Matériels Wi-Fi

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WLANRéseaux Locaux sans fils

Prof: B. ELBHIRI

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Plan

• Introduction• Norme 802.11• Les modes du Wi-Fi• Les antennes Wi-Fi• La portée du Wi-Fi• Les canaux Wi-Fi• Les modulations du Wi-Fi• Architecture et Fonctionnalités Wi-Fi• La sécurité du Wi-Fi• Configuration et installation • Conclusion

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Introduction • Wi-Fi = Wireless Fidelity

• 1997 : Prémices du Wi-Fi – Premier prototypes de communication réseau

• 1999 : Le WECA propose le standard du Wi-Fi - adopté sous la norme 802.11b.

• 2000 : Première utilisation libre du Wi-Fi par une communauté de Seattle.

• 2003 : évolution vers la norme 802.11g – augmentation du débit.

• 2009 : évolution vers la norme 802.11n – augmentation du débit et de la portée.

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Introduction :Quelques questions …

• Quel est l’utilité du Wi-Fi?

• Comment fonctionne le Wi-Fi?

• Quels sont les limites du Wi-Fi?

• Quels sont les applications du Wi-Fi?

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Matériels Wi-Fi

Point d’accès

Routeur wifi

Clé USB Wi-Fi

Caméra Wi-Fi…

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Les normes Wi-Fi

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Les normes Wi-FiWireless Ethe Compa Alliance: 3Com, Aironet, Harris semiconductor, lucent, Nokia, Symbole Technolgy…

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Les normes Wi-Fi

• IEEE 802.11a• Première norme du Wi-Fi .• Courte distance d’utilisation : 10metres.• Débit théorique de 54Mbit/s – 27Mbit/s Réel.• Bande de fréquence de 5 GHz.• 52 canaux possibles – 8 utilisable non superposées.

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Les normes Wi-Fi

• IEEE 802.11b• Norme du Wi-Fi de base la plus répandue.• Distance d’utilisation : jusque 300 mètres.• Débit théorique de 11Mbit/s – 6Mbit/s Reel.• Bande de fréquence de 2,4 GHz.• 13 canaux possibles – 4 utilisable non superposées.

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Les normes Wi-Fi

• IEEE 802.11c : Pontage 802.11 vers 802.1d

• Norme sans intérêt pour le publique.• Modification de la 802.1d afin d’établir un pont avec lestrames 802.11. (niveau liaison de données)

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Les normes Wi-Fi

• IEEE 802.11d: Internationalisation

• Evolution de la norme afin de répondre aux règlementnationaux en matière de fréquences et puissance.• Garantir l’utilisation internationale du Wi-Fi.

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Les normes Wi-Fi

• IEEE 802.11e: Amélioration du la Qualité de service

• Adaptation des paramètres de longueur des paquets, des délais de transmissions et bande passante.

• Permettre une meilleure transmission de la voix et des vidéo.

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Les normes Wi-Fi

• IEEE 802.11f: Itinérance – Roaming

• Amélioration des points d’accès afin de permettre a un itinérant, la continuité du service de manière transparente.

• Protocole IAPRP. Inter-Access Point Roaming Protocol

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Les normes Wi-Fi

• IEEE 802.11g• La norme la plus répandue actuellement sur le marché.• Distance d’utilisation : jusque 300 mètres.• Haut Débit théorique de 54Mbit/s – 25Mbit/s Réel.• Bande de fréquence de 2,4 GHz.

▫ Bande ISM : Industrial Scientific Medical

• 13 canaux possibles – 4 utilisable non superposées.• Compatibilité ascendante avec la 802.11b.

▫ Les équipements 802.11g fonctionnent sur de AP 802.11b.

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Les normes Wi-Fi

• IEEE 802.11h:• Adaptation de la norme 802.11 au standard europeen – (Hyperlan 2)• Conformité de fréquences et économie d’énergie.

• IEEE 802.11i:• Amélioration de la sécurité.• Gestion et distribution de clé de chiffrement.• Cette norme propose un chiffrement des Wi-Fi 802.11a, 802.11b et

802.11g

• IEEE 802.11j:• Adaptation de la norme 802.11 au standard Japonais• Conformité de fréquences et économie d’énergie.

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Les normes Wi-Fi

• IEEE 802.11n:• Nouvelle norme 2009• Technologie MIMO : Multiple-Input Multiple Output• Technologie OFDM : Orthogonal Frequency DivisionMultiplexing• Distance d’utilisation : jusque 90 mètres.• Haut Débit théorique de 600Mbit/s – 100Mbit/s Réel.• Bande de fréquence de 2,4 GHz et 5GHz.• 13 canaux possibles – 8 utilisable non superposées.• Capacité totale effective théorique : 1Gbit/s

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Les normes Wi-Fi

• IEEE 802.11s:• Prochaine norme en cours d’élaboration• Débit théorique 20Mbit/s• Mobilité accrue – Chaque Access Point est un relais.• Routage par protocole OLSR.

• IEEE 802.11IR:• Utilisation de signaux infrarouges.• Norme dépassée actuellement.

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Les normes Wi-Fi

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Les mode Wi-Fi

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Les modes du Wi-Fi

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Les modes du Wi-Fi: BSS

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Les modes du Wi-Fi: ESS

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Les modes du Wi-Fi: ESS

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Les modes du Wi-Fi: Réseau ambiant

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Les modes du Wi-Fi: Ad-hoc(IBSS)

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Les modes du Wi-Fi: Ad-hoc(IBSS)

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Les modes du Wi-Fi: Ad-hoc et routage

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Les modes du Wi-Fi: Ad-hoc et routage

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Les modes du Wi-Fi: Ad-hoc et routage

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Antennes et portées Wi-Fi

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Antenne: Diagramme de rayonnementAntenne Dipôle

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Antenne: Diagramme de rayonnement

• Chaque antenne concentre l’énergie d’une certaine manière, ce qui renforce les signaux émis ou reçus.

• Cette concentration d’énergie s’appelle le gain, et se mesure en dBi.

• Les antennes dipôles étant les moins puissantes, leur gain est assez faible : environ 2,15 dBi (generalement arrondi a 2,2 dBi).

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Antenne: Diagramme de rayonnement

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Antenne: Diagramme de rayonnement

Antenne 5dBi Antenne 6dBi Antenne 15dBi

Antenne 12dBi Antenne 32dBiYagi : 12 dBi

Yagi : 18 dBi

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La portée du Wi-Fi: Puissance D’émission

• Unité de Puissance d’émission radio : mW• Puissance d’émission d’une antenne Wi-Fi : 100mW max• Le gain s’exprime en dB. G = 10xLog(Pout/Pin)• La puissance de référence 1mW = 0dBm• Antenne Idéale ou isotrope : Gain = 1 soit 0 dBi• L’antenne classique dipôle à un gain de 2.14dBi• Puissance d’émission d’une antenne Wi-Fi :

20dBm = 10xlog(100/1)• L’atténuation du puissance est proportionnelle au carré de

la distance. (doubler la distance = quadrupler la puissance)

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La portée du Wi-Fi: Sensibilité de réception

• SNR ou RSB : rapport signal/bruit.C’est la différence entre le signal reçu et la puissance du bruit au dessous de laquelle le récepteur ne peut plus capter le signal

• SNR = Puissance du signal reçu [dBm] – Puissance du bruit [dBm] La puissance du bruit électromagnétique naturel est de l’ordre de -100 dBm pour les fréquences du Wi-Fi

• Les sources sont : - Tous les équipements émettant des radiofréquences- Les radios- Les téléphones- Les mobiles- Le rayonnement électromagnétique naturel- Le bruit thermique

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La portée du Wi-Fi: Sensibilité de réception

• Niveau minimum de réception d’un signal radio:• Le bruit ayant une puissance de -100 dBm, Le signal capté par l’antenne

doit être supérieur à ce niveau.• Pour un signal reçu à -70 dBm, Le SNR est de :

SNR = Preçu – Pbruit = (-70 dBm) – (-100dBm) = 30dBmPlus le SNR est grand, meilleure est la réception et le débit important.

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La portée du Wi-Fi: Pertes

• Perte de câbleLes câbles introduisent des pertes selon:

• Leur structure.• Leur longueur.

• Perte de ConnecteurChaque connecteur introduit une perte de puissance de 0,2dB à 0,5dB suivant le connecteur et son serrage

• Perte en Propagation: Atténuation en espace libre

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La portée du Wi-Fi: Pertes

• Lp = 32.4 + 20xLOG(f) + 20xLOG(d)• Lp : Atténuation du signal radio idéal dans un espace idéal. [dB]• f : Fréquence du signal Radio en [MHz]• d : distance entre émetteur et récepteur en [Km]

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Bilan de liaison radio

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La portée du Wi-Fi: Débits

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La portée du Wi-Fi: simulateur

NETSTUMBLER nSSIDer

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Exemple: Cas pratique

EMETTEUR (PONT A)- PUISSANCE : 20 dBm- ANTENNE : 12 dBi-CABLE RG-58 : 20 mètres

RECEPTEUR (PONT B)- PUISSANCE : 20 dBm- ANTENNE : 6 dBi-SENSIBILITE : - 72 dBm à 54 Mbits et - 94 dBm à 1 Mbits

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Exemple: Cas pratique

• Calcul de faisabilité:

MARGE POSITIVE: A partir de + 10 de marge, le projet est réalisable en champs dégagé.

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Exercices:

Quel est la puissance reçue à 20 mètres?

• Pour un émetteur Wi-Fi de 100mW avec une antenne de 5dBi au bout d’un câble RG 58 (1 dB par mètre) de 2 mètres.

• Le récepteur a une antenne de 3dBi au bout d’un câble RG 174 (2 dB par mètre) de 50 cm.

Quel est le SNR pour un récepteur d’une sensibilité de -85 dBm?

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Audit de site• L’audit de site consiste précisément à savoir s’il existe d’autres

réseaux WiFi dans la zone de couverture du réseau audité.

• Netstumbler (http://www.netstumbler.com) est un logiciel gratuit, qui ne demande qu’une station, mobile ou fixe, possédant une carte WiFi pour faire un audit de l’environnement radio et détecter la présence d’autres réseaux WiFi tout en testant la sécurité du réseau audité.

• Retina Network Security Scanner (http://eeye.com) permet de détecter des réseaux sans fils environnants. Le logiciel est également prévu pour déterminer les vulnérabilités d’un réseau d’entreprise. Un rapport détaillé est généré à la fin de l’examen.

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Audit de site Netstumbler

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Audit de site

Retina Network Security Scanner nSSIDer

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Audit de site

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Audit de site: Travail à faire par groupe

• Décrivez le site

• Travail à faire par groupe: Définissez l’objectif de l’audit : évaluer la performance des réseaux Wifi installés sur un site (voire plusieurs)

• Décrivez le matériel utilisé (ordinateur, OS, nature de l’adaptateur Wifi…)

• Décrivez le matériel wifi détecté (nature des AP…)

• Comment le choix des canaux est-il effectué ?

• A quel endroit du site, la portée du réseau est la moins grande, par exemple dans les pièces dont les murs sont épais? Quel est le niveau de sécurisation réel des réseaux sans fil ?

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Les canaux Wi-FiDistribution des 8 canaux du Wi-Fi 802.11a

802.11a :• bande de fréquence étroite de 200 MHz [ 5,15 à 5,35 GHz ]• Partage de connexions par découpé en 8 canaux de 20 MHz séparés de 20 MHz.• Partage en 48 Sous canaux de 300 KHz

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Les canaux Wi-FiDistribution des 13 canaux du Wi-Fi 802.11b

802.11b/g :• bande de fréquence étroite de 85 MHz [ 2,3995 à 2,4845 GHz ]• Partage de connexions par découpé en 13 canaux de 25 MHz séparés de 5 MHz.

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Comment choisir un canal Wi-Fi• Ne pas utiliser la même fréquence que celle utilisée par vos voisins.pour générer un minimum de collisions et d'interférences• Ne pas utiliser un canal proche.Sur ces 13 canaux radio disponibles, seulement 3 ne se chevauchent pas.

2 canaux fonctionnent sans interférence Quand ils sont séparés d'au moins 4 canaux

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Comment choisir un canal Wi-Fi

• Varie suivant la loi imposée dans chaque pays(ANRT).• C'est une sorte d'autoroute ou circulent également

vos voisins. Au plus vous êtes entourés de voisins connectés via ce type de liaison radio, au plus la cohabitation se traduira par un partage de la bande (des canaux) et donc du débit de votre connexion (sans parler des interférences et brouillages causés par l'environnement tel que les micro-ondes).

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Comment choisir un canal Wi-Fi

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Réglementation des canaux Wi-Fi

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Les modulations du Wi-FiModulation DSSS: Étalement à séquence directe

• La bande des 2,4 GHz est divisée en 14 canaux de 22 MHz espaces de 5 MHz.

• Les canaux adjacents se chevauchent partiellement (en cas ou deux points d'accès utilisant les mêmes canaux ont des zones d‘émission qui se recoupent, des distorsions du signal risquent de perturber la transmission)

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Les modulations du Wi-FiModulation DSSS: Étalement à séquence directe

Étalement de spectre en séquence directe.3 canaux sur les 14 sont isoles et utilises pour éviter les

interférences. (ex. 1, 6, 11 ou 1, 7, 13 ).

• Les données sont transmises intégralement surl'un de ces canaux de 22 MHz, sans saut.• Utilisation de la pleine puissance des canaux• Longue portée• Système peux résistant aux perturbations

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Les modulations du Wi-FiModulation DSSS: Étalement à séquence directe

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Les modulations du Wi-Fi

• Changement de fréquence l‘émetteur après quelques ms

• Accroit l'immunité au bruit. l'atténuation n‘étant pas constante en fonction de la fréquence.

• Portée moindre que DSSS

Modulation FHSS: Étalement à saut de fréquence

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Les modulations du Wi-Fi

• Codage numérique des signaux

• Utilisé pour les systèmes de transmissions mobiles a haut débit de données.

• Permet de réduire sensiblement les interférences inter-symboles.

• Peut devenir inutilisable dans le cas où les échos sont forts, il faut alors utiliser COFDM.

Modulation OFDM: Orthogonal Frequency Division Multiplexing

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Les modulations du Wi-FiModulation OFDM: Orthogonal Frequency Division Multiplexing

• Principe :▫ Repartir sur plusieurs sous-porteuses le signal numérique.▫ Comme si l'on combinait le signal a transmettre sur un grand nombre de systèmes de transmission (des émetteurs, par exemple) indépendants et a des fréquences différentes.

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Les modulations du Wi-Fi

2 antennes - envoyer des informations différentes.Tire profit des multiples canaux avec ces antennes et les réflexions causées par l’environnement.

Technologie MIMO

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Les modulations du Wi-FiTechnologie MIMO

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Les modulations du Wi-FiTechnologie MIMO

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Les modulations du Wi-FiTechnologie MIMO

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Les modulations du Wi-FiTechnologie MIMO

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Les modulations du Wi-FiDébit / Modulation / codage

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Architecture et Fonctionnalités Wi-Fi

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Architecture Wi-Fi

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