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1 WiFi Réseau sans fil Présentation Patrick MONASSIER Université Lyon 1 France.

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1 1 WiFi Réseau sans fil Présentation Patrick MONASSIER Université Lyon 1 France

2 2 Quest ce quun réseau sans fil ? Un réseau permettant la communication sans liaison filaire En anglais : Wireless Network Utilise les ondes radio ou Infra-rouges Avantages : Pas dinfrastructure lourde Liaisons allant de quelques dizaines de mètres à plusieurs Kilomètres Inconvénients : Problème de réglementation relative aux transmissions radio-électriques Sensible aux interférences radio-électriques (ou interférences lumineuses infra-rouge) Sensible à lenvironnement physique et en « vue directe » pour linfra-rouge Risque découte (piratage, espionnage industriel…) Les catégories de réseau sans fils : WPAN : réseau individuel sans fil – Wireless Personal Area Network WLAN : réseau local sans fil – Wireless Local Area Network WMAN : réseau métropolitain sans fil – Wireless Metropolitain Area Network WWAN : réseau étendu sans fil – Wireless Wide area Network

3 3 WPAN : réseau individuel sans fil – Wireless Personal Area Network Faible portée (quelques dizaines de mètres) Permet la connexion dordinateurs, périphériques, PDA… etc Bluetooth Technologie principale WPAN Lancé par Ericsson en 1994 Débit 1Mb/s pour 30 mètres Très peu gourmand en énergie (petits appareils) Norme IEEE HomeRF Home Radio Frequency group (1998) Compaq, HP, Intel, siemens, Motorola Débit 10 Mb/s pour 50 à 100 mètres sans ampli Abandonnée en janvier 2003 au profit de WiFi ZigBee : IEEE , liaison très bas prix, très fable consommation (petit électroménager, jouets, hifi…) Infra-rouge : Quelques mètres, quelques Mb/s. très utilisée en domotique (télécommande, liaison PDA…). Sensible aux intérférences lumineuses. Association irDA (Infra red Association – 1995 – 150 membres) Les catégories de réseau sans fil 1/4

4 4 WLAN : réseau local sans fil – Wireless Local Area Network Couvre léquivalent dun réseau local dentreprise (100 mètres) relie entre eux les terminaux présents dans la zone de couverture WiFi Wireless Fidelity Soutenu par lalliance WECA (Wireless ethernet Compatibility Alliance) Débits jusqu 54 Mb/s, plusieurs centaines de mètres HiperLan 2 High Performance Radio Lan 2.0 Norme européenne (ETSI European Telecommunications standard Transmissions) Débit de 54 Mb/s, plusieurs centaines de mètres Fréquences de à MHz Les catégories de réseau sans fil 2/4

5 5 WMAN : réseau métropolitain sans fil – Wireless Metropolitain Area Network Plus connue sous le nom de de Boucle Locale Radio (BLR). Basée sur la norme Débit de 1 à 10 Mb/s pour une portée de 4 à 10 Km Technologie principalement utilisée par les opérateurs de télécommunication Les catégories de réseau sans fil 3/4

6 6 WWAN : réseau étendu sans fil – Wireless Wide area Network Plus connu sous le nom de « réseau cellulaire mobile » Utilisé par les téléphones mobiles GSM Global System for Mobile Communication GPRS General packet radio service UMTS Universal Mobile Telecommunication System Les catégories de réseau sans fil 3/4

7 7 Présentation WiFi (802.11) La norme définit les couches basses du modèle OSI Couche PHYsique 2 sous-couches LLC - Logical Link control Contrôle daccès au support - Medium Access Control MAC Couche LIAISON 3 couches physiques différentes DSSS FHSS Infra-rouge Méthode daccès proche de celle utilisée par Ethernet

8 8 Les différentes normes WiFi La norme est en réalité une norme initiale offrant des débits de 1 ou 2 Mb/s Des révisions ont été apportées à la norme originale afin doptimiser les débits a, b (WiFi), g appelées normes physiques, servant à optimiser le débit Dautres normes aussi pour assurer une meilleure sécurité et interopérabilité c, d, e, f, h, i IR, j..;

9 9 Modes de fonctionnement du WiFi Stations (STA): Adaptateurs sans fils ou cartes daccès Wireless adaptaters or network interface controller (NIC) Points daccès (AP) : Access point (borne sans fil) définit 2 modes Opératoires : mode infrastructure mode ad hoc EQUIPEMENTS Mode infrastructure

10 10 Mode infrastructure Chaque ordinateur (STA) se connecte à un point daccès (AP) via une liaison sans fil Lensemble formé par le point daccès AP et les STA dans la zone de couverture radio se nomme BSS (basic service set – ensemble des services de base) et constitue une cellule Chaque BSS est identifié par un BSSID (identifiant de 6 octets – adresse MAC du point daccès AP) Il est possible de relier plusieurs PA entre eux par une liaison appelée système de distribution (DS) Cela compose un ensemble de services étendu (extended service set – ESS) Un ESS est repéré par un ESSID (identifiant de 32 caractères ASCII) Il sert de nom pour le réseau. ESSID est aussi connu sous le nom de SSID La connaissance du SSID est nécessaire pour se connecter au réseau Une STA peut passer dun BSS à lautre de « façon transparente ». Cela est appelé litinérance ou roaming.

11 11 Communication avec le point daccès STA Diffuse un requête de sondage (probe request) contenant l ESSID et la vitesse de configuration Connexion AP LAP diffuse en continue (toutes les 0,1 sec) une trame balise (beacon) contenant des informations sur son BSSID et autres paramètres propres Echange dinformations Une STA se trouvant à la portée de plusieurs AP pourra choisir elle-même lAP avec laquelle se connecter pour une meilleure réception. En mode infrastructure

12 12 Mode ad hoc STA Principe : Les stations se connectent entre elles en mode point à point (peer to peer) Lensemble est appelé ensemble de services de base indépendant (independant basic service set - IBSS) L IBSS est identifié par un SSID 2 stations qui sont hors de portée lune de lautre ne pourront pas communiquer STA

13 13 La couche Liaison de données La sous-couche MAC de la couche Liaison définit 2 méthodes daccès différentes : La méthode CSMA/CA – utilisant la Distributed Coordination Function (DCF) La Point Coordination Function (PCF) STA ou AP STA RTS CTS data ACK Le taux derreur de transmission sur les réseaux sans fil augmente généralement avec la taille des paquets La norme offre un mécanisme de fragmentation permettant de découper la trame en plusieurs morceaux (fragmentation) La couche MAC offre un mécanisme de contrôle derreur (contrairement à Ethernet qui ne propose aucun système de détection ou de correction derreur – TCP sen chargeant) CSMA / CA

14 14 Format des trames WiFi FC (2) D/ID (2) Adresse 1 (4) Adresse 2 (4) Adresse 3(4) SC (2) Adresse 4 (2) Corps de la trame (0 à 2312 octets) FCS (2) Version de protocole (2) Type (2) Sous-type (4) (X) bits (X) octets To DS (2) From DS (2) MoreFrag (2) Retry (2) Power Mgt (1) More data (1) WEB (1) Order (1) Détail du champ FC (Frame Control - Contrôle de trame)

15 15 Description des champs Description des champs : FC (Frame Control) qui contient : Version du protocole : 0 pour la 1 ere version de Type : paquet de gestion, de contrôle ou de données Sous-type : fonction de la trame dans le type To DS (distribution system) : 1 si trame vers AP, 0 dans les autres cas From DS : 1 si vient d'un AP (To DS=0 et From Ds=0 en mode ad hoc) More fragments : indique qu'il reste des fragments à transmettre Retry : réémission d'un fragment Power management : si 1, la STA émettrice est en mode gestion d'énergie More data : reste des trames en attente (mode gestion d'énergie) WEP : algorithme de chiffrement WEP utilisé pour chiffrer le corps de la trame Order : lié à la classe de service (strictly-ordered service class) D/ID (Durée /ID) : indique la durée du temps d'utilisation du canal de transmission Champs adresses : une trame peut contenir jusqu'à 3 adresses en plus de l'adresse de 48 bits SC - Contrôle de séquence : distingue divers fragments d'une même trame (N° de fragment, N° de séquence) FCS : CheckSum de contrôle

16 16 Les techniques de transmission des données L'affectation des ondes radio est contrôlé par : ETSI (European Telecommunication Standard institute) en Europe FCC (Federal Communications Commission) aux Etats-Unis MKK (Kensa-Kentei Kyokai) au japon En europe, les bandes libérées sont : 890 à 915 MHz (pour le GSM), à GHz et à GHz Aux Etats-Unis : 902 à 928 MHz, à GHz et à GHz La couche physique définit plusieurs techniques de transmission pour limiter l'effet des interférences : Etalement de spectre à sauts de fréquences (DSSS) Etalement de spectre à séquence directe (FHSS) Infra-Rouge Les techniques à etalement de spectre (spread spectrum) consistent à moduler la fréquence, dans une bande de fréquence large pour transmettre des données à faibe puissance

17 17 Techniques d'étalement de spectre et IR Technique de saut de fréquence FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum) Découpe d'un large bande de fréquence en 75 canaux (hops-sauts de 1MHz) Transmission selon une combinaison de canaux connus de toutes les stations Le signal est plus facilement reconnaissable sur chaque canal (400ms) Technique de spectre à séquence directe DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum) Transmettre pour chaque bit une séquence (barker) de bits 8 canaux distincts de 20MHz pour éviter le parasitage entre canaux Infra-Rouge 1 à 2 Mb/s en utilisant la PPM (Pulse Position Modulation)

18 18 Sécurisation du réseau WiFi D'une façon générale, lors de l'installation, il faut : Positionner correctement les Points d'Accès (contrôler la portée radio) Gérer les mots de passe administrateur Eviter la diffusion générale des informations (SSID par exemple) Filtrer les adresses MAC On peut aussi Gérer efficacement les authentifications, autorisations et gestion des utilisateurs ( AAS - Authentification, Authorization and Accounting / serveur RADIUS - Remote Authentification Dial-In User service RFC 2865 et 2866) Mettre en place un VPN (réseau privé virtuel) Chiffrage les informations WEP : Wired Equivalent Privacy C'est un mécanisme de chiffrement des données (agorithme avec clé de codage sur 40 ou 128 bits) ….. Cependant, la connaissance de la clé permet le déchiffrement..

19 19 Les risques du réseau sans-fil Le principal risque est l'écoute des ondes radios du réseau et la perturbation : Le war-Driving : Consiste à parcourir une ville en écoutant les réseaux puis en repérant les lieux (GPS) Le marquage des lieux est codé par un langage des signes (war-chalking) W Réseau ouvert Connecté Réseau ouvert Réseau sécurisé Les risques principaux : L'interception des données Le détournement de connexion Le brouillage des transmissions Les dénis de service (envois de paquets)

20 20 Fin de présentation Merci de votre attention Patrick MONASSIER Université Lyon 1 France


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