Infrastructures sans fil d entreprise Module M3101

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Raphael Lavoie
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1 Infrastructures sans fil d entreprise Module M3101 IUT Béziers, dépt. R&T cb@iutbeziers.fr

2 Objectifs du module Connaître le domaine des réseaux locaux sans fil Déployer et maintenir une infrastructure de réseau WiFi 13/11/06 M cb@iutbeziers.fr 2/37

3 Contenus du module Normes et protocoles (802.11, Bluetooth, ZigBee...) Modulations et antennes Configuration des points d'accès WiFi et des ponts Architectures ad hoc et infrastructure WiFi Sécurité spécifique au WiFi (cryptage WPA, WPA2, authentification x, portail captif ) 13/11/06 M cb@iutbeziers.fr 3/37

4 WLAN (Wireless LAN) Normes IEEE Points d accès (AP) reliés au réseau fixe. Terminaux mobiles (MT). 3 usages : Les réseaux indépendants (ad-hoc) Extension d un réseau LAN (infrastructure) L interconnexion de réseaux LAN (ponts) 13/11/06 M cb@iutbeziers.fr 4/37

5 Produits 13/11/06 M cb@iutbeziers.fr 5/37

6 Les «lois» de la radio La puissance des ondes radio varie avec à la fréquence et la distance : Pr Pe + Ge + Gr - 20.Log10(4..d.f/c) Puissance d émission élevée : Couverture plus grande, mais durée de vie des batteries plus faible... Fréquences radio élevées : Couverture plus faible... 13/11/06 M cb@iutbeziers.fr 6/37

7 Identifiants de service La zone de couverture est appelée ensemble de services de base (BSS : Basic Service Set). Chaque BSS est identifié par un BSSID (BSS IDentifier) de 6 octets (48 bits). Dans le mode infrastructure, le BSSID correspond à l'adresse MAC du point d'accès. Dans le mode Ad hoc, on a un IBSS (Independant BSS) et le BSSID est différent de l'adresse MAC de la machine maitre. Le système de distribution DS (Distribution System) permet d'interconnecter les BSS avec les autres réseaux. Un ensemble de services étendu ESS (Extended Service Set) est une union de plusieurs BSS (pluisuers AP) connectés à un même DS. 13/11/06 M cb@iutbeziers.fr 7/37

8 Mode Ad Hoc (Ordinateur à Ordinateur) 13/11/06 M cb@iutbeziers.fr 8/37

9 Mode Ad Hoc En mode ad hoc les machines sans fil clientes se connectent les unes aux autres afin de constituer un réseau point à point (peer to peer en anglais), c'est-à-dire un réseau dans lequel chaque machine joue en même temps de rôle de client et le rôle de point d'accès. 13/11/06 M cb@iutbeziers.fr 9/37

10 Mode Infrastructure (avec point d accès) 13/11/06 M cb@iutbeziers.fr 10/37

11 Mode infrastructure Il faut au moins un point d'accès. Un ESS (Extended Service Set) est repéré par un ESSID (ESS IDentifier), c'est-à-dire un identifiant de maximum 32 caractères de long (au format ASCII) servant de nom pour le réseau. L'ESSID, souvent abrégé en SSID. La connaissance du SSID est nécessaire pour qu'une station se connecte au réseau. 13/11/06 M cb@iutbeziers.fr 11/37

12 Extension d un réseau LAN (1) 13/11/06 M cb@iutbeziers.fr 12/37

13 Extension d un réseau LAN (2) WDS - Wireless Distribution System Configuration d un point d accès en répéteur Permet d étendre la zone de couverture Partage de la bande passante totale sur toute la zone 13/11/06 M cb@iutbeziers.fr 13/37

14 Roaming Roaming : itinérance Lorsqu'un utilisateur nomade passe d'un AP à un autre lors de son déplacement au sein de l'ess, l'adaptateur réseau sans fil est capable de changer de point d'accès selon la qualité de réception des signaux provenant des différents points d'accès. 13/11/06 M cb@iutbeziers.fr 14/37

15 L interconnexion de réseaux LAN Interconnexion de bâtiments (cf. ART) Utilisation de ponts WLAN Pont WLAN Plusieurs kilomètres suivant le débit Pont WLAN 13/11/06 M cb@iutbeziers.fr 15/37

16 Fonctionnalités avancés Support de 16 VLAN Protocole 802.1q sur interface Ethernet 1 SSID par VLAN Méthode d authentification différente par VLAN 13/11/06 M cb@iutbeziers.fr 16/37

17 Trame balise Chaque point d'accès diffuse toutes les 0.1 secondes environ, une trame balise (beacon) donnant des informations sur son BSSID, ses caractéristiques et éventuellement son SSID. Le SSID est automatiquement diffusé par défaut, mais on peut désactiver cette option. 13/11/06 M cb@iutbeziers.fr 17/37

18 Processus de connexion étapes sont nécessaires (PROBE, AUTHENTICATION et ASSOCIATION) : PROBE RESPONSE PROBE REQUEST AUTHENTICATION REQUEST (Open) AUTHENTICATION RESPONSE (Open) ASSOCIATION REQUEST ASSOCIATION RESPONSE 13/11/06 M cb@iutbeziers.fr 18/37

19 La communication avec le point d'accès (1) Lors de l'entrée d'une station dans une cellule, celle-ci diffuse sur chaque canal une requête de sondage (probe request) contenant le SSID pour lequel elle est configurée ainsi que les débits que son adaptateur sans fil supporte. Si aucun SSID n'est configuré, la station écoute le réseau (beacon) à la recherche d'un SSID. 13/11/06 M cb@iutbeziers.fr 19/37

20 La communication avec le point d'accès (2) L AP vérifie le SSID de chaque PROBE REQUEST. Il répond avec des informations sur sa charge et des données de synchronisation. La station recevant la réponse peut ainsi constater la qualité du signal émis par le point d'accès afin de juger de la distance à laquelle il se situe. Si il y a plusieurs points d'accès accessibles, c'est la station qui choisit! L'identifiant d'association (AID) permet à l'ap de sauvegarder les trames pour un client qui s'est mis en mode d'économie d'énergie (trame PS Power Save). 13/11/06 M cb@iutbeziers.fr 20/37

21 WECA / Wifi Interopérabilité entre constructeurs certifiée par WECA (Wireless Ethernet Compagny Alliance 1999). Nouvelle appellation en octobre 2002 Wifi Alliance (Wireless Fidelity) 13/11/06 M cb@iutbeziers.fr 21/37

22 Modulations Les modulations employées dans les différentes normes définissent le débit offert. Bande de 2,4 GHz (canal de 22 MHz) DSSS : Direct Sequence Spread Spectrum 11 Mcps Code de Barker de 11 chips ( ) OFDM : Orthogonal Frequency Division Multiplexing Bande 5 GHz (canal de 20 MHz) OFDM uniquement 13/11/06 M cb@iutbeziers.fr 22/37

23 IEEE Publiée en 1997 Bande 2,4 GHz Étalement de spectre : FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum) DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum) Débit maximum 2 Mbps. 13/11/06 M cb@iutbeziers.fr 23/37

24 IEEE a Publiée en 1999, bande 5 GHz (Wifi5) Utilisation jusqu à 8 canaux (8 AP) sans chevauchement (largeur 20 MHz) Fn= n MHz Étalement de spectre : OFDM Débits supportés : 6, 12, 24, 36, 48 et 54 Mbps 13/11/06 M cb@iutbeziers.fr 24/37

25 Répartition des canaux 19 canaux de 20 MHz en Europe. 13/11/06 M cb@iutbeziers.fr 25/37

26 IEEE b Publiée en 1999, bande 2,4 GHz 14 canaux de 22 MHz (Fn= n MHz) (13 en France, 11 aux US) Étalement de spectre : DSSS Débits : 75 à 100 mètres à 100 mw : 2 Mbps 45 à 75 mètres à 100 mw : 5.5 Mbps 30 à 45 mètres à 100 mw : 11 Mbps Consommation plus faible que a 13/11/06 M cb@iutbeziers.fr 26/37

27 DSSS b DBPSK (Differential Binary Phase Shift Keying) 1 bit/symb : 1 Mbps {0->0, 1->90 } DQPSK (Differential Quadrature Phase Shift Keying) 2 bits/symb : 2 Mbps {00->0, 01->90, 11->180, 10->270 } HR/DSSS (High Rate) - 11 Mcps - 8 chips/symb + DQPSK CCK (Complementary Code Keying) 4 bits/symb : 5,5 Mbps CCK - 8 bits/symb : 11 Mbps Option PBCC (Packet Binary Convolutional Code) 5,5 ou 11 Mbps 13/11/06 M cb@iutbeziers.fr 27/37

28 Répartition des canaux GHz GHz 22 MHz Espacement des canaux : 5 MHz Utilisation jusqu à 3 canaux (3 AP) sans chevauchement. 13/11/06 M cb@iutbeziers.fr 28/37

29 IEEE g Publiée en 2003 Bande 2,4 GHz (compatible b) Étalement de spectre : OFDM ou DSSS Débit : BPSK = 1 Mbps QPSK = 2 Mbps CCK = 5,5 Mbps, 11 Mbps OFDM = 12 Mbps 54 Mbps 13/11/06 M cb@iutbeziers.fr 29/37

30 OFDM g (ERP - Extended Rate Phy) OFDM avec 52 sous porteuses en BPSK, QPSK ou QAM 13/11/06 M cb@iutbeziers.fr 30/37

31 IEEE n Publiée en 2009 Compatible 2,4 GHz et 5 GHz Utilisation de MIMO (Multiple Input Multiple Output) - Max. 4x4 Canaux de 20 MHz ou 40 MHz Débits jusqu'à 288 Mbps en 2,4 GHz Débits jusqu'à 600 Mbps en 5 GHz 13/11/06 M cb@iutbeziers.fr 31/37

32 IEEE ac Publiée en 2014 Bande des 5 GHz Compatible a, n Utilisation de MIMO (Multiple Input Multiple Output) - Max. 8x8 Regroupement de canaux jusqu'à 160 MHz Débits de 433 Mbps à 6,77 Gbps 13/11/06 M cb@iutbeziers.fr 32/37

33 ad (WiGig) Publiée en 2012 Bande des 60 Ghz Largeur d'un canal 2,16 GHz Débits jusqu'à 7 Gbps ay : 100 Gbps (prévu en 2017) 13/11/06 M cb@iutbeziers.fr 33/37

34 Bluetooth ( ) Publiée en 2002 WPAN (Wireless Personal Area Network) Débit maximum 1 Mbps (4 m max.) 75 Kbps (10 à 30 m) Jusqu à 80 appareils dans un rayon de 10 m 13/11/06 M cb@iutbeziers.fr 34/37

35 Autres normes Bluetooth v ( ) Bluetooth v Bluetooth v Zigbee ( ) Faible consommation Débit maximum 250 Kbps (100 m max.) 13/11/06 M cb@iutbeziers.fr 35/37

36 WiMAX Normes IEEE (à partir de 2001) Modulation OFDM + OFDMA Fréquences 10 à 66 GHz a Mbps (jusqu'à 50 km) Point à multi-points Non-line-of-sight (NLOS) e 2005 Multiple-in Multiple-out (MIMO) Hybrid automatic repeat request (HARQ) m : 100 Mbit/s mobile et 1 Gbit/s fixe 13/11/06 M cb@iutbeziers.fr 36/37

37 Références /11/06 M cb@iutbeziers.fr 37/37

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