Les systèmes de communication         sans fils CM2 Les réseaux locaux : WIFI, etc...
Rappel
1. WIFI - IEEE 802.11 : DéfinitionLe WI-FI répond à la norme IEEE 802.11. La norme IEEE 802.11 (ISO/IEC   8802-11) est un ...
Le terme « Wi-Fi » :Le terme « Wi-Fi » suggère la contraction de « Wireless Fidelity », par analogie   au terme « Hi-Fi » ...
2. Applications et usagesRéseaux personnels :Connecté différents type dappareil à votre box(pas besoin de tiré un câble) ;...
3. Les standards « 802.11 » :802.11 : L’ancêtre du réseau sans fil, sur 2,4 GHz modulation DSSS ou saut de   fréquence (au...
Couches protocolaires 802.11 :Couche                   802.11 (MAC)LiaisonCouche     DSS FHSS           IEEE. IEEE.    IEE...
LES BANDES DE FREQUENCES : La bande ISM    ISM (Industrial, Scientific and Medical)      902-928 MHz ;       2.400-2.483...
LES BANDES DE FREQUENCES : La bande ISM   Pays       Etats-Unis    Europe (ETSI) Japon (MKK)   France (ART)               ...
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802.11 : FHSS (Frequency Hopping Spread                    Spectrum)FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum)/GFSK (Gaussia...
802.11 : DSSS (Direct-Sequence Spread                    Spectrum)DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum) ou étalement du s...
802.11 : Exemples dassociation de trois                     canaux:Chaque point daccès doit posséder des canaux qui ne se ...
Utilisation des canaux suivant les pays : Pays    Etats-Unis   Europe (ETSI)   Japon (MKK)   France           (FCC)       ...
802.11b (Wi-Fi)Créer en 1999 (appelé aussi 802.11HR (High Rate))Débits de 5,5 à 11 Mbits/sUtilise toujours la bande ISMUne...
802.11b (Wi-Fi)
802.11a :Créer en 1999Dénommée Wi-Fi 5 par le WECA, ;Utilise la bande radio U-NII des 5GHz,Largeur de bande plus important...
802.11a :
802.11a :Plusieurs sous-canaux à faible débit en parallèle => 1 seul canal à haut débit.On peut utiliser huit canaux disjo...
802.11a :
802.11a :De même que pour Wi-Fi, Wi-Fi 5 utilise le " Variable Rate Shifting " lorsque   lenvironnement se dégrade. Le déb...
802.11gDisponible en 2003Utilise la bande ISMCodage CCK,Compatible avec Wi-Fi.Transmission OFMD débit max de 54Mbits/sCons...
802.11gLa propagation va varier suivant le type denvironnement, les caractéristiques   démission et de réception vont être...
802.11g
802.11gCe sont ces conditions de propagation qui vont déterminer toutes les conditions   dutilisation (vitesse de transmis...
4. Mode de mise en réseaux : Les réseaux                     infrastructurePermet de connecter les ordinateurs équipés de ...
Mode de mise en réseaux : Le mode « ad hoc »Permet de connecter directement les ordinateurs   équipés de Wi-Fi, sans utili...
Mode de mise en réseaux : Le mode Pont « Bridge                      »Sert à connecter un ou plusieurs points daccès entre...
Le mode Répéteur « range-extender »Permet de répéter un signal Wi-Fi plus loin (par exemple pour atteindre un fond de   co...
5. Controverses, risques et limites :                     ConfidentialitéL’accès sans fil aux réseaux locaux rend nécessai...
Sécurité :
Clé symétrique :Lexpéditeur et le destinataire utilisent la même clé (pour le codage et le décodage)-DES (Data Encryption ...
Triple DES : 3DES
Clé asymétrique ou clé publique :Ce système résout le problème de transmission des clés rencontré   précédemment.
Signature
Controverses, risques et limites : Risque                     sanitairePlusieurs organismes ont majoritairement conclu qui...
Controverses, risques et limites : Partage des           bandes de fréquencesLe Wi-Fi utilise une bande de fréquence étroi...
Merci de votre attention !                  ODALID – PAST ESIREM                       Vincent Thivent                Tél ...
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ESIREM - CM2 Les systèmes de communication sans fils : Les réseaux locaux : WIFI

  1. 1. Les systèmes de communication sans fils CM2 Les réseaux locaux : WIFI, etc...
  2. 2. Rappel
  3. 3. 1. WIFI - IEEE 802.11 : DéfinitionLe WI-FI répond à la norme IEEE 802.11. La norme IEEE 802.11 (ISO/IEC 8802-11) est un standard international décrivant les caractéristiques dun réseau local sans fil (WLAN).• Le nom Wi-Fi (contraction de Wireless Fidelity) correspond initialement au nom donnée à la certification délivrée par la WECA (http://www.weca.org/) Etats-Unis (Wireless Ethernet Compatibility Alliance), lorganisme chargé de maintenir linteropérabilité entre les matériels répondant à la norme 802.11.• C’est la Wi-Fi Alliance qui pose le label “ Wi-Fi ” et certifie les produits des constructeurs (+200 sociétés).• Par abus de langage (et pour des raisons de marketing) le nom de la norme se confond aujourdhui avec le nom de la certification. Ainsi un réseau Wifi est en réalité un réseau répondant à la norme 802.11.
  4. 4. Le terme « Wi-Fi » :Le terme « Wi-Fi » suggère la contraction de « Wireless Fidelity », par analogie au terme « Hi-Fi » (utilisé depuis 1950) pour « High Fidelity » (apparu dans les années 1930), employé dans le domaine audio, mais bien que la Wi-Fi Alliance ait elle-même employé fréquemment ce terme dans divers articles de presse - notamment dans le slogan « The Standard for Wireless Fidelity », selon Phil Belanger, membre fondateur de la Wi-Fi Alliance, le terme Wi- Fi na jamais eu de réelle signification4. Il sagit bien néanmoins dun jeu de mots avec Hi-FiLe terme « Wi-Fi » a été utilisé pour la première fois de façon commerciale en 1999, et a été inventé par la société Interbrand, spécialisée dans la communication de marque, afin de proposer un terme plus attractif que la dénomination technique « IEEE 802.11b Direct Sequence ». Interbrand est également à lorigine du logo rappelant le symbole du Yin et du Yang.
  5. 5. 2. Applications et usagesRéseaux personnels :Connecté différents type dappareil à votre box(pas besoin de tiré un câble) ;Les réseaux ouverts ou les bornes d’accès « HotSpots » :Internet NomadePermet de donner accessibilité aux réseaux internet ou que vous soyez avec un système dauthentification ou non :Gare, Train Aéroport, Université etc..Tout les fournisseur d’accès propose un Hot Spots à leur box.
  6. 6. 3. Les standards « 802.11 » :802.11 : L’ancêtre du réseau sans fil, sur 2,4 GHz modulation DSSS ou saut de fréquence (aucune norme imposée), d’un débit de 2 Mb/s et pratiquement pas inter- opérable de constructeur à constructeur.• IEEE 802.11b ou Wi-Fi utilise la même bande ISM que IEEE 802.11 mais avec des débits pouvant atteindre 11 Mbit/s. IEEE 802.11b est en réalité une amélioration de IEEE 802.11 DSSS. Ainsi, une caractéristique de IEEE 802.11b est de rester compatible avec IEEE 802.11 DSSS.• IEEE 802.11a ou Wi-Fi 5, utilise une nouvelle bande, appelée bande U-NII, située autour de 5 GHz. Le débit de IEEE 802.11a peut atteindre 54 Mbit/s, mais en perdant la compatibilité avec 802.11 DSSS et FHSS et 802.11b, du fait de lutilisation dune bande différente.• IEEE 802.11g utilise la bande ISM mais avec un débit pouvant atteindre 20 Mbit/s. Ce standard utilise en fait la forme donde OFDM de 802.11a. Mais, contrairement à IEEE 802.11a, IEEE 802.11g est compatible avec 802.11 DSSS et IEEE 802.11b.• IEEE 802.11n, et une évolution de 802.11g qui intègre la "dimension" MIMO.
  7. 7. Couches protocolaires 802.11 :Couche 802.11 (MAC)LiaisonCouche DSS FHSS IEEE. IEEE. IEEEPhysique S IR 802.1 802.1 802.11g 1b 1a
  8. 8. LES BANDES DE FREQUENCES : La bande ISM ISM (Industrial, Scientific and Medical) 902-928 MHz ; 2.400-2.4835 GHz largeur de bande de 83,5 MHz (seule utilisée par la norme 802.11). 5.725-5.850 GHz ;Selon les pays  : Bande passante est variable ; Et la puissance utilisable.Cette bande est utilisée par différents appareils (four à micro ondes, clavier et souris sans fil…) ;
  9. 9. LES BANDES DE FREQUENCES : La bande ISM Pays Etats-Unis Europe (ETSI) Japon (MKK) France (ART) (FCC) Bande de 2.400-2.485 2.400-2.4835 2.471-2.497 2.4465-2.4835 fréquences GHz GHz GHz GHz
  10. 10. LES BANDES DE FREQUENCES : La bande U- NIIU-NII (Unlicenced-National Information Infrastructure)Fréquence autour de 5 GHz.Largeur de bande de 300 MHz divisée en trois sous-bandes distinctes de 100 MHz avec des puissances démission autorisées est différente. 1ere et 2eme sous-bande pour les transmissions intérieur (Etats-Unis, Europe , Japon uniquement la première); 3eme sous-bande concerne des transmissions en extérieur (Etats-Unis) .Les organismes chargés de réguler lutilisation des fréquences radio sont : ETSI (European Telecommunications Standards Institute) en Europe ; FCC (Federal Communications Commission) aux Etats-Unis ; MKK (Kensa-kentei Kyokai) au Japon.
  11. 11. Puissance démissionEn France cest ART (Autorité de Régulation des Telecoms) qui défini les puissances démissionshttp://www.art-telecom.fr
  12. 12. 802.11 : FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum)FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum)/GFSK (Gaussian Frequency Shift Keying) ou étalement du spectre par saut de fréquence.Fréquence de la porteuse par une séquence de sauts (lémetteur change de fréquence démission de façon périodique)Le récepteur se synchronise grâce à des trames balises qui contiennent la séquence de saut et la durée.Dans la norme 802.11(ISM) divisé en 79 canaux de 1 MHz et le saut se fait toutes les 300 à 400 ms.Lémetteur et le récepteur saccordent sur une séquence de saut.La norme définit trois ensembles de 26 séquences possibles (78 séquences au total).Les signaux (données transformées par FHSS) sont ensuite modulés par une modulation de phase de type GFSK.Débits 1 à 2 Mbits/s.
  13. 13. 802.11 : DSSS (Direct-Sequence Spread Spectrum)DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum) ou étalement du spectre par séquence directe comme pour le FHSSLa bande est divisée en 14 canaux de 20 MHz constitué de quatre unités de 5 MHz ;Chaque canal est espacé de 5 MHz, sauf le canal 14, espacé de 12 MHz avec le canal 13.
  14. 14. 802.11 : Exemples dassociation de trois canaux:Chaque point daccès doit posséder des canaux qui ne se recouvrent pas.Linconvénient majeur du DSSS => pertes du à ces chevauchements.Une technique appelée " chipping " permet de résoudre ces pertes dinformations :1 → codé sur 11 bits 10110111000 (codage Baker)0 → codé sur 11 bits 01001000111Ca permet deffectuer des contrôles derreurs.Cette séquence(appelé " symbole ", est transmise à une vitesse de 1 MS/s (million de symboles par seconde). Le débit final en bit/s va être déterminé suivant la modulation de phase appliquée :- BPSK (Binary Phase Shift Keying): ce type de modulation va encoder un bit à chaque changement de phase, débit de 1Mbit/s.- QPSK (Quadrature Phase Shift Keying) : va encoder deux bits par changement de phase débit de 2 Mbit/s.
  15. 15. Utilisation des canaux suivant les pays : Pays Etats-Unis Europe (ETSI) Japon (MKK) France (FCC) (ART)Canaux 1 à 11 1 à 13 1 à 14 1 à 13
  16. 16. 802.11b (Wi-Fi)Créer en 1999 (appelé aussi 802.11HR (High Rate))Débits de 5,5 à 11 Mbits/sUtilise toujours la bande ISMUne modulation DSSSCompatible avec 802.11 DSSSCodage nest plus à base de séquence Baker, mais un codage CCK (Complementary Code Keying) ;Modulation de phase QPSK mais à une vitesse de 1,375 MS/s, ce qui lui permet datteindre des débits de 11 Mbits/s.Mécanisme qui permet de régler automatiquement le débit (Variable Rate Shiting) en fonction des conditions de réception (interférences, portée du matériel …) .
  17. 17. 802.11b (Wi-Fi)
  18. 18. 802.11a :Créer en 1999Dénommée Wi-Fi 5 par le WECA, ;Utilise la bande radio U-NII des 5GHz,Largeur de bande plus importante (300MHz)Beaucoup moins encombrée que la bande ISM.Incompatible avec les autres normes physiques.Modulation de fréquence utilisée, OFDM (Orthogonal Frequency Division Multiplexing) est différente des autres normes physiques.Plus les trames sont longues plus le chevauchement, dû aux interférences, inter trame est moindre.Cela démontre que plusieurs canaux à faible débit sont plus efficaces quun seul à haut débit.OFDM : les bandes divisées en 8 canaux de 20 MHz. Qui sont divisé en 52 sous-canaux de 300 MHz, 48 pour la transmission de données ; 4 pour la correction derreur appelé FEC (Forward Correction Error).
  19. 19. 802.11a :
  20. 20. 802.11a :Plusieurs sous-canaux à faible débit en parallèle => 1 seul canal à haut débit.On peut utiliser huit canaux disjoints, sans interférence, permettant à huit réseaux Wi-Fi 5 démettre simultanément, alors que Wi-Fi nen supporte que trois.OFDM réclame davantage de puissance que les techniques détalement de spectre, (problème de consommation).débits de 6 à 54 Mbits/s suivant la modulation de phase utilisée :- BPSK permet datteindre un débit de 6Mbits/s- 64QAM (64-level Quadrature Amplitude Modulation) permet un débit de 54 Mbit/s.
  21. 21. 802.11a :
  22. 22. 802.11a :De même que pour Wi-Fi, Wi-Fi 5 utilise le " Variable Rate Shifting " lorsque lenvironnement se dégrade. Le débit passant de 54Mbit/s à 48 puis 36, 24, 12 et 6 Mbit/s pour finir. Il est à noter que la portée est inférieure aux normes utilisant la bande ISM, car plus la fréquence est élevée, plus la portée diminue.
  23. 23. 802.11gDisponible en 2003Utilise la bande ISMCodage CCK,Compatible avec Wi-Fi.Transmission OFMD débit max de 54Mbits/sConsommation dénergie plus importante. LLes produits utilisant la norme 802.11g vendus sur le marché devrait proposer une compatibilité totale avec 802.11b.
  24. 24. 802.11gLa propagation va varier suivant le type denvironnement, les caractéristiques démission et de réception vont être profondément modifiées.En propagation directe, le signal reçu va décroître de façon linéaire ;En milieu confiné, le signal reçu subit des modifications lors de son trajet ;Il peut être atténué, diffracté, et également réfléchi (le sol, et le mur le déplacement de personnes, ouverture de portes et lutilisation dappareil tel que ventilateurs, four à micro onde…
  25. 25. 802.11g
  26. 26. 802.11gCe sont ces conditions de propagation qui vont déterminer toutes les conditions dutilisation (vitesse de transmission et débit). Nous allons voir à présent en fonction de ces phénomènes daltération, les techniques qui permettent à un signal électrique radio de mieux transporter linformation.Fading :Le signal radio lors de son trajet, subit, comme nous lavons vu précédemment, des altérations et en particulier un appauvrissement appelé " fading " en anglais.Contre ce phénomène on utilise une technique appelée " diversité ". Ce processus consiste à recueillir plusieurs transmissions du même message. Plusieurs types de diversités existent :-La diversité spatiale (ou diversité dantenne) est la plus utilisée :Le récepteur dispose de plusieurs antennes (minimum deux). Pour information, la longueur entre les antennes doit être un multiple de la demi-longueur donde de la fréquence de la porteuse. A la réception dune trame il peut choisir la meilleure réception reçue par ses antennes, il peut aussi additionner ou combiner les signaux, ce qui améliore très sensiblement le résultat.
  27. 27. 4. Mode de mise en réseaux : Les réseaux infrastructurePermet de connecter les ordinateurs équipés de Wi-Fi entre eux via un ou plusieurs points d’accès (PA) qui agissent comme des concentrateurs (exemple : répéteur ou commutateur en réseau Ethernet),Dans ce cas la mise en place d’un tel réseau oblige de poser à intervalles réguliers des bornes « Point d’accès » (PA) dans la zone qui doit être couverte par le réseau. Les bornes, ainsi que les machines, doivent être configurées avec le même SSID (Service Set Identifier) afin de pouvoir communiquer.L’avantage de ce mode, en entreprise, est de garantir un passage obligé par le Point d’accès, il est donc possible de vérifier qui accède au réseau.
  28. 28. Mode de mise en réseaux : Le mode « ad hoc »Permet de connecter directement les ordinateurs équipés de Wi-Fi, sans utiliser un matériel tiers tel qu’un point d’accèsCe mode est idéal pour interconnecter rapidement des machines entre elles sans matériel supplémentaire (exemple : échange de fichiers entre portables dans un train, dans la rue, au café…).La mise en place d’un tel réseau se borne à configurer les machines en mode ad hoc (au lieu du mode Infrastructure), la sélection d’un canal (fréquence), d’un nom de réseau (SSID) communs à tous et si nécessaire dune clé de chiffrement.L’avantage de ce mode est de s’affranchir de matériels tiers, cest-à-dire de pouvoir fonctionner en labsence de point daccès.
  29. 29. Mode de mise en réseaux : Le mode Pont « Bridge »Sert à connecter un ou plusieurs points daccès entre eux pour étendre un réseau filaire, par exemple entre deux bâtiments.Chacun de ces points daccès peut éventuellement être configuré en mode pont avec connexion de clients. Ce mode permet de faire un pont tout en accueillant des clients comme le mode infrastructure.
  30. 30. Le mode Répéteur « range-extender »Permet de répéter un signal Wi-Fi plus loin (par exemple pour atteindre un fond de couloir en L). Contrairement au mode pont, linterface Ethernet reste inactive. Chaque « saut » supplémentaire augmente cependant le temps de latence de la connexion. Un répéteur a également une tendance à diminuer le débit de la connexion. En effet, son antenne doit recevoir un signal et le retransmettre par la même interface ce qui en théorie divise le débit par deux.
  31. 31. 5. Controverses, risques et limites : ConfidentialitéL’accès sans fil aux réseaux locaux rend nécessaire l’élaboration d’une politique de sécurité dans les entreprises et chez les particuliers.Il est notamment possible de choisir une méthode de codage de la communication sur l’interface radio. La plus commune est l’utilisation d’une clé dite Wired Equivalent Privacy (WEP), communiquée uniquement aux utilisateurs autorisés du réseau.Toutefois, il a été démontré que cette prétendue sécurité était facile à violer, avec l’aide de programmes tels que Aircrack.En attente d’un standard sérieux de nouvelles méthodes ont été avancées, comme Wi-Fi Protected Access (WPA) ou plus récemment WPA2.Depuis l’adoption du standard 802.11i (chiffrement AES), on peut raisonnablement parler d’accès réseau sans fil sécurisé.Il existe encore de nombreux points d’accès non sécurisés chez les particuliers. Il se pose le problème de la responsabilité du détenteur de la connexion Wi-Fi lorsque l’intrus réalise des actions illégales sur Internet (par exemple, en diffusant grâce à cette connexion des copies illégales d’œuvres protégées par le droit dauteur).
  32. 32. Sécurité :
  33. 33. Clé symétrique :Lexpéditeur et le destinataire utilisent la même clé (pour le codage et le décodage)-DES (Data Encryption Standard) : a été le plus utilisé, mais nest plus utilisédepuis 1998 considéré peu sûr. Clé 56 bits.-IDEA (International Data Encryption Algorithm) : est utilisé par PGP (Pretty GoodPrivacy), le logiciel de cryptographie le plus utilisé au monde. Clé de 128 bits.- Série RC (Rons Code) RC2 à RC 6 : algorithme développé par Ron Rivest, laversion RC4 est utilisé dans le protocole WEP dIEEE 802.11.-AES (Advanced Encryption Standard) : remplaçant du DES dans ladministrationaméricaine et du RC4 dans la norme 802.11 avec 802.11i. Fondé sur lalgorithmede Rijndael, est considéré comme étant incassable. Clé 128,192 et 256 bits
  34. 34. Triple DES : 3DES
  35. 35. Clé asymétrique ou clé publique :Ce système résout le problème de transmission des clés rencontré précédemment.
  36. 36. Signature
  37. 37. Controverses, risques et limites : Risque sanitairePlusieurs organismes ont majoritairement conclu quil ny avait aucune raison de craindre le Wi-Fi soit dangereux pour la santé.Le Journal of Health Physics a effectué de nombreuses mesures en France, en Allemagne, en Suède, et aux États-Unis8. Dans tous les cas le niveau du signal Wi-Fi détecté reste bien plus bas que les limites dexposition internationales (ICNIRP et IEEE C95.1-2005), mais aussi bien plus faible que les autres champs électromagnétiques présents aux mêmes endroits. Lécole Supélec a publié en décembre 2006 une étude sur les champs électromagnétiques produits par des équipements Wi-Fi, en mesurant notamment leffet cumulatif de nombreux équipements Wi-Fi situés à proximité les uns des autres : leur conclusion est que les limites légales sont très loin dêtre atteintes.
  38. 38. Controverses, risques et limites : Partage des bandes de fréquencesLe Wi-Fi utilise une bande de fréquence étroite dite « Industrielle, Scientifique et Médicale », ISM, 2,4 à 2,4835 GHz, de type partagé avec d’autres colocataires conduisant à des problèmes de cohabitation qui se traduisent par des interférences, brouillages causés par les fours à micro-ondes, les transmetteurs domestiques, les relais, la télémesure, la télémédecine, la télé-identification, les caméras sans fil, le Bluetooth, les émissions de télévision amateur (amateur TV ou ATV), etc. Inversement, certains systèmes comme la technique RFID commencent à fusionner avec la Wi-Fi afin de bénéficier de l’infrastructure déjà en place19,20.En Wi-Fi, il est recommandé de ne pas utiliser la même fréquence que celle utilisée par les voisins immédiats (collisions) et de ne pas utiliser une fréquence trop proche (interférences). Voir liste des canaux Wi-Fi.
  39. 39. Merci de votre attention ! ODALID – PAST ESIREM Vincent Thivent Tél M. : +33 (0)6 25 51 28 85vincent.thivent@odalid.com - vincent.thivent@u-bourgogne.fr http://odalid.com - http://esirem.u-bourgogne.fr

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