Réseaux Wi-Fi – Normes 802.11
Dominique PRESENT
Dépt S.R.C. - I.U.T. de Marne la Vallée
Des WLAN utilisant les fréquences radio
• Ces réseaux sans fil (Wireless Local Area Network) utilisent des
fréquences de la gamme 2,4GHz
• La norme 802.11a autorise des débits de 1Mb/s ou 2Mb/S
• La norme 802.11b « High Rate » permet 5,5Mb/s ou 11Mb/s, destinée aux
réseaux Ethernet sans fil (réseaux Wi-Fi)
• La norme 802.11e ajoute de la qualité de service
• La norme 802.11f introduit le nomadisme (Roaming : dialogue entre
bornes)
• La norme 802.11g atteint 54Mb/s, adaptée au protocole ATM (Wi-Fi5)
• La norme 802.11i améliore la sécurité
IUT-MLV
Réseaux Wi-Fi
D. PRESENT
Le mode Ad- Hoc sans infrastructure
Le mode Ad-Hoc
Permet de réaliser un réseau
poste à poste (chaque poste peut
communiquer avec chacun des
autres postes)
Ce mode est également appelé
Ensemble de Services de Base Indépendants
(Independent Basic Service Set)
IUT-MLV
Réseaux Wi-Fi
D. PRESENT
Pour un réseau local : le mode infrastructure
Le mode
infrastructure
nécessite des points
d’accès connectés au
réseau local
filaire.
Chacun définit
une cellule.
Hub
Point
d’accès
cellule
L’ensemble Point
ESB
d’accès et postes inclus
ESE
dans la cellule constituent
un Ensemble de Services de Base (Basic Service Set).
Les ESB connectés en sous-réseau constituent un Ensemble de Services
Etendus (Extended Service Set).
IUT-MLV
Réseaux Wi-Fi
D. PRESENT
Se synchroniser à un point d’accès
Ecoute passive :
• Le point d’accès émet périodiquement
des « trames balises » (Beacon Frame)
• La station attend de recevoir une de
ces trames
Ecoute active :
• La station émet une trame de test
(Probe Request Frame) et attend une
réponse d’un point d’accès
IUT-MLV
Réseaux Wi-Fi
BF
PRF
D. PRESENT
RF
Le poste doit être authentifié et associé
Authentification :
Le poste doit connaître la clé
d’authentification du point d ’accès
1.
2.
3.
4.
Le poste émet une trame « demande
d’authentification »
Le point d’accès renvoie un texte
Le poste crypte le texte avec la clé
d’authentification
Le point d’accès confirme ou non
l’authentification du poste
Association :
• La poste demande les informations
d’association
• Le point d’accès informe le poste
sur les capacités de la cellule, et enregistre la
position du poste (niveau du signal)
IUT-MLV
Réseaux Wi-Fi
AR
texte
Texte crypté
confirm
Request
confirm
D. PRESENT
Coordination distribuée : le CSMA/CA
La détection de la méthode d’accès CSMA/CD des réseaux Ethernet n’est
pas utilisable pour les réseaux sans fil :
• la détection de collision implique que la station émettrice puisse
écouter et transmettre en même temps ;
• une station qui émet des ondes radio sature son récepteur si celui-ci
écoute simultanément ;
Le protocole CSMA/CA utilise :
• des trames d’acquittement positif ;
• des temporisateurs d’espacement des trames (Inter-Frame Spacing) ;
• l’écoute du support avant d’émettre (durée DIFS) ;
DIFS : Distributed IFS
• l’algorithme de Backoff
PIFS : Point Coordination
EIFS
EIFS
EIFS : Extended IFS
DIFS
DIFS
SIFS : Short IFS
PIFS
SIFS
transmission des données
IUT-MLV
PIFS
ACK
Réseaux Wi-Fi
Backoff
D. PRESENT
CSMA/CA : acquittement et Backoff
• Les postes d’un même BSS écoutent l’activité des autres stations de ce
BSS pendant un temps DIFS ;
• si aucune activité n’est détectée, le poste émet ;
• sinon, il écoute jusqu’à ce que la porteuse soit libre et calcule un temps
d’attente aléatoire par l’algorithme de Backoff avant de transmettre ;
Algorithme de Backoff :
• initialise un temporisateur avec une valeur aléatoire entre 0 et 7 ;
• décrémente le temporisateur dès que le support est libre ;
• quand la valeur est nulle, la station peut émettre ;
• si le support est occupé avant la valeur 0, le décompte est bloqué ;
• à chaque nouvelle tentative la valeur du temporisateur est
incrémentée [22+i randf()] timeslot avec
i : nb de tentatives
source
*
DIFS données
*
timeslot = 625µs
SIFS
destinataire
ACK
écoute
autres stations
IUT-MLV
Réseaux Wi-Fi
DIFS
Backoff
D. PRESENT
CSMA/CA : écoute et attente aléatoire
Station A
données
Station B
ACK
ACK
Station C
Station D
données
données
Station E
Station F
Instant où la station veut émettre
Ecoute du support
Nb de timeslots d’attente
(algorithme de Backoff)
Time slot expiré
IUT-MLV
Réseaux Wi-Fi
D. PRESENT
Problème de la station « cachée »
collisio
n
•Le rayon de propagation des trames émises par une station est limité.
•une station n’est pas obligatoirement reçue par toutes les autres stations.
Point d’accès
Station A
Station C
Station B
•La station A ne reçoit pas les trames de la station C ;
•Si les 2 stations veulent émettre, elles détecteront toutes les deux un
support libre et émettront leurs trames. Il y aura collision ;
•La méthode de réservation de support permet de résoudre ce problème
IUT-MLV
Réseaux Wi-Fi
D. PRESENT
Les fréquences radio utilisées en 802.11
• Pour 802.11, 802.11b (Wi-Fi) et 802.11g :
• bande sans licence dans les 2,4GHz (fréquences scientifiques et
médicales) ;
• largeur de bande de 83MHz affectée aux réseaux sans fil.
• Pour 802.11a (Wi-Fi5) :
• bande sans licence UN-II dans les 5,2GHz ;
• largeur de bande de 300MHz affectée aux réseaux sans fil
• Réglementation française :
• a l’intérieur des bâtiments :
- pas d’autorisation préalable
- bande 2,4465 – 2,4835GHz pour 100mW
- bande 2,4 – 2,4835GHz pour 10mW
• a l’extérieur des bâtiments dans un domaine privé :
- autorisation obligatoire auprès de l’ART
- bande 2,4465 – 2,4835GHz
• sur le domaine public :
- règles édictées par l’ART
IUT-MLV
Réseaux Wi-Fi
D. PRESENT
802.11b :14 canaux de transmission
22MHz
F
Canal 1
2,4GHz
Canal 7
Canal 13
83MHz
2,4835GHz
Séquence directe (Direct Sequence
Spread Spectrum) :
• La bande de 83MHz est divisée en
sous canaux de 22MHz
• La transmission ne se fait que sur
un seul canal
• Un espace ne peut être couvert que
par 3 canaux disjoints maximum
Canal 7
Canal 1
Canal 1
Canal 13
Exemple d’affectation de canaux
IUT-MLV
Réseaux Wi-Fi
D. PRESENT
4 canaux de transmission en extérieur
22MHz
• A l’extérieur des bâtiments, la bande
de 37MHz est organisée en 4 canaux
de 22MHz
F
CanalCanalCanal Canal
10 11 12 13
2,4465GHz
37MHz
2,4835GHz
• La portée des ondes radios diminue quand on augmente le débit :
En intérieur
En extérieur
Débit
(Mb/s)
11
5
2
1
11
5
2
1
Portée
(m)
50
75
100
150
200
300
400
500
IUT-MLV
Réseaux Wi-Fi
D. PRESENT
Le débit diminue avec la distance
IUT-MLV
Réseaux Wi-Fi
D. PRESENT
La mobilité des postes : le handover
• Le handover est le
passage d’un poste d’une
cellule à une cellule
voisine.
H ub
• Non prévu dans les
premières versions, il est
introduit dans les nouvelles
versions
• La norme ne prévoit pas de mécanisme précis, mais définit des règles :
-synchronisation de l’horloge du poste avec celle du point d’accès
-Écoute active et passive
-Mécanismes d’association permettant aux postes de choisir le
point d’accès auquel elles veulent s ’associer
IUT-MLV
Réseaux Wi-Fi
D. PRESENT
Configurer le réseau sans fil
1. Mode Ad Hoc. Configurer :
• le mode Ad Hoc sur chaque station ;
• le même nom de réseau sur chaque station (32 caractères) ;
• les stations pour ne pas utiliser de cryptage WEP ou un cryptage
identique (même clé);
• le même canal de communication sur chaque station
2.
Mode infrastructure. Configurer :
•
le mode infrastructure sur chaque station ;
•
le même nom de réseau sur chaque station ;
•
le même nom de réseau sur le point d’accès ;
•
les station pour ne pas utiliser de cryptage WEP ou un cryptage
identique (même clé);
•
les canaux de communication à utiliser par le point d’accès (il
n’est pas nécessaire de configurer les canaux sur les stations qui les
scannent automatiquement.
IUT-MLV
Réseaux Wi-Fi
D. PRESENT
Configuration des cartes 802.11b
Se configure comme une
carte réseau classique :
• adresse IP ou
DHCP
• passerelle
• DNS
• Wins
Paramètres
supplémentaires :
• mode
• Nom du réseau
IUT-MLV
Réseaux Wi-Fi
D. PRESENT
Configuration des cartes : le WEP
Taille de la clé 64 bits
ou 128 bits
Clé unique alphanumérique
Clés multiples permet de
différencier des groupes
d’utilisateurs ou de postes
IUT-MLV
Réseaux Wi-Fi
D. PRESENT
Administration des cartes 802.11
Adresse MAC de la carte
Canal utilisé
Débit autorisé
Performance de la liaison
IUT-MLV
Réseaux Wi-Fi
D. PRESENT
L’administration des points d’accès
1. Par port USB :
• relier le port USB du point d’accès au port USB de l’ordinateur
d’administration ;
• utiliser le logiciel d’administration fourni avec le point d’accès.
2. Par réseau local :
•
relier le point d’accès au réseau local Ethernet ;
•
utiliser le gestionnaire SNMP (Simple Network Manager protocol)
IUT-MLV
Réseaux Wi-Fi
D. PRESENT
L’administration des points d’accès
Le paramétrage :
Nom du réseau
IUT-MLV
n° du canal
Réseaux Wi-Fi
clés de cryptage
D. PRESENT