n'ont aucun chevauchement.

Peut utiliser seulement trois canaux pour couvrir un domaine infiniment grand, sans chevauchement entre canaux.

b)Bande U-NII

La bande U-NII (5 .15-5.35 GHz, 5.725-5.825 GHz) offre une bande passante totale de 300MHz, chacune utilisant une puissance de signal différente. Le tableau ci-dessous illustre les fréquences centrales des canaux utilisés.

Tableau I.6 : canaux utilisés dans la bande U-NII

 Un des avantages de cette bande consiste à  remédier aux problèmes d’interférence rencontrés dans la bande ISM, en utilisant une bande de fréquence moins utilisée par d’autres appareils.

I.2.3 Norme Description [6]

Tableau I.7 : les défirent types de norme 802.11

La norme IEEE 802.11 est la norme initiale à partir de laquelle un certain nombre de normes dérivées ont été créées afin de répondre à des objectifs d'interopérabilité ou de sécurité. Les normes dérivées les plus connues aujourd'hui sont les normes IEEE 802.11a, IEEE 802.11b, IEEE 802.11g, et prochainement IEEE 802.11n.

1) Norme IEEE 802.11a:

Est aussi appelée Wi-Fi5. Elle utilise la bande de fréquence des 5 GHz et autorise un débit théorique de 54Mbps. Aujourd'hui, la législation française interdit l'utilisation de cette bande de fréquence en extérieur. L'utilisation de cette bande de fréquence est autorisée en intérieur pour des puissances d'émission inférieures à 100mW.

2)Norme IEEE 802.11b :

 Adoptée en septembre 1999,  permet d'atteindre un débit théorique de 11Mbps avec une portée pouvant atteindre plusieurs centaines de mètres en environnement dégagé. La norme 802.11b, comme d'autres technologies propriétaire (HomeRF d'Intel, OpenAir) utilise la bande de fréquence des 2,4 Ghz. 14 canaux de transmission différents, dont trois seulement sont utilisables simultanément au débit maximal, sont utilisables dans cette bande de fréquence, ce qui permet à plusieurs réseaux de cohabiter au même endroit, sans interférence.

3)Norme IEEE 802.11g :

Permet un débit théorique (sans aucune perturbation) de 54Mbps dans la bande de fréquence des 2.4Ghz. Cette norme est compatible avec la norme IEEE 802.11b : les équipements répondant à la norme IEEE 802.11g peuvent fonctionner en environnement 802.11b, avec une dégradation des performances.

4) Norme IEEE 802.11n :

Est une norme à venir permettant d'atteindre des débits de l'ordre de 100Mbps et supérieur. Cette norme utilisera la bande de fréquence 2.4Ghz et sera compatible avec les normes IEEE 802.11g et IEEE 802.11b

• Normes d’amélioration :

Les normes suivantes ont apporté des améliorations sur la sécurité, l’interopérabilité, la qualité de service, la gestion du spectre etc.

1)Norme 802.11i :

Amélioration au niveau MAC destinée à renforcer la sécurité des transmissions, et se substituant au protocole de cryptage WEP. Elle vise à renforcer la sécurité des transmissions

2)Norme 802.11d :

En permettant aux différents équipements d’échanger des informations sur les plages de fréquences  et les puissance autorisées dans le pays d’origine du matériel, cette norme permet l’adaptation des couches physiques afin de fournir une conformité aux exigences de certains pays particulièrement strictes, exemple France, Japon.

3)Norme 802.11e :

Elle vise à améliorer la qualité de service (bande passante, délai de transmission pour les paquets…)  et les fonctionnalités d’authentification et de sécurité.

             4) Norme 802.11f :

Elle assure l’interopérabilité entre les différents points d’accès des différents constructeurs.

5)Norme 802.11h :

Elle gère le spectre de la norme 802.11a et vise à améliorer la sous couche MAC, afin de rendre compatible les équipements 802.11a avec les infrastructures Hiperlan2. Enfin, elle s’occupe de l’assignation automatique de fréquences du point d’accès et du contrôle automatique de la puissance d’émission, afin  d’éliminer les interférences entre points d’accès.

1. 2.4 Avantages et inconvénients du Wifi : (Concernant l’établissement d’un réseau local d’entreprise ou de particulier)

1-Avantages

Le premier gros avantage est l’absence de câbles qui permet une flexibilité à toute épreuve sous réserve de posséder quelques notions sur la propagation des ondes radios et être au courant des spécifications de la norme associée. (802.11) Le réseau Wi-Fi sera alors le complément idéal d’un réseau filaire existant.

Le deuxième avantage, lié fortement au premier, est un coût d’installation très endeçà de celui d’un réseau filaire qui lui, demande davantage de moyens techniques, logistiques et par conséquent financiers pour sa mise en oeuvre.

Enfin le réseau Wi-Fi reste évolutif : l’ajout d’une station à un point d’accès existant (de préférence un routeur) se fait naturellement et sans encombre à condition de la placer dans la zone d’émission de ce dernier et sans dépasser le nombre limite de stations supportées par ce même point d’accès.

En outre, la fonctionnalité « roaming » (itinérance en français) permet de connecter plusieurs points d’accès entre eux (un principal et notion de « répéteur » pour les suivants) donc différents réseaux wi-fi et d’autoriser un utilisateur à passer de l’un à l’autre (en se déplaçant) de manière transparente.

En résumé : FLEXIBLE, BON MARCHE et EVOLUTIF

2-Inconvénients

Peuvent être liés aux interférences, tout ce qui peut entraver la propagation des ondes radios : four micro-onde et appareils BlueTooth (même fréquence) , l’eau (exemple un aquarium), le corps humain (lorsqu’il y a concentration de personnes essayer de placer en hauteur les antennes), murs épais etc … Dans ces cas là, le signal n’est pas optimal occasionnant une baisse significative du débit.

En Wi-Fi, la bande passante est partagée c'est-à-dire qu’en cas de connexions simultanées sur le réseau il faudra la diviser par le nombre d’utilisateurs pour obtenir le débit réel sur chacune des machines. Un réseau mal configuré au niveau sécurité est la porte ouverte au piratage des données y circulant. Plusieurs techniques existent notamment celle qui consiste à écouter un réseau de l’extérieur d’un bâtiment : les pirates adeptes du « war driving » (concept américain, traduit en France par communauté wi-fi de Montauban) se promènent dans les zones urbanisés et à l’aide d’instruments d’analyse détectent les réseaux Wi-Fi. Mieux vaut alors sécuriser l’accès du réseau Wi-Fi et essayer de concentrer les ondes émises à l’intérieur du bâtiment (en réglant la puissance d’émission des antennes par exemple).

CONCLUSION :

Dans ce chapitre, nous avons commencé par les classifications des réseaux sans fil, puis en va présenter le réseau Wifi et leur principe, L’architecture d’un réseau Wifi,les bandes de fréquences utilisées, En suite nous avons établi les avantage et  Les inconvénients dans le réseau Wifi,. Dans ce temps-la il devrait être exhorté une étude analytique  des couches du Wifi.