Cours WiFi - M. Moussaoui 2009

7/29/2019 Cours WiFi - M. Moussaoui 2009

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Prof: M. MOUSSAOUI 1

CoursCours

ECOLE NATIONALE DES SCIENCES APPLIQUEES DE TANGER

AnnAnne Scolaire:e Scolaire:2008/20092008/2009


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Les rseaux sans fils Les rseaux sans fils sont bass sur une liaison utilisant des ondes radio-lectriques

au moins deux terminaux peuvent communiquer sans liaison filaire la mobilit: un utilisateur a la possibilit de rester connect tout en se dplaant

dans un primtre gographique

On distingue les technologies sans fils par : La frquence d'mission utilise le dbit

la porte des transmissions

Quelques principes simples retenir : plus on monte en frquence, plus les ondes radio sont

sensibles aux obstacles plus lon loigne metteur et rcepteur, plus les dbitsdiminuent.


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Rseaux personnels sans fils (WPAN)

Lance par Ericsson en 1994,dbit thorique de 1 Mbps pour une porte maximale

d'une trentaine de mtres.connue aussi sous le nom IEEE 802.15.1, peu gourmand ennergie

lance en 1998 par le HomeRF Working dbit thorique de 10 Mbps avec une porte

d'environ 50 100 mtres abandonne en Janvier 2003.

La technologie ZigBee (aussi connue sous le nom IEEE 802.15.4)Les liaisons infrarouges


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Rseaux locaux sans fils (WLAN)permettant de couvrir l'quivalent d'un rseau local d'entreprise une porte d'environune centaine de mtres permet de relier entre-eux les terminaux prsents dans la zonede couverture

Le WiFi (ou IEEE 802.11)

Soutenu par l'alliance WECA (Wireless EthernetCompatibility Alliance)

Dbit allant jusqu' 54Mbps sur une distance de plusieurs

centaines de mtreshiperLAN2 (High Performance Radio LAN 2.0)

Norme europenne labore par l'ETSI un dbit thorique de 54 Mbps sur une zone d'une centaine de

mtres dans la gamme de frquence comprise entre 5.4 et 5.7 MHz

DECT (Digital Enhanced Cordless Telecommunication)

Norme des tlphones sans fils domestiques


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Rseaux mtropolitains sans fils (WMAN) Les WMAN sont bass sur la norme IEEE 802.16 WiMAX est le nom commercial de la technologie sans fil 802.16 La version initiale travaille dans la bande de frquences 10-66 GHz

802.16a travaille dans une bande de frquences 2-11GHz Dbit thorique 70 Mbit/s pour un rayon de 50 km Dbit rel 10 Mbit/s et une porte de 20 km.


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Rseaux tendus sans fils (WWAN)

WWAN galement connu sous le nom de rseau cellulaire mobile

GSM (Global System for Mobile Communication ou Groupe Spcial Mobile)GPRS (General Packet Radio Service)UMTS (Universal Mobile Telecommunication System)HSDPAHSUPA3LTE

Bluetooth

HyperLan type2

IEEE 802.11a

IEEE 802.11b

UMTS

(Picocellule)

GSMWPAN

WLAN

Rseau cellulaireDe 3me gnration

Rseau cellulaireDe 2me gnration

dbit

Porte

10 m 100 m 1 km

10 kbit/s

100 kbit/s

1 Mbit/s

10 Mbit/s

100 Mbit/s


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Lmergence des rseaux sans fils

WiMAX 802.16m

All-IPOFDM MIMO

WiMAX 802.16e-2005

All-IPOFDM MIMOAAS AAS

20082007 Beyond2006 2009

3G LTE

All-IPOFDM MIMO AAS

CDMA2000 EV-DO Rev.A

IP transport

EV-DO Rev.C (UMB)

All-IPOFDM MIMO AAS

HSDPA / HSUPA

IP Transport

HSPA+

MIMO All-IP

N.A. marketinterestedin LTE

OFDM, All-IP, MIMO & AASSont les clefs des nouveaux et futures Rseaux Mobiles


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Avantages des WLAN

Mobilit

Simplicit dinstallation Topologie

Cot

Inter connectivit avec les rseaux locaux

Fiabilit


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Les Technologies Wi-Fi


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Le standard IEEE 802.11

LIEEE (www.ieee.org) soccupe de la standardisationde systmes lectroniques etinformatiques afin de permettre la compatibilit deproduits issus de constructeurs diffrents

Les standards IEEE 802

Rseau mtropolitain sans fil802.16

Rseau local personnel802.15

Rseau sur cble tlvision CATV802.14

802.13

100VG AnyLan802.12

Rseau local sans fil802.11

Scurit des rseaux802.10

Rseau intgration voix etdonnes

802.9

Fibre optique802.8

Rseau large bande802.7

Rseau mtropolitain (Distributed

Queue Dual Bus)

802.6

Token-Ring802.5

Token Bus802.4

Ethernet (CSMA/CD)802.3

LLC (Logical Link Control)802.2

Interface de haut niveau802.1

DescriptionStandard

Le schma suivant illustre le positionnement de ces diffrentsstandards dans le modle IEEE 802


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Les groupes IEEE 802.11

Amlioration du systme de scurit et dauthentification802.11i

Harmonisation 802.11a avec le standard europen (HiperLAN)802.11h

Couche physique jusqu 54 Mbit/s dans la bande ISM802.11g

Interoprabilit entre les points daccs802.11f

Qualit de Service (QoS)802.11e

Extension de 802.11 dans de nouveaux pays802.11d

Incorporation des fonctionnalits de 802.1d802.11c

Couche physique jusqu 11 Mbit/s dans la bande ISM802.11b

Couche physique jusqu 54 Mbit/s dans la bande U-NII802.11a

DescriptionType


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Les couches physiques IEEE 802.11Le standard dorigine dfinit 3 couches physiques. 802.11 FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum) 802.11 DSSS (Direct Sequence Spread spectrum)

802.11 IR (InfraRed) de type Infrarouge

802.2 Logical Link Control

Medium Access Control

LLC

MAC

PHY802.11FHSS

802.11DSSS

802.11IR

WIFI802.11b

WIFI802.11a

WIFI802.11g

Couche 2

Couche liaisonde donnes

Couche 1Couche Physique

Modle ISO Modle IEEE 802.11 (IEEE)

viennent sajouter 3 nouvelles couches physiques 802.11a ou Wi-Fi5 (bande 5 GHz) 802.11b ou plus communment appel Wi-Fi est une amlioration de DSSS 802.11g nouveau standard


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Bandes de frquencesLes deux bandes utilises sans licence dans le 802.11 sont : La bande ISM (Industrial Scientific and Medical)

La bande U-NII ( Unlicensed-National Information Infrastructure)

Puissance < 1WNon rglement (interdit)5,470 5,725 GHz

Non rglement (interdit)Puissance < 200 mW5,250 5,350 GHz

Non rglement (interdit)Puissance < 200 mW5,150 5,250 GHzU-NII

Puissance < 100 mW

Domaine priv avec autorisation

Puissance < 100 mW2,446 5 2,483 5

GHz

Puissance < 2,5 mWPuissance < 10 mW2,4 2,483 5 GHzISM

En extrieurEn intrieurFrquencesBande


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Les couches physiques 802.11


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FHSS (Frequency Hopping Spread Spectrum)

79 canaux de 1Mhz de largeur de bande

3 ensembles de 26 squences, soit 78 squences de sauts possibles

0

20

40

60

80

temps

Slots de frquences

Exemple: 3 stations sur 7 intervalles de temps: mission simultane mais pas sur le mme canal

300 ms

dbit de 2 Mbit/s,


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DSSS (Direct Sequence Spread Spectrum)

14 canaux de 20Mhz

Frquences crte espaces de 5Mhz (canal 1=2.412GHz; canal 14=2.477Ghz)

Canal 1 Canal 13Canal 72.4Ghz 2.4835Ghz

Frquence

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14


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Largeur totale de la bande = 83.5 Mhz

Canaux recouvrant: inexploitables simultanment

Frquence

Canal 11Canal 72.4835Ghz

Canal 32.4Ghz


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Un seul canal utilis par transmission: sensible aux interfrences

Plusieurs rseaux co-localiss doivent utiliser des canaux espacs de 25Mhz 30Mhz

pour ne pas interfrer La bande passante utilise par un canal stale sur les canaux voisines

Fc

Spectre dun canal

Canal 3 Canal 4 Canal 5 Canal 6 Canal 7 Canal 8 Canal 9


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Affectation des canaux

Exemple daffection 7 points daccs de 3canaux qui se perturbent mutuellement

Autre possibilit: 1, 6, et 11

Mme si on dispose de 14 canaux, seuls 3peuvent tre utiliss si on a plusieurs pointsdaccs

13

1

1313

1

1

7


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WI-FI (802.11b) La bande ISM et le mme systme de canaux que le DSSS. Technique de codage CCK (Complementary Code Keying) Une des particularits de Wi-Fi est la variation dynamique du dbit (Variable Rate Shifting). Dbits variables: 1 Mbps, 2 Mbps, 5.5 Mbps, 11 Mbps

La porte dun rseau Wi-Fi varie selon lenvironnement, le dbit et la puissance mise du signal

5001501

4001002

300755

2005011Porte lextrieur (m)Porte en intrieur (m)Dbit (Mbit/s)


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WI-FI (802.11b)

Le principal inconvnient de 802.11b

Des interfrences possibles avec les appareils fonctionnant sur les mmes frquences telsque: les fours micro ondes les camras analogiques sans fil toutes les formes de surveillance ou d'observation professionelles ou domestiques

distance comme les transmetteurs de salon, la tlmesure, la tl-mdecine, les radioamateurs ATV, les claviers et souris sans fil.


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WI-FI (802.11a)

le second projet de rseau Ethernet sans filBande: 5 GHzDbit : 6, 9, 12, 18, 24, 36, 48, 54 Mbit/s, dpendant du SNR (et donc de la distance)Modulation: OFDM ( 52 sous porteuse ).

5.805 GHz161

5.785 GHz157

5.765 GHz153800 mW

5.745 GHz149

U-NII UPPER BAND

5.320 GHz64

5.300 GHz60

5.280 GHz56200 mW

5.260 GHz52

U-NII MIDELE BAND

5.240 GHz485.220 GHz44

5.180 GHz3640 mW

5.200 GHz40

U-NII LOWER BAND

MAXIMUM TRANSMITPOWER

TRANSMIT FREQUENCYCHANNEL NUMBERFREQUENCY


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WI-FI (802.11a)

Bande U-NII (5Ghz)

Division des 2 premires sous-bandes en 8 canaux de 20Mhz

Chaque canal contient 52 sous-canaux de 300khz

Utilisation de tous les sous-canaux en parallle pour la transmission Dbit de 6 54Mbits/s:

Modulation BPSK: 0.125Mbits/s par sous-canal: total 6Mbits/s

Modulation QAM64: 1.125Mbits/s par sous canal: total 54Mbits/s

300kHz20MHz

48 sous-canaux de donnes

4 sous-canauxde correction

derreur

20Mhz

5.18GHz 5.2GHz 5.22GHz 5.24GHz 5.26GHz 5.28GHz 5.30GHz 5.32GHz Frquence


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WI-FI (802.11a)

La porte dun rseau varie selon lenvironnement, le dbit et la puissance mise du signal.

706

5012

3024

2538

1748 Lusage en extrieur est interdit ou soumis

autorisation du ministre de la Dfense via lART

1054

Porte en extrieur (m)Porte enintrieur (m)

Dbit (Mbit/s)


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WI-FI (802.11a)

Avantages remdier aux problmes rencontrs avec 802.11b, en utilisant une bande de frquence moins

utilise pour dautres applications. la vitesse thorique de 54Mbps s'avre tre plus confortable pour l'change de gros fichiers compar

celle du 802.11b qui vaut 11Mbps.

Inconvnients

sa porte rduite (15m) et son incompatibilit avec le 802.11b (le passage cette norme exigedonc l'acquisition d'un tout nouveau matriel).


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WI-FI (802.11g)

802.11g est la dernire couche physique apporte au standard 802.11. Cette norme peut tre considre comme une extension WiFi (802.11b) et WiFi (802.11a). 802.11g utilise la bande ISM des 2.4GHz comme 802.11b 802.11g utilise galement la technique de transmission OFDM (dbit de 54 Mbit/s)

comme 802.11a


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Tableau rcapitulatif des principaux normes 802.11

aucune802.11 bAucuneCompatibilit

833Le nombre de bandes defrquences sans recouvrement

191313Nombre de bandes defrquences (canaux)

54 Mbits/s thorique54 Mbits/s thorique11 Mbits/s thoriqueLes dbits

5GHz2.4 GHz2.4 GHzFrquence

802.11 a802.11 g802.11 bNorme

=Meilleur dbit, + sensible auxobstacles

couverture plus faible

Frquence radio leves

Couverture plus grande, maisdure de vie des batteries plusfaible

Puissance dmission leve

= Couverture plus faibleDbit plus grand

Les lois de la radio


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quipements dun rseau WI-FI

Carte WI-FI PCI

Carte WI-FI USB

Carte WI-FI PCMCIACarte WI-FI au formatCompact Flash

Point daccswifi

Modem cble

Poste fixe

Portable

Serveur dimpression wifi

Imprimante

PDA


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quipements dun rseau WI-FI

Routeur NAT modem

HUB(ou Switch)

Access Point

Liaison EthernetOu (USB)

Liaison Haut dbit(ADSL, cble, )


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Topologie Infrastructure

BSS: basic service set


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Topologie adhoc

IBSS: Independant Basic Service Set


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Topologie Bridge

DS: Distribution System

Extendeds Service Set ou ESS


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Exemples darchitectures

L'extension du BSS (mme SSID) forme un ESS. La station peut se

dplacer du point d'accs A au point d'accs C.


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Point d'accs en mode rpteur : permet d'tendre la zone de couverture du BSS,partage de la bande passante totale sur toute la zone.


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Partage de charge : trois canaux recouvrent la mme zone et augmentent ainsi le dbit.La station dtermine le meilleur point d'accs suivant le signal et la charge de l'AP.


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Interconnexion distance de rseaux privs : ici la norme Wi-Fi permetd'interconnecter deux btiments


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Protocoles daccs dans lIEEE 802.11


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Gnralits

802 11 PHY

802 11 MAC

LLC

IP

TCP

Application

802 3 PHY802 11 PHY

802 3 MAC802 11 MAC

Point daccs

serveur

802 11 PHY

802 11 MAC

LLC

IP

TCP

Application

La norme 802.11 couvre les deux premires couches du modle OSI: couche physique (niveau 1)et la couche liaison de donnes (niveau 2).


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Gnralits: la couche MAC

802.2 Logical Link Control

Medium Access Control

LLC

MAC

PHY802.11FHSS

802.11DSSS

802.11IR

WIFI802.11b

WIFI802.11a

WIFI802.11g

Couche 2Couche liaison

de donnes

Couche 1Couche Physique

Modle ISO Modle IEEE 802.11 (IEEE)

La sous-couche LLC, dfinie par la norme 802.11, est identique la couche 802.2 permettant unecompatibilit avec n'importe quel autre rseau 802.

la sous-couche MAC est redfinie par la norme 802.11 (Niv2). Elle caractrise l'accs au mdia de faon

commune aux diffrentes normes 802.11 physiques

la couche MAC dfinit deux mthodes d'accs diffrentes:

DCF (Distributed Control Function) PCF (Point Coordination Function)


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Mthodes d'accs

La mthode DCF: les stations ont une chancegale daccder au support

La mthode PCF: une station ne peut mettreque si elle est autoris et elle ne peut recevoirque si elle est slectionne

La mthode DCF est utilise par les modesarchitecturaux Ad-Hoc et infrastructure, tandis que lamthode PCF n'est utilise que par le modeinfrastructure


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DCF (Distributed Control Function)

Il sagit dun mme algorithme excut par toutes les stations pour quelles puissentpossder le canal. Lalgorithme utilis est le CSMA/CA

Ethernet: mcanisme de dtection decollision CSMA/CD

Le protocole de type CSMA /CD ne peut tre implant dansun environnement radio pour deux raisons :

les liaisons radio utilises ne sont pas full-duplex

une machine qui coute la porteuse n'est pas certaine d'couter toutes les stationsconnectes au point d'accs

On a donc modifi le CSMA/CD pour arriver au CSMA/CA (Collision Avoidance)appel protocole vitement de collision.


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Le mcanisme daccs de canal du DCF ou CSMA/CA

DATA

ACK

NAV

DIFS

SIFS Station mettrice

Station rceptrice

Autres Stations

La station qui a des donnes transmettre coute le rseau si le mdia est libre pendant un temps donn (appel DIFS pour Distributed Inter

Frame Space), alors la station peut mettre. Les autres stations du rseau seront en tat de veille durant la dure NAV (Network

Allocation Vector).


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Valeurs des espaces (en fonction de la couche physique)

3450DIFS (s)

1610SIFS (s)

920Time slot

(s)

802.11 a802.11 b


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Emetteur Rcepteur

DATA1

ACK1

DATA2

DATA2

ACK2

DATA3

ACK3DATA3

ACK3

t1

t2

t3


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Le CSMA/CA a pris une nouvelle spcification en introduisant le mcanisme de dtectionvirtuelle.

Protocole daccs quatre tapes RTS/CTS/DATA/ACK.

Ce mcanisme a t introduit pour remdier aux problmes des stations caches etexposes.

Station A Station B Station C

Problme de lastation cache


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RTS

CTS

NAV (RTS)

DIFS

SIFS

Station mettrice

Station rceptrice

Autres Stations

DATA

ACK

NAV (CTS)

NAV (DATA)

SIFS

SIFS


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Scurit Wifi


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Introduction

Le point crucial lors d'une installation rseau, quelle soit filaire ou sans fil, est lamise en place d'lments de protection.

La scurit a toujours t le point faible des rseaux wifi, cause principalementde sa nature physique : les ondes radio tant un support de transmission partagquiconque se trouvant dans la zone de couverture peut couter le support ets'introduire dans le rseau.

Cette technologie entraine deux problmes aux niveaux de la scurit:

un problme de confidentialit- interception et coute aises depuis

la voie publique

un problme dintgrit.

- insertion dans le trafic possible


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Rseau sans scurit

Intrus peut se connecter au rseauvia le serveur DHCP qui lui attribueautomatiquement une adresse IP.

Serveur DHCP attribue chaque machine de votrerseau une adresse IPinterne.

RETOUR

Intrus peut se connecter au rseauvia le serveur DHCP qui lui attribueautomatiquement une adresse IP.

Serveur DHCP attribue chaque machine de votrerseau une adresse IPinterne.

RETOUR


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Scurit 1 :Sans DHCPScurit non suffisanteEcoute aise depuis la voix publique.Spoofer ladresse IP laide des outils de dtection. KISMET


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Scurit 2:Filtrage Mac

RETOUR

Allow MAC00:45:8A:53:F4:2102:A4:21:5B:32:10.

.

La Liste de Contrle dAccschaque carte rseau possde une adresse MACqui est envoye chaque connexion au pointdaccs. Ce dernier peut ainsi procder un

filtrage sur la base dune liste dadresses MACautorises se connecter sur la borne


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Scurit 2:Filtrage MacIl est trs facile pour un pirate de rcuprer une adresse autorise, vu quecelles-ci sont transmises en clair, et de la substituer avec la sienne.

Scurit rseau(2):


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Scurit rseau(2):

Lidentification du rseau (SSID)

Point daccs

ouvert Point daccs fermSSID=A

SSID=A

SSID=B

Le SSID est un identifiant qui permet dans un systme dit ferm de vrifier siune station est autorise ou non se connecter une borne.si SSID station = SSID borne, alors la connexion est acceptesi SSID station SSID borne, alors la connexion est refuse

Scurit rseau(2):


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Scurit rseau(2):

Lidentification du rseau (SSID)Lidentit du rseau (SSID) est diffuse sans protection lors de son transit surle rseau entranant :un problme de confidentialit

possibilit didentifier le rseau

Mesure de scurit:

Modifiez le nom SSID par dfaut

Dsactivez SSID Broadcasts (Diffusion du nom SSID)Modifiez rgulirement le nom SSID.


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Scurit(3): WEP

Le principe du WEP consiste dfinir une cl scrte qui doit tredclare au niveau de chaque adaptateur sans fil du rseau ainsi que surle point daccs.

La cl sert crer un nombre pseudo-alatoire dune longueur gale lalongueur de la trame.

Chaque lment du rseau voulant communiquer entre eux doitconnatre la cl secrte qui va servir au cryptage WEP.


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Le WEP (Wireless Equivalent Privacy)

Donnes chiffres

Point daccs

+ clef WEP A Clef WEP B

Ce cryptage travaille avec lalgorithme RC4 pour chiffrer les donnes et utilise des cls

statiques de 64 ou 128 suivant les constructeurs

Il est implment au niveau de la couche Mac de la plupart des interfaces rseaux hertziennes.Une fois activ par lutilisateur, le WEP met en uvre un cryptage des trames de donnes auniveau lectronique le plus bas

Le RC4 qui est partage entre chaque nud ou entre l'arbre et le nud

Le WEP est une solution de scurit existant dans tous les quipements WiFi


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WEP (Wireless Equivalent Privacy)

Ce protocole rpond aux trois principes fondamentaux de scurit : Authentification confidentialit des donnes

intgrit des donnes


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Authentification

Shared Key Authentication : ce mcanisme se drouleen quatre tapes :1.la station envoie une requte d'authentification aupoint d'accs.

2.le PA envoie un texte en clair 128 bits gnr parl'algorithme WEP.3.la station chiffre ce texte avec la cl partage etl'envoie dans une trame d'authentification.4.le PA dchiffre le texte reu avec la mme clpartage et le compare avec le texte prcdent,

s'il y a galit il confirme la station sonauthentification et la station peut alors s'associer.Sinon le PA envoie une trame d'authentificationngative.

Station Point daccs

(1) Authentification

Request

(2) Challenge Text

(3) Challenge Response

(Encrypted ChallengeText)

(4) Confirm Sucess

Open System Authentication: mcanisme pardfaut, il n'y a pas d'authentification vritable,

le mcanisme d'authentification utilise la clpartage pour l'envoi des donnes chiffres.Il existe deux mcanismes d'authentification :


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Chiffrement et contrle d'intgrit

Le mcanisme de chiffrement et de contrle d'intgrit du WEP se base sur l'algorithme RC4,se droule en plusieurs tapes

On concatne (ajoute) la cl partage (40 ou 104 bits) et un vecteurd'initialisation de 24 bits


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Dchiffrement et contrle d'intgrit

Le dchiffrement et le contrle d'intgrit se droulent en plusieurs tapes commeprcdemment, mais en sens inverse :

F ibl d WEP


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Faiblesses du WEP

La cl est trop courte et l'IV est transmis en clair, on peut donc facilement au bout d'un certain tempsd'coute dduire la cl,

Une autre faille provient de la squence d'authentification o un texte en clair est envoy par l'AP et saversion code renvoye par la station.

Remarque : Tout algorithme de scurit ncessite de la part du processeur plus de calcul et cecientrane une baisse des performances notamment sur le dbit. Cette baisse est trs variable suivantles cartes, le fait d'activer le WEP peut faire chuter de 5 50% le rendement du processeur de lacarte Wi-fi.

SOLUTIONS INTERNES TEMPORAIRES :


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802.1x

serveur

d'authentificationRADIUS

Internet

PC portable

Pc fixe

Switch

Point daccs


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Dimensionnement dun rseau daccsWI-FI

Introduction


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Introduction

Influence sur le temps de rponse du rseau et par consquence sur la qualit de

service requise par labonn

Le processus de planification et de dimensionnement est considr comme une tachedlicate et importante dans le dploiement des rseaux de tlcommunication

un rseau sous dimensionn engendrera des difficults de connexion pour un nombredabonns donn, augmentera le nombre de sessions chous et surchargera la capacit

de traitement et de calcule aux niveau des quipements


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Problmatique de dimensionnementdun rseau WI-FI



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Une mauvaise affectation des canaux peut entraner des interfrences entre point

daccs et engendrer de pitres performances du rseau.

Frquence

Canal 11Canal 72.4835Ghz

Canal 32.4Ghz



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Lorsque le rseau est compos de plus de trois points daccs, il faut affecter cespoints daccs des canaux qui ne se perturbent pas mutuellement.

11

1

6

1

11

1

Exemple:

La topologie dun rseau composde six points daccs, dontlaffectation des canaux neperturbe en rien les performancesdu rseau.

Choix de la topologie


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La topologie est un lment important dans un rseau sans fil, ou elle doit prendre encompte les caractristiques de lenvironnement ainsi que le nombre dutilisateur aconnect.

Toutes les cellules du rseau sont disjointes

Cette topologie se justifie en cas de faible nombre de canaux disponibles ou si lon

souhaite viter toute interfrence.



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Chaque cellule du rseau se recouvre :

Cette topologie est une caractristique de rseau sans fil. Elle offre un service de

mobilit continue aux utilisateurs du rseau tout en exploitant au maximum l espacedisponible mais elle demande en contre partie une bonne affectation des canaux afin dviter les interfrences dans les zones de recouvrement.



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Les cellules se recouvrent mutuellement :

Dans cette topologie une bonne configuration des canaux est galement ncessaireafin dviter les interfrences. Elle permet, dans un espace restreint pratiquement une cellule, de fournir la connectivit sans fil un nombre important dutilisateurs.

Zone de couverture


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Les facteurs limitant

la puissance du signal mis. Plus cette dernire est faible, plus la zone decouverture est restreinte.

la qualit du signal radio, qui diminue chaque fois que le signal rencontredes obstacles ou des interfrences dans le rseau.

le dbit du rseau, plus le dbit est important, plus la zone de couverture

est restreinte

Zone de couverture


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5001501

4001002

300755

2005011

Porte lextrieur (m)

Porte en intrieur(m)

Dbit(Mbit/s)

En milieu intrieur: la zone de couverture d un rseau WI-FI en milieu fermdpend de l endroit dans lequel on se trouve , de l architecture du btiment , de lacomposition des murs , des quipement utilisant la mme bande , ainsi que la

puissance du signal.En milieu extrieur : Comme le montre le tableau si dessous, la porte dunrseau WI-FI est bien suprieure en milieu extrieur des btiments. Ce la vient de fait

quil y a moins dobstacle et que laire favorise la transmission des ondes radio.

Interfrences


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Le support de transmission de WI-FI est la bande ISM. Cette bande sans licence peuttre soumises des interfrences pour de multiples raisons, et notamment les suivant :

Prsence dun ou plusieurs rseaux WI-FI ou IEEE DSSS utilisant un canal proche ou lemme canal ; Prsence dun rseau Bluetooth, lequel partage la mme bande des 2.4 GHz ; Proximit de fours micro-ondes en fonctionnement ; Prsence de tout type dappareil utilisant la bande des 2.4 GHz, tels les systmes de

vidosurveillance.

Rflexion du signal radio par tout type de surface.

Avant toute installation dun rseau WI-FI, il faut donc vrifier que le rseau ne risque

pas dtre soumis de telles interfrences

Placement des points daccs


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Deux critres principaux sont prendre en compte, la scurit et la zone de couverture

Scurit : Il ne faut pas placer le point daccs un endroit susceptible dtendrela zone de couverture vers lextrieur, par exemple prs dune fentre ou une portedentre.

Zone de couverture : Il faut viter de placer le point daccs derrire des

obstacles tels que meuble ou armoires ou un endroit sujet dimportant flux depersonnes, le corps humain tant un redoutable obstacle la propagation des ondesradio. Une position en hauteur est idale.


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Processus de dimensionnement et deplanification dun rseau WI-FI

Introduction


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Le processus de dimensionnement dun rseau WI-FI consiste dterminer les rsultatssuivant :

Nombre de points daccs

Rayon des cellules ; Dbit offert dans le rseau Canaux radio affecter Nombre des switchs.

Le processus de dimensionnement dun rseau WI-FI se ralise en deux tapes :

Dimensionnement par la couverture radio : qui comme rsultat le dimensionnementdes cellules de rseau en dterminant le rayon et la surface des cellules WI-FI.

Dimensionnement par le trafic : qui nous permet de dterminer le nombre de point

daccs dans chaque cellules de rseau vue la dpendance de la distribution desabonns de la localisation. Et il nous permet de mme de dterminer le nombre deswitchs ncessaires.


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Prvision de couverture

Rappel sur la thorie radio dans le cadre de WI-FI


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Packetnetwork

Data

network

(Internet)

Tx2

Rx2

Rx1

Tx1

PL

Terminal 1 Terminal n

RouterRouter

AP 1AP 2

La connaissance des caractristiques de la paire d'appareils WI-FI utiliss pour la liaisonva permettre de calculer la distance thorique de ce lien, en espace libre, c'est diresans obstacles

Les lments utiles sont les suivants : La puissance du signal mis ; La sensibilit du rcepteur.



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Puissance mise

La puissance du signal mis est appele Puissance Isotrope Rayonne Equivalente (PIRE)

TX= PX L + G

Elle dpend de la chane appareil-cble-antenne :l'appareil metteur (point daccs) met le signal avec une certaine puissance note Px, le cble

reliant l'appareil l'antenne engendre une perte note L, et l'antenne fournit elle aussi unepuissance supplmentaire note G.

PIRE = Puissance AP - Pertes cble + Puissance antenne

Le dcibel est une unit exprimant un rapport, autrement dit un gain. dB = 10 * log(P1/P2)

Pour l'appareil metteur, il s'agit de dcibel par rapport au milliwatt (dBm) : dans la formuleprcdente, P2 = 1 mW, et P1 est la puissance d'mission en Watt de l'appareil.

Pour l'antenne, il s'agit de dcibel par rapport un isotrope (dBi). L'isotrope est une antennethorique parfaite qui met de faon homogne dans toutes les directions. Le dBi est donc le gain del'antenne par rapport un isotrope qui met la mme quantit d'nergie.

Les pertes cbles sont exprimes en dcibel par mtre (dB/m), donc les pertes totales duesau cble sont calcules ainsi : Pertes cble (dB) = longueur cble (m) * perte (dB/m)



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Sensibilit de rception

Exemple:Sensibilit des cartes Orinoco PCMCIA Silver/Gold :11Mbps => -82 dBm ; 5.5Mbps => -87 dBm; 2Mbps=> -91 dBm; 1Mbps=> -94 dBm.Cartes CISCO Aironet350: 11Mbps => -85 dBm ; 5.5 Mbps => -89 dBm; 2 Mbps => -91 dBm; 1 Mbps => -94 dBm.

Cartes Proxim Symphony ISA (Home RF 1.6 Mbps):1.6 Mbps => -77 dBm ; 0.8 Mbps => -85 dBm.

Pour que le signal reu soit intelligible pour le rcepteur, il faut que celui-ci ait une sensibilitsuffisante. L encore, c'est l'ensemble appareil-cble-antenne qu'il faut prendre encompte.

La sensibilit effective note Rxest une addition de la sensibilit de l'appareil not Sxetdu gain de l'antenne not G, auxquels on retranche les pertes cble not L soit :

RX= SX- L + G



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Rapport Signal / Bruit

Il est dfini par:Rapport signal/bruit [dB] = 10 * Log10 (Puissance du signal [W] / Puissance du bruit [W])

Pour pouvoir fonctionner un certain dbit de donne, le systme aura besoin d'un rapportS/N minimum.

Exemple: Orinoco PCMCIA Silver/Gold:11Mbps => 16 dB ; 5.5 Mbps => 11 dB ; 2 Mbps => 7 dB ; 1 Mbps => 4 dB.Si le niveau de bruit est trs bas, le systme sera limit plutt par la sensibilitminimum de rception.

si le niveau de bruit est lev c'est plus le rapport signal/bruit qui importera plutt quela sensibilit de rception pour obtenir un dbit donn.

Dans des conditions normales, sans autre WLAN sur la mme frquence, sans bruit industriel,le niveau de bruit se situe aux alentours de -100dBm



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Rapport Signal / Bruit

EXEMPLE:

Pour avoir un dbit de 11Mbps avec une orinoco

il faudra donc un signal de 16 dB de plus (rapport signal sur bruit)

donc de -100+16= -84 dBm,

mais ce niveau est en dessous de la sensibilit de rception minimum qui est de -82 dBm,c'est donc la sensibilit de rception qui limite le systme dans ce cas.

Affaiblissement maximum tolrable


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Cas de lespace libre

Pour calculer la distance correspondant cet affaiblissement, on utilise la formule de Friisdonne par :

l'affaiblissement maximum tolrable: Rx-Tx

l'affaiblissement en ligne dterminant not PL=Rx-Tx+m (m=-10dBm)

====

d420logPL 10



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Exercice: Exprimez la distance en fonction de laffaiblissement

dans le cadre dune propagation en espace libre dune onde de longueur donde0.12 m (une frquence de 2.5 GHZ).




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(((( ))))dPL1010

204

20 loglog ++++

====

(((( ))))dPL

101020

420 loglog ====

(((( ))))20

420

10

====

log

logPL

d 20

420

10

10

====

logPL

d

:...

.auraonm

f

cAvec 120

1052

103

9

8

============

20

440

10

.

====PL

d




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Cas dun environnement de propagation autre que lespace

En ralit il faut prendre en conscration les proprits de milieux de propagationcar ils reprsentent des obstacles pour la transmission radio en introduisant desaffaiblissements supplmentaires.

Alors pour un obstacle donn, laffaiblissement qui le produit est donn par :

PL_obstacle(i)= iPLi

i : nombre entier de lobstacle i que londe le traverse au court de son propagation ;PLi : Affaiblissement produit par une unit de lobstacle_i ;PL _obstacle(i) : Affaiblissement total produit par lobstacle_i.



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Cas dun environnement de propagation autre que lespaceEXEMPLE

3Corps humain

4-5Rideau darbres

1Vitre (en verre)

2Mur de Brique simple cloison

4Mur de Briques double cloisonAttnuation (en dB)Obstacles

3Corps humain

1Rideau darbres

2Vitre (en verre)

3Mur de Brique simple cloison

2Mur de Briques double cloison

Nombre de fois de pntrationObstacles



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Cas dun environnement de propagation autre que lespace

On peut dterminer alors les pertes total de telle sorte quon prend en considrationtoutes ces pertes supplmentaires.

On trouve alors :

PL_tolrable= PL_tolrable_espace_libre - PL_obstacle(i)

Nous obtenons lexpression suivante qui exprime la distance entre metteur et rcepteuren fonction de laffaiblissement quon peut le tolrer :

20

440

10

.

====tolrablePL

d

Bilan de la liaison


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dBi

dBdBm

Gain dantenne

Perte dans le cble (valeur ngatif)Sensibilit de rcepteur (valeur ngatif)Rception

dB

dB

dB

Affaiblissement en espace libre sans obstacle (valeur ngatif)

Affaiblissement dus aux obstacles se trouvant dans le milieu de propagation

MargePropagation

dBm

dB

dBi

Puissance de sortie de lmetteur

Perte dans le cble (valeur ngatif)

Gain dantenne

mission

Bilan de la liaison


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Distance qui correspond laffaiblissementtolrable


Affaiblissement du lobstacle iPLi

Affaiblissement en ligne dterminantPL=max(PL1;PL2)+m

Marge de scuritM

Affaiblissement ligne tolrablePL1=Rx1-Tx2; PL2=Rx2-Tx1

Sensibilit de rceptionRx1=S2-L1+G1; Rx2=S1-L2+G2

Puissance Isotrope Rayonne quivalenteTx1=Px-L1+G1; Tx2=Px-L2+G2

Perte dans le cbleL1, L2

Gain de lantenneG1, G2

Seuil de rceptionS2

Seuil de rceptionS1

Puissance dmissionPx

==== i iPLPLA

20

440

10

.

====A

d


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Prvision de trafic

Prvision de trafic


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Prof: M. MOUSSAOUI 92Capacit de systme

Prvision dabonns

La prvision dabonns permet de dterminer la distribution des abonns lintrieur derseau et par la suite de dterminer la densit dabonns par zone.

La prvision de trafic consiste dterminer le trafic par abonns et ce, dans chaque zonede trafic, pour obtenir comme rsultas le dbit moyen par abonns selon le type deservice.

Prvision de trafic

cellulesurface

abonnsdNombred

'====

Capacit de systme


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1800VoD

384Vido confrence

2000VPN

1000FTP

14E-mails

256Web Browsing

Bande passante (Kbps)Services offerts

Exemple destimation des dbits crte par application

Pour dterminer la capacit totale du systme, on doit disposer dune estimation dudbit maximal individuel pour chaque service offert.

Capacit de systme


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Calcule de la bande passante totale

jjj

j cnB ====

B : bande passante utile dans une cellule ;

nj : nombre dabonns servis par le service j ;j : bande passante par abonns pour le service j ;Cj : taux de simultanit pour la catgorie dabonnes servis par le service j.

Schma gnral de dimensionnement dun rseau WI-FI

Surface couvrir


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Surface dune cellule

Nombre de cellules dans la zone couvrir

Bande passante totale dans la cellule

Nombre de points daccs dans la cellule Nombre de switch Ethernet

ContraintesRadio

Identifiant de la celluleNombre dabonnes par application dans la cellule

Dbit par application dans la cellule

Nombre de port de switch

Surface couvrir


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Dimensionnement dun rseau WI-FI

Rayon et surface des cellules


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(((( ))))/20tolrablepl40.410R ++++====

R

PL

i

iPLRayon dune Cellule WI-FI

Nombre de cellules dans la zone couvrir


98/100


2Rsurface

R

surface

Nombre de cellules

Dimensionnement des cellules WI-FI

Nombre de point daccs par cellule


99/100


p p

(((( ))))1accsd'pointunparoffertepassanteBande

celluleladanstotalepassanteBandeaccsd'pointNombre ++++====

Dimensionnement des cellules WI-FI

Dimensionnement des switchs Ethernet


100/100


(((( ))))1++++itchN_ports_sw

N_APN_AP N_switch

Documents

Cours WiFi - M. Moussaoui 2009