Introduction au reseautage WiFi Matériel de formation pour les formateurs du sans fil.

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1 Introduction au reseautage WiFi Matériel de formation pour les formateurs du sans fil

2 2 Objectifs L'objectif de cette présentation est de présenter: la famille de protocoles radio 802.11 Les canaux radio 802.11 Les topologies de réseau sans fil Les modes de fonctionnement WiFi Les stratégies pour le routage du trafic réseau Les questions fréquemment demandées

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4 44 Les Bandes ISM/UNII ‣ Les bandes industrielles, scientifiques et médicaux (ISM) permettent une utilisation sans licence dans les bandes 2.4-2.5 GHz, 5.8 GHz, et beaucoup d'autres fréquences (non WiFi).Les bandes sans licence Unlicensed National Information Infrastructure (UNII) permettent une utilisation sans licence de la partie inférieure du spectre 5 GHz (aux USA seulement).En Europe, l'Union européenne des normes de télécommunication (ETSI) a alloué des portions de la bande des 5 GHz. La plupart des dispositifs commerciaux sans fil (téléphones mobiles, télévision, radio, etc.) utilisent les fréquences radio sous licence. Les grandes organisations payent des droits de licences pour avoir le droit d'utiliser ces fréquences radio.Le WiFi utilise le spectre sans licence. Les droits de licence ne sont généralement pas nécessaires pour faire opérer l'équipement WiFi.

5 5 Les protocoles de reséautage sans fil ‣ 802.11a supporte des débits allant à 54 Mbps en utilisant les 5 GHz sans licence ‣ 802.11b supporte des débits allant à 11 Mbps en utilisant la bande 2,4 GHz sans licence. ‣ 802.11g supporte des débits allant à 54 Mbps en utilisant la bande 2,4 GHz sans licence. ‣ 802.11n supporte des débits allant à 600 Mbps en utilisant les bandes 2,4 GHz et 5 GHz sans licence. La famille de protocoles radio 802.11 sont communément appelés WiFi. 802.16 (WiMAX) n'est pas WiFi 802.11! C'est une technologie complètement différente qui utilise une variété de fréquences sans licence.

6 6 Compatibility of standards 802.11 a 802.11 b 802.11 g 802.11 n 802.16 802.11 a Yes @5GHz 802.11 b Yes (slower) Yes @2.4GH z 802.11 g Yes (slower) Yes @2.4GH z 802.11 n Yes @5GHz Yes @2.4GH z Yes @2.4GH z Yes 802.16 AP CLIENTCLIENT

7 7 Debits de données Notez que les débits de données mentionnés dans les spécifications WiFi se réfèrent au taux de symbole radio brute, pas au débit actuel du protocole TCP/IP. La différence est appelée surcharge de protocole, et elle est nécessaire pour permettre au protocole WiFi de gérer les collisions, les retransmissions, et la gestion générale de la liaison. Une bonne règle de pouce consiste à diviser le débit de symbole radio par deux pour obtenir le débit TCP/IP pratique maximum. Par exemple, un lien 802.11a de 54 Mbps a un débit pratique maximal de près de 25 Mbps. Un lien 802.11b de 11 Mbps a un débit maximum d'environ 5 Mbps.

8 8 La couche MAC: CSMA et TDMA WiFi 802.11 utilise Carrier Sense Multiple Access (CDMA) pour éviter les collisions de transmission. Avant un nœud peut transmettre, il faut d'abord écouter les transmissions des autres radios. Le nœud ne peut transmettre lorsque le canal devient inactif. D'autres technologies (telles que le WiMAX, Nstreme et AirMax) utiliser Time Division Multiple Access (TDMA) à la place. TDMA divise l'accès à un canal donné en intervalles de temps multiples, et attribue ces créneaux à chaque nœud du réseau. Chaque mode ne transmet que dans son emplacement attribué, en évitant les collisions.

9 9 La couche Zero Le modèle TCP/IP 5 Application 4 Transport 3 Internet 2 Liaison des données 1 Physique ‣ Le canal radio Le mode de fonctionnement Radio Le nom du réseau Les caractéristiques de sécurité Les dispositifs sans fil doivent s'entendre sur plusieurs paramètres avant de pouvoir communiquer les uns avec les autres. Ces paramètres doivent être correctement configurés pour établir la connectivité de la «première couche» : 9

10 10 Les canaux WiFI 802.11 Les dispositifs sans fil doivent utiliser le même canal pour communiquer les uns avec les autres. Ils envoient et reçoivent sur le même canal, de sorte qu'un seul dispositif peut transmettre à un moment donné. Ce type de connexion est appelé demi-duplex (half-duplex).

11 11 Canaux sans chevauchement: 1, 6, 11

12 12 Re-utilisation du Canal AP

13 13 Topologies des réseaux sans fil ‣ Point-à-Point ‣ Point-à-Multipoint ‣ Multipoint-à-Multipoint N'importe quel réseau sans fil complexe peut être considéré comme une combinaison d'un ou plusieurs de ces types de connexions:

14 14 Point à Point La connexion la plus simple est la liaison point à point. Ces liaisons peuvent être utilisées pour étendre un réseau sur de grandes distances.

15 15 Point à Multipoint Lorsque plus d'un nœud communique avec un point central, c'est un réseau point à multipoint.

16 16 Multipoint à Multipoint Quand un nœud d'un réseau peut communiquer avec tout autre, il s'agit d'un réseau multipoint à multipoint (aussi appelé ad-hoc ou réseau maillé).

17 17 Modes Radio WiFi Les dispositifs WiFi peuvent être utilisés dans un de ces modes: Chaque mode a des contraintes spécifiques de fonctionnement, et les radios ne peuvent fonctionner que dans un mode à la fois. ‣ Maitre (point d'accès) ‣ Administré (également connu en tant que client ou station) ‣ Ad-hoc (utilisés pour les réseaux maillés)Moniteur (normalement pas utilisé pour les communications)Autres modes propriétaires qui ne sont pas 802.11 (par exemple Mikrotik Nstreme ou Ubiquiti AirMax)

18 18 Mode maître Le mode maître (aussi appelé AP ou mode infrastructure) est utilisé pour produire une infrastructure avec un point d'accès reliant différents clients. Le point d'accès crée un réseau avec un nom spécifié (appelé le SSID) et un canal et offre des services réseaux sur ce canal. Les dispositifs WiFi en mode maître peuvent communiquer seulement avec des dispositifs WiFi qui leur sont associés en mode administré.

19 19 Mode administré Le mode administé est parfois aussi appelé mode client. Les appareils sans fil en mode administré se joignent à un réseau créé par un maître, et changent automatiquement leur canal pour correspondance. Les clients qui utilisent un point d'accès sont dits associés. Les radios en mode administré ne communiquent pas directement entre elles, et ne communiquent qu’avec un maître associé (et seulement avec un à la fois).

20 20 Mode Ad-hoc Le mode ad-hoc est utilisé pour créer des réseaux maillés avec: ‣ Aucun dispositif maître (AP)Communication directe entre voisins Les dispositifs doivent être à portée les uns des autres afin de communiquer, et ils doivent s'entendre sur un nom de réseau et le canal.

21 21 Mode Moniteur Le mode moniteur est utilisé pour écouter passivement le trafic radio sur un canal donné. Ceci est utile pour: ‣ Analyse des problèmes sur un liaison sans filObservation de l'utilisation du spectre dans la régionEffectuer des tâches de maintenance de la sécurité

22 22 Les modes radio WiFi en action

23 23 Wireless Distribution System (WDS) ‣ Le WDS peut ne pas être compatible avec les équipements de différents fournisseurs.Comme WiFi est semi-duplex, le débit maximal est réduit de moitié à chaque saut. Le WDS prend uniquement en charge un petit nombre de points d'accès connectés (généralement cinq). Le WDS ne peut pas supporter certaines fonctions de sécurité, telles que le cryptage WPA. Il est possible de permettre a des points d'accès de communiquer les uns avec les autres directement en utilisant le protocole WDS. Il peut être utile, mais il a plusieurs limites.

24 24 Routage de traffic Le WiFi 802.11 fournit une connexion liaison-local. Il ne fournit aucune fonctionnalité de routage! Le routage est mis en œuvre par des protocoles de niveau supérieur. WiFi } Le modèle TCP/IP 5 Application 4 Transport 3 Internet 2 Liaison des données 1 Physique

25 25 Reseautage en Bridge Pour un réseau local sans fil simple, une architecture en bridge est généralement adéquate. Avantages ‣ Très simple configuration permettant un très bon roaming Inconvénients ‣ De plus en plus inefficace a mesure que des noeuds s’ajoutent: tous font de la diffusion. ‣ Le trafic est répété virtuellement. ‣ Inutilisable sur les grands réseaux Wans.

26 26 Points d’access en Bridge domaine de diffusion

27 27 Reseautage par routage Les grands réseaux sont construits par l'application de routage entre les nœuds. ‣ Le routage statique est souvent utilisé sur des liaisons point à point.Le routage dynamique (tels que RIP ou OSPF) peut être utilisé sur les grands réseaux, même s’ils ne sont pas conçus pour fonctionner avec l'imparfait des liaisons sans fil imparfaites. les protocoles de routage maillé fonctionnent très bien avec les réseaux sans fil, en particulier lorsque les radios utilisent le mode ad-hoc.

28 28 Reseautage en routage Comme le réseau se développe, il devient nécessaire d'utiliser une sorte de schéma de routage pour maintenir l'efficacité du trafic. Inconvénients ‣ Des configurations plus complexes. ‣ Le roaming entre les points d'accès n'est pas supporté. Avantages ‣ Les domaines de diffusion sont limités, une utilisation plus efficace de la bande passante radio ‣ Les réseaux arbitrairement grands peuvent être réalisés. ‣ Une grande variété de protocoles de routage et des outils gestion de bande passante sont disponibles

29 29 Point d’access en routage

30 30 Questions frequemment demandees

31 31 Questions frequemment demandees ‣ À quelle vitesse? (Qu'est-ce que 54 Mbit/s signifie???)Jusqu'où peut aller un réseau? (Le problème à distance)Combien de clients puis-je connecter à un AP?Est-ce que tous mes appareils sont compatibles?Il ya parfois d'énormes différences dans le prix des points d'accès, que dois-je acheter?

32 32 Un peu de concepts importants Je peux vous donner des réponses à certaines questions, en effet :-) ‣ Qu'est-ce qu'un dispositif?Qu'est-ce qu'un point d'accès (AP)? Peut-il être aussi un client? Sont-ils de différents matériels?Qu'est-ce que le firmware? Pourquoi puis-je veux le changer?Je ne comprends pas les différences entre les AP, un appareil, firmware, les protocoles...

33 33 A few important concepts device (hardware) firmware (O.S.+software) + hardware features: ‣ power ‣ frequencies ‣ ports (radio, ethernet) ‣ connectors, etc... firmware features: ‣ modes (AP/client/…) ‣ supported protocols ‣ allowed max power ‣ allowed frequencies ‣ settings you can do… all of this together makes up your AP/client

34 34 the same device with an alternate firmware: it may have some new or better features Firmware alternatif device (hardware) alternate firmware (O.S.+software) + hardware features: ‣ power ‣ frequencies ‣ ports (radio, ethernet) ‣ connectors, etc... firmware features: ‣ modes (AP/client/…) ‣ supported protocols ‣ allowed max power ‣ allowed frequencies ‣ settings you can do…

35 35 in some devices (ex: Mikrotik Routerboards) you can change/add radio card(s) Module materiel CPU (main board) radio card(s) (miniPCI) + features: ‣ supported firmware(s) ‣ ports (radio, ethernet) ‣ etc… features: ‣ frequencies ‣ power and sensitivity ‣ etc…

36 36 In order to have a working link: all relevant settings should match AND the link budget should allow for it A link is composed of many parts + AP settings: ‣ protocol ‣ channel ‣ TX power ‣ etc... cables and antenna + cables and antenna client settings: ‣ protocol ‣ channel ‣ min RSSI ‣ etc... ‣ cable loss ‣ antenna gain ‣ alignment ‣ polarization ‣ cable loss ‣ antenna gain ‣ alignment ‣ polarization path loss obstacles (Fresnel) client station access point

37 Pour plus de détails sur les sujets abordés dans cette leçon, veuillez, s'il vous plaît, vous référer au livre « Réseaux sans fil dans les Pays en Développement », disponible en téléchargement gratuit dans de nombreuses langues sur http://wndw.net/ Merci pour votre attention