Etude Et Mise en Place d'Un HotSpot Wi-Fi

République Algérienne Démocratique et Populaire Ministère de l’Enseignement Supérieur et de la Recherche Scientifique Université 8Mai 1945 – Guelma Faculté des Sciences et de la Technologie Département d’Electronique et Télécommunications

Mémoire de Fin d'Etude pour l’obtention du Diplôme de Master Académique Domaine : Sciences et Techniques Filière : Télécommunications Spécialité : Systèmes de Télécommunications Etude et Mise en place d’un HotSpot Wi-Fi au niveau du Département d’Electronique et Télécommunications

Présenté par : Amrane Mohamed Lamine Djebala Hanane Sous la direction de : M. Khalfallaoui Abderrezak

MAI 2013

REMECIEMENT Nous tenons

à remercier

‘’ ALLAH ‘’ le tout puissant

de nous avoir accordé la santé, le courage ainsi que la volonté d’entamer et de terminer notre projet de fin d’étude. Nous adressons nos vifs remerciements aux membres du jury d’avoir accepté d’examiner et d’évaluer notre travail. Nous

remercions

profondément

notre

encadreur

M. Khalfallaoui Abdel-rezzek pour son excellent encadrement, sa vision objective sans précédent sur tous les aspects concourants à la bonne réalisation de notre mémoire. Nous remercions également tous les professeurs qui sans leur savoir et leur compétence, nous ne serions pas à ce niveau, ainsi que tout le personnel du département Electronique et Télécommunications pour les moyens offerts. Que tous ceux qui, de près ou de loin ont contribué à l’élaboration de ce modeste travail, trouvent ici l’expression de nos sentiments de reconnaissance et de respect.

Amrane Med Lamine Djeballa Hanene

Sommaire

Sommaire INTRODUCTION GENERALE…………………………………………………………………………1 CHAPITRE I: Introduction aux communications sans-fil 1- Introduction …………………………………………………………………………………….…..3 2- Classification des réseaux sans fils ………………………………….…………………………..….3 2-1- Réseaux personnels sans fils (WPAN)…………………………………………….……….4 2-2- Réseaux locaux sans fils (WLAN)…………………………………………………………5 2-3- Réseaux métropolitains sans fils (WMAN)………………………………………….…….5 2-4- Réseaux étendus sans fils (WWAN)……………………………………………………….6 3- Standard IEEE 802.11………………………………………………….……………………...……7 3-1- Les normes physiques…………………………………………………………………..…..7 3-2- Les normes d’amélioration………………………………………………………………....7 4- Etude de l’interface radio……………………………………………………………………………8 4-1- Support de transmission (les ondes radio)………………………………………………….8 4-2- Les bandes de fréquences utilisées dans la norme IEEE 802.11………………………...…8 4-2-1. La bande ISM…………………………………………………………………….…8 4-2-2. La bande U-NII………………………………………………………………..……9 4-3- Les canaux………………………………………………………………………………….9 4-4- Technique de transmission……………………………………………………………...…10 4-4-1. Etalement de la bande spectrale…………………………………………………...10 4-4-2. La modulation OFDM……………………………………………..………………12 5- Communication entre équipements……………………………….………………….……………14 5-1- Le mode ad hoc……………………………………………………………………………14 5-2- Le mode infrastructure…………………………………………………………………….14 6- Communication entre équipements en mode infrastructure……………………………………….17 6-1- Communication entre une station et un point d’accès……………………………………17 6-2- Communication entre deux stations à travers un point d’accès………………………...…17 6-3- Le Handover…………………………………………………………………………….…17 7- Le modèle en couche IEEE………………………………………………………………….……..18 7-1- La couche liaison de données…………………………………………………………..…18 7-1-1. La sous couche LLC………………………………………………………………18 7-1-2. La sous couche MAC ……………………………………..…………………....…18 7-2- La couche physique……………………………………………………………………..…18 7-2-1. La sous couche PMD…………………………………………………………...…18 7-2-2. La sous couche PLCP. …………………………………………………..……..…18 7-3- Format de la trame MAC………………………………………………………….………19 7-3-1. Le champ de contrôle………………………………………………………...……19 7-3-2. Le champ de Durée / ID…..………………………………………………….....…21 7-4- Le format de la trame Wi-Fi……………………………………………………….…...…22 8- Les techniques d’accès…………………………………….……………………………….……...24 8-1- DCF (Distribution Coordination Function) ………………………………………………24 8-2- PCF (Point Coordination Function) ………………………………………………………27 9- Avantage des réseaux sans fil…………………………………………………………………...…27 9-1- Principaux avantages métier………………………………………………………………27 9-2- Avantages opérationnels…………………………………………………………..………27 10- Problèmes spécifiques aux réseaux sans fil de type IEEE 802.11…………………………………28 10-1- Support de transmission……………………………………………………………..……28 10-2- Sécurité…………………………………….………………………………………..…….28

Etude et Mise en place d’un HotSpot Wi-Fi au niveau du Dépt d’ELN & TLC

Sommaire 10-2-1. Présentation…………………………………….……………………………….…28 10-2-2. Principales Attaques…………………………………………………………….…28 10-3- Qualité de service……………………………………………………………………….…29 10-3-1. Présentation…………………………………………………………………….….29 10-3-2. Dégradation gracieuse de service……………………………………………….…29 10-3-3. Allocation de la bande passante………………………………………………...…29 10-4- Mobilité…………………………………….…………………………………………...…30 11- Les applications du Wi-Fi …………………………………….………………………………...…30 12- Conclusion…………………………………….…………………………………………….…..…30 CHAPITRE II: Etude de la Technologie HotSpot Partie A : Généralité Sur les HotSpot 1- Introduction……………………………….…………………………………………………….…31 2- Législation………………………….…………………………………….………………..…....…31 2-1- La législation sur la fourniture d’un accès Wi-Fi – Responsabilités…………………...…31 2-2- Etat des autorisations…………………………………….………………………………..31 2-3- Risques concrets d’usage de la connexion internet en accès WIFI……………………….31 2-4- Responsabilité du FAI (Fournisseur d’Accès Internet) …………………………………...32 2-5- Règle pour la mise en place……………………………………………………….………33 2-6- Réduire les problèmes de responsabilité de l’université envers l’accès Internet….………33 2-7- Conservation des logs…………………………………………………………………..…33 3- La Règlementation.. …………………………………….………………………………….……34 3-1- Utilisation des canaux…………………………………….………………………….……34 3-2- La puissance d’émission……………………………………………………………….….35 3-3- Wi-Fi Alliance ………………………………….…………………………………………35 3-4- Le label WiFi…………………………………….……………………………………...…35 4- Etude de Marché des HOTSPOT…………………………………….…………………..………36 4-1- Les HOTSPOT dans le monde…………………………………………………….………36 4-2- Les Revenue Annuelle…………………………………………………………….………37 4-3- Les prévisions des HOTSPOTS Wi-Fi……………………………………………………37 5- Conclusion…………………………………….…………………………………………….……38 Partie B : Principe de fonctionnement des HotSpot 1- Introduction…………………………………….…………………………………….……………39 2- Portail Captif…………………………………….…………………………………………...……39 2-1- Fonction type d’un portail captif………………………………………………………..…39 2-2- Etude comparatif entre des différentes solutions………………………………………….40 2-2-1. Le routage sous Unix…………………………………….…………………...……40 2-2-2. Système d’exploitation BSD………………………………………………………40 2-2-3. Pénétration des marchés…………………………………….………………..……41 2-2-4. Comparaison entre GNU/Linux et FreeBSD………………………………………41 2-2-5. Pourquoi choisir Unix (BSD) pour la mise en place du portail captif?....................42 2-2-6. connexion théorique d’un client sur un HotSpot. …………………………………42 2-2-7. Orientation du choix……………………………………………………….………47 3- Serveur d’Authentification……………………………………………………………………...…47 3-1- Kerberos…………………………………….……………………………………….….…47 3-2- CAS (Central Authentification Service) …………………………………….……………49 3-2-1. Intérêt…………………………………….……………………………..…………49 3-2-2. Principe de fonctionnement……………………………………………..…………49 3-3- RADIUS (Remote Authentification Dial-ln User Service) …………………….…………50 3-3-1. Fonctionnement de RADIUS……………………………………………...………50 3-4- Comparaison entre les différentes solutions étudiées……………………………..………51 3-5- Orientation du choix…………………………………….…………………………………52 4- Exemples de portail captif existant en Algérie…………………………………….………………52 4-1- Le HotSpot 01WiFi Aéroport Houari Boumediene(Alger) ………………………………53 Etude et Mise en place d’un HotSpot Wi-Fi au niveau du Dépt d’ELN & TLC

Sommaire 5- Conclusion …………………………………….……………………………………………….…54 CHAPITRE III : Planification et Optimisation du HotSpot Dép ELN & TLC 1- Introduction………………………………….……………………………………………..………55 2- Paramètres et contraintes de planification…………………………………………………….……55 3- Aperçu du réseau existant…………………………………………………………………….……56 4- Choix de l’architecture…………………………………….………………………………….……57 5- Choix de la norme Wi-Fi…………………………………….………………………………..……57 6- Calcule de la portée d’une antenne…………………………………….………………………..…57 6-1- Cas du Parking…………………………………….……………………………....………57 6-1-1. Matériel d’Emission…………………………………….…………………………58 6-1-2. Matériel de réception………………………………………………………………59 6-2- Cas intérieure de l’immeuble……………………………………………………...………59 7- Estimations de Nombre des utilisateurs…………………………………….………………...……61 8- Nombre des Point d’accès…………………………………….…………………………...………62 9- Etude de Couverture Wi-Fi et position des points d’accès……………………………………...…62 9-1- Présentation d’Wolf Wifi Pro…………………………………….…………………….….63 9-2- Menu Principale du Wolf WiFi Pro………………………………………………………63 9-3- Mesures de la densité du signal……………………………………………………………64 9-3-1. Cas Milieu ouvert (Parking) …………………………………………….……...…64 9-3-2. Cas Milieu Fermée (intérieur de l’immeuble) ………………………….…..……..65 9-4- Affectations des Canaux…………………………………………………………………..67 10- Validation des résultats…………………………………………………………………………….68 11- Conclusion …………………………………………………………………………………...……68 CHAPITRE IV: Mise en place Expérimentale Du HotSpot Dép ELN & TLC 1- Introduction…………………………………….……………………………………………….…69 2- Identification des composants matériels…………………………………….………………..……69 2-1- Les adaptateurs de réseau client sans fil…………………………………………..………69 2-2- Les points d'accès sans fil Wi-Fi…………………………………………………..………69 2-3- Commutateur (Switch) ……………………………………………………………....……70 2-4- Les Serveurs …………………………………….……………………………………...…70 3- Topographie utilisée…………………………………….…………………………………………71 4- Configuration du matériel…………………………………….…………………………...….……73 4-1- Configuration Portail Captif…………………………………….…………………....……73 4-1-1. Installation de PfSense…………………………………….……………….…...…73 4-1-2. Configuration de l’interface LAN…………………………………………....……75 4-1-3. Configuration du Proxy de l’Université……………………………………...……78 4-1-4. Le portail Captif.. …………………………………………………………………79 4-1-5. Méthode d’authentification…………………………………………………..……80 4-1-6. Génération des certificats SSL pour le HTTPS……………………………………80 4-1-6.1. Création d’un certificat…………………………………………….……80 4-1-7- Personnalisation de la page d’authentification……………………………….……82 4-1-8- Règle de Firwall PfSense…………………………………………………….……84 4-1-9- Log de connexions……………………………..……………………………….…84 4-2- Configuration Serveur d’Authentification (Radius) ………………………………………86 4-2-1- Configuration de l’authentification sous PfSense…………………………………86 4-2-2- Configuration RADIUS sous Windows Server 2003 Enterprise Edition……….…87 4-2-2-1. Installation du serveur radius. …………………………………………..87 4-2-2-2. Créer un groupe de sécurité global dans Active Directory…………...…88 4-2-2-3. Renseigner PfSense dans le DNS du Serveur Radius………….……..…89 4-2-2-4. Paramétrer le service IAS…………………………………………….…90 4-3- Configuration des Point d’Accès……………………………………………………….…94 5Test de fonctionnement du HotSpot Dép ELN & TLC……………………………………….…97 Etude et Mise en place d’un HotSpot Wi-Fi au niveau du Dépt d’ELN & TLC

Sommaire 6-

Conclusion………..…………………………………….……………………………………..…99

Conclusion générale…………………………………………………………………………………….100 Bibliographie……………………………………………………………………………………………….. Annexe …………………………………………………………………………………………………...…. Annexe I : Cahier des Charges…………………………………………………………………….... Annexe II : Rapport du projet………………………………………………………………………. Annexe III : Code source des pages HTML………………………………………………………... Abréviations et Acronymes……………………….………………………………………………………..

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Liste des Figures

Liste des Figures Chapitre I : Introduction aux communications sans fil Figure 1.1 : Classification des réseaux sans fils selon l’étendue géographique Figure 1.2 : Répartition des Bandes ISM en France et en Europe Figure 1.3 : Répartition de la bande U-NII Figure 1.4 : Recouvrement des canaux dans la bande ISM Figure 1.5: Etalement de spectre à saut de fréquence FHSS Figure 1.6 : Etalement de spectre à séquence directe (DSSS) Figure 1.7 : La modulation OFDM Figure 1.8 : Mode ad hoc Figure 1.9 : Mode infrastructure Figure 1.10 : Topologie à cellules disjointes Figure 1.11 : Topologie à cellules partiellement recouvertes Figure 1.12 : Topologie à cellules recouvertes Figure 1.13 : Modèle IEEE Figure 1.14 : Format de la trame MAC Figure 1.15 : Champ de contrôle Figure 1.16 : Format de la trame MAC Figure 1.17 : Trame WiFi Figure 1.18 : Préambule Figure 1.19 : En-tête PLCP-FHSS Figure 1.20 : En-tête PLCP-DSSS Figure 1.21 : Procédé de transmission dans le CSMA/CA Figure 1.22 : Mécanisme du CSMA/CA Figure 1.23 : Différents cas d’attaque Chapitre II : Etude de la Technologie HotSpot Figure 2.1 : Répartition des autorisations actives par type de réseau Figure 2.2 : Responsabilité des FAI Figure 2.3 : Zones régissant la réglementation des bandes de fréquence Figure 2.4 : Label Wi-Fi Figure 2.5 : les HOTSPOT Wi-Fi dans le Monde Figure 2.6 : Evolution du nombre de produits certifiés Wi-Fi Figure 2.7 : Evolution des Revenue et Nbre des utilisateurs Wi-Fi &Développement de Nbre des HOTSPOTS WIFI en France Figure 2.8 : prévisions des HOTSPOTS Wi-Fi Figure 2.9 : Schéma théorique d’un portail Captif Figure 2.10 : Connexion théorique d’un client à un HotSpot Figure 2.11 : Logo PfSense Figure 2.12 : Fonctionnement du protocole Karberos Figure 2.13 : Schéma Général Authentification par Radius Figure 2.14 : Logo RADIUS Figure 2.15 : Page d’accueil HotSpot 01Wifi Aéroport Houari Boumediene Figure 2.16 : Distributeur automatique des Tickets Etude et Mise en place d’un HotSpot Wi-Fi au niveau du Dépt d’ELN & TLC

Liste des Figures Chapitre III : Planification et Optimisation Du HotSpot Wi-Fi Dép ELN & TLC Figure 3.1 : Plan 3D du Département (infrastructure réseau) Figure 3.2 : Topologie du HotSpot Figure 3.3 : Plan du Parking Figure 3.4 : Affaiblissement de signal par rapport aux propriétés des milieux Figure 3.5 : Plan 1er Etage département ELN & TLC et Dép GE Figure 3.6 : La surface à planifier (Google Maps) Figure 3.7 : Logo Wolf WiFi Pro Figure 3.8 : Fenêtre Principale Wolf WiFi Pro Figure 3.9 : Couverture WiFi (Parking) Figure 3.10 : Plan de couverture Rez de Chaussée Figure 3.11 : Plan de couverture 1er étage Figure 3.12 : Plan de couverture 2eme étage Figure 3.13 : Affectation des canaux Chapitre IV : Mise en place Expérimentale du HotSpot Dép ELN & TLC Figure 4.1 : Architecture Général HotSpot Dép ELN & TLC Figure 4.2 : Etapes de la mise en place d’un réseau Wi-Fi

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Liste des Tableaux

Liste des Tableaux Chapitre I : Introduction aux communications sans fil Tableau 1.1 : Technologie des réseaux WPAN Tableau 1.2 : Technologie des réseaux WLAN Tableau 1.3 : Technologie des réseaux WMAN Tableau 1.4 : Technologie des réseaux WWAN Tableau 1.5 : Comparaison des principales normes 802.11 Tableau 1.6 : Allocation des bandes de fréquences ISM selon les pays Tableau 1.7 : Types de trames Tableau 1.8 : Trames de gestion Tableau 1.9 : Trames de contrôle Tableau 1.10 : Trames de données Tableau 1.11 : Signification des adresses dans la trame des données Tableau 1.12 : Types d’attaques et solutions préconisées Chapitre II : Etude de la Technologie HotSpot Tableau 2.1 : Organismes de normalisation Tableau 2.2 : Utilisation des canaux dans les différentes zones Tableau 2.3 : Règles générales d’utilisation des bande ISM & U-NII Tableau 2.4 : Comparaison entre les différentes solutions libres Tableau 2.5 : Avantages et Inconvénients des différentes solutions libres Tableau 2.6 : Avantages et Inconvénients des différents protocoles d’authentifications Tableau 2.7 : Comparaison de différentes méthodes d’authentification Chapitre III : Planification et Optimisation Du HotSpot Wi-Fi Dép ELN & TLC Tableau 3.1 : paramètres de planification Tableau 3.2 : Contraintes de planification Tableau 3.3 : Bilan radio Tableau 3.4 : Affaiblissement par rapport aux propriétés des milieux Tableau 3.5 : le nombre des enseignants, étudiant et employé Chapitre IV : Mise en place Expérimentale du HotSpot Dép ELN & TLC Tableau 4.1 : Caractéristique des Serveurs

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Introduction générale

INTRODUCTION GENERALE

Le projet de fin d’étude du Master Systèmes des Télécommunications met l'accent sur une réalisation concrète pour laquelle l'étudiant met en place un protocole de travail déterminé. Les sujets proposés par l'équipe pédagogique impliquent une étude approfondie dans les domaines balayés par la formation Systèmes des Télécommunications. En l'occurrence, nous avons choisi un sujet dans le domaine des réseaux mais qui nécessite cependant des connaissances en télécommunications. D'une part, pour expliquer l'échange des données et d'autre part pour expliquer le comportement des ondes. Depuis quelque temps des bornes sans fil placées dans des endroits publics donnent un accès gratuit ou non à Internet. Ces bornes sans fil ‘’Wi-Fi’’, ou HotSpot, dont le but commercial est d’attirer une nouvelle clientèle « nomade » doivent être à la fois simple d’accès, et surtout par le fait qu’elles soient dans un endroit public, très sécurisées. Les HotSpot se sont rapidement développés à l'échelle mondiale mais ce n’est pas le cas de l’Algérie. Ces HotSpot permettant ainsi à des utilisateurs nomades disposant d'équipements adaptés (ordinateurs ou téléphones portables compatibles, PDA et autres) de se connecter à Internet de partout avec beaucoup de simplicité. Si ces connexions Internet sont ouvertes au grand public, cela ne veut pas dire qu'il n'existe aucune protection à l'accès et pour les utilisateurs. Nous savons bien qu'une fois connectés sur un même réseau, les utilisateurs deviennent potentiellement vulnérables. La première des protections qui a été mise en place au sein des HotSpot est le portail captif avec une authentification par fichier local ou bien un serveur à distance. Le Département d’Electronique et Télécommunications désire aujourd’hui mettre en place un HotSpot Wi-Fi qui permettre un accès Wi-Fi gratuit à Internet pour ses étudiants, conférenciers, professeurs, etc… tout en réglementant ce même accès. C’est dans ce but qu’il nous a été demandé de mettre en œuvre un portail qui capte n’importe quel service demandé (HTTP, FTP, …) et n’autorise le passage de ces services que si la personne répond aux critères de sécurité demandé. Ces besoins dépassent aujourd’hui la logique d’un pare feu classique. Pour nous guider vers une solution technique nous analyserons donc dans un premier temps les attentes du Département d’Electronique et Télécommunications afin de bien cibler les besoins. Pour mener à bien notre projet nous avons d’abord procédé, dans notre premier chapitre à une brève présentation des différents types de réseaux sans fil, puis à l’étude d’interface radio. Ce chapitre est consacré aussi à la norme IEEE 802.11 (Wi-Fi). Nous y avons décri également les privilèges de cette norme ainsi que le mécanisme de communication entre équipements et le modèle en couches puis on a présenté rigoureusement l’aspect théorique de Wi-Fi, en proposant une étude approfondie de l’ensemble des fonctionnalités apportées par le standard 802.11 et ses différentes améliorations : l’évolution, la structure de la trame, techniques d’accès…, etc. Le deuxième chapitre est une étude sur la technologie HotSpot il se divise en deux partie la première partie est une généralité sur les HotSpot pour les règlementations et les différentes lois de l’ARPT, qui décrit la responsabilité du FAI vers ces accès ainsi qu’une étude du marché mondial et l’évolution de ces HotSpot dans le monde. La deuxième partie contient le principe de fonctionnement des HotSpot où nous présenterons les principales solutions libres de portails captifs et des serveurs d’authentification ainsi qu’une orientation de choix de la solution la plus approprié au Cahier des Charges du Département d’Electronique et Télécommunications.

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Introduction générale Le troisième chapitre présente le bilan de liaison pour faire fonctionner notre système et les processus de planification et d'optimisation de l’emplacement des points d'accès. Pour ce faire, nous avons opté pour une approche par mesure utilisant l’outil Wolf Wi-Fi Pro. Nous commençons à savoir la problématique du sujet, par suite la conception du logiciel. La dernière partie de ce chapitre est consacrée à la présentation et à l’interprétation des résultats de mesure obtenus avec ce modèle. Enfin, dans le quatrième chapitre nous détaillerons la mise en place expérimentale du HotSpot Dép ELN & TLC. Commençant par l’identification des composants matériels et la topographie utilisée, ensuite les différentes étapes de configuration des matériels à savoir la configuration du portail captif et le serveur d’authentification. Dans la dernière partie nous montrons les résultats du test de fonctionnement de notre HotSpot Dép ELN & TLC.

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Chapitre I

Introduction aux communications sans-fil

1- Introduction Depuis leur apparition dans les années 1990, les réseaux locaux sans fil ont connu un succès mitigé au vu du nombre important des solutions propriétaires ne proposant que de faibles vitesses de transmission. Depuis la standardisation d’IEEE 802.11 en 1997 mais surtout dès ratification de l’amendement 802.11b en 1999 dont la vitesse de transmission maximal passe à 11 Mbits /s contre 2 Mbits/s auparavant, ces types de réseau ont commencé à rencontrer un véritable succès qui ne s’est toujours pas démenti [1]. Un réseau sans fil, est comme son nom l'indique, un réseau dans lequel au moins deux terminaux peuvent communiquer sans liaison filaire. Grâce aux réseaux sans fil, un utilisateur à la possibilité de rester connecté tout en se déplaçant dans un périmètre géographique plus ou moins étendu, c'est la raison pour laquelle on entend parfois parler de mobilité. Les réseaux sans fil sont basés sur une liaison utilisant des ondes radioélectriques à la place des câbles habituels. Il existe plusieurs technologies se distinguant d'une part par la fréquence d'émission utilisée ainsi que le débit et la portée des transmissions [1]. Les réseaux sans fil permettent de relier très facilement des équipements distants d'une dizaine de mètres à quelques kilomètres. De plus l'installation de tels réseaux ne demande pas de lourds aménagements des infrastructures existantes comme c'est le cas avec les réseaux filaires (creusement de tranchées pour acheminer les câbles, équipements des bâtiments en câblage, goulottes et connecteurs), ce qui a valu un développement rapide de ce type de technologies. Toutefois, les réseaux locaux sans fil n’ont pas pour vocation de remplacer les réseaux filaires. Ils sont plus souvent considérés comme une extension à un réseau local existant et non comme un potentiel remplaçant [1]. 2- Classification des réseaux sans fils De manière générale, les réseaux sans fils sont classés, selon leur étendue géographique, en quatre catégories :

Figure 1.1: Classification des réseaux sans fils selon l’étendue géographique

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Chapitre I

Introduction aux communications sans-fil

2-1- Réseaux personnels sans fils (WPAN) Le réseau personnel sans fils (appelé également réseau individuel sans fils ou réseau domotique sans fils et noté WPAN pour Wireless Personal Area Network) concerne les réseaux sans fils d'une faible portée : de l'ordre de quelques dizaines de mètres. Ce type de réseau sert généralement à relier des périphériques (imprimante, téléphone portable, appareils domestiques ...) ou un assistant personnel (PDA) à un ordinateur sans liaison filaire ou bien à permettre la liaison sans fils entre deux machines très peu distantes. Il existe plusieurs technologies utilisées pour les WPAN : • La principale technologie WPAN est la technologie Bluetooth, lancée par Ericsson en 1994, proposant un débit théorique de 1 Mbps pour une portée maximale d'une trentaine de mètres. Bluetooth, connue aussi sous le nom IEEE 802.15.1, possède l'avantage d'être très peu gourmand en énergie, ce qui le rend particulièrement adapté à une utilisation au sein de petits périphériques. La version 1.2 réduit notamment les interférences avec les réseaux Wi-Fi. • HomeRF (Home Radio Frequency), lancée en 1998 par le HomeRF Working Group (formé notamment par les constructeurs Compaq, HP, Intel, Siemens, Motorola et Microsoft) propose un débit théorique de 10 Mbps avec une portée d'environ 50 à 100 mètres sans amplificateur. La norme HomeRF soutenue notamment par Intel, a été abandonnée en Janvier 2003, notamment car les fondeurs de processeurs misent désormais sur les technologies Wi-Fi embarquée (via la technologie Centrino, embarquant au sein d'un même composant un microprocesseur et un adaptateur Wi-Fi). • La technologie ZigBee (aussi connue sous le nom IEEE 802.15.4) permet d'obtenir des liaisons sans fil à très bas prix et avec une très faible consommation d'énergie, ce qui la rend particulièrement adaptée pour être directement intégré dans de petits appareils électroniques (appareils électroménagers, hifi, jouets, ...). • Enfin les liaisons infrarouges permettent de créer des liaisons sans fils de quelques mètres avec des débits pouvant monter à quelques mégabits par seconde. Cette technologie est largement utilisée pour la domotique (télécommandes) mais souffre toutefois des perturbations dues aux interférences lumineuses [2]. Technologie

Norme

Débit théorique

Portée (m) Une trentaine

Bluetooth

IEEE 802.15.1

1 Mbits/s

HomeRF

Consortium (Intel, HP, Siemens, Motorola et Compaq)

10 Mbits/s

Zeegbie

IEEE 802.15.4

20 – 250 kbits/s

100

Infrarouge

IrDA 1.1

1 Mb/s

1-5

50

Bande de Fréquence (GHz)

Observation

2,4 – 2,4835

- Bas prix - L’émission de puissance dépend de la réglementation

2,4 – 2,4835

- Permet de relier des PC portables, fixes et d’autres terminaux.

2,4 – 2,4835

- Très bas prix, - Très faible consommation d’énergie. - Bas prix, - Faible consommation d’énergie.

Tableau 1.1: Technologie des réseaux WPAN Etude et Mise en place d’un HotSpot Wi-Fi au niveau du Dépt d’ELN & TLC

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Chapitre I

Introduction aux communications sans-fil

2-2- Réseaux locaux sans fils (WLAN) Le réseau local sans fils (WLAN pour Wireless Local Area Network) est un réseau permettant de couvrir l'équivalent d'un réseau local d'entreprise, soit une portée d'environ une centaine de mètres. Il permet de relier entre-eux les terminaux présents dans la zone de couverture. Il existe plusieurs technologies concurrentes : • Le WiFi (ou IEEE 802.11), soutenu par l'alliance WECA (Wireless Ethernet Compatibility Alliance) offre des débits allant jusqu'à 54Mbps sur une distance de plusieurs centaines de mètres. • HiperLAN2 (High Performance Radio LAN 2.0), norme européenne élaborée par l'ETSI (European Telecommunications Standards Institute), permet d'obtenir un débit théorique de 54 Mbps sur une zone d'une centaine de mètres dans la gamme de fréquence comprise entre 5150 et 5300 MHz. • DECT (Digital Enhanced Cordless Telecommunication), norme des téléphones sans fils domestiques. Alcatel et Ascom développent pour les environnements industriels, telles les centrales nucléaires, une solution basée sur cette norme qui limite les interférences. Les points d'accès résistent à la poussière et à l'eau. Ils peuvent surveiller les systèmes de sécurité 24/24h et se connecter directement au réseau téléphonique pour avertir le responsable en cas de problème [2]. Technologie

Norme

WiFi

IEEE 802.11

Débit (Mbits/s)

Portée (mètres)

Bande de Fréquence (GHz)

HiperLAN 1

19 - 20

35 -50 (indoor) des centaines (outdoor) 50

HiperLAN 2

25

200

HiperLink

155

150 - 200

17,2 – 17,3

DECT

2

300

1880 – 1900 MHz

2 - 54

2,4 – 2,4835 5

5

ETSI

Observation Elle comporte plusieurs déclinaisons IEEE 802.11 a/b/g/n…etc - La vitesse de déplacement de l’utilisateur ne peut excéder 10 m/s - Permet d’accéder aux réseaux ATM Permet des liaisons fixes entre 2 points Technique d’accès TDMA

Tableau 1.2: Technologie des réseaux WLAN 2-3- Réseaux métropolitains sans fils (WMAN) Le réseau métropolitain sans fils (WMAN pour Wireless Metropolitan Area Network) est connu sous le nom de Boucle Locale Radio (BLR). Les WMAN sont basés sur la norme IEEE 802.16. La boucle locale radio offre un débit utile de 1 à 10 Mbit/s pour une portée de 4 à 10 kilomètres, ce qui destine principalement cette technologie aux opérateurs de télécommunication. Et ce sont des réseaux qui couvrent partiellement ou totalement la superficie d’une ville [2].

Etude et Mise en place d’un HotSpot Wi-Fi au niveau du Dépt d’ELN & TLC

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Chapitre I

Introduction aux communications sans-fil

Technologie

Norme

Débit (Mbits/s)

Portée (km)

Bande de fréquence (GHz)

WiMax

IEEE 802.16

70

50

1 – 66

HiperAccess

ETSI

25

5

5

Observation - Permet le raccordement des hots spots WiFi pour l’accès à Internet - Techniques d’accès TDMA comporte plusieurs déclinaisons - Permet d’accéder aux réseaux ATM

Tableau 1.3: Technologie des réseaux WMAN Le Wimax (standard de réseau sans fils poussé par Intel avec Nokia, Fujitsu et Prowim) basé sur une bande de fréquence de 2 à 11 GHz, offrant un débit maximum de 70 Mbits/s sur 50km de portée, certains le placent en concurrent de l'UMTS, même si ce dernier est d’avantage destiné aux utilisateurs itinérants [2]. 2-4- Réseaux étendus sans fils (WWAN) Le réseau étendu sans fils (WWAN pour Wireless Wide Area Network) est également connu sous le nom de réseau cellulaire mobile. Il s'agit des réseaux sans fils les plus répandus puisque tous les téléphones mobiles sont connectés à un réseau étendu sans fils. Les principales technologies sont les suivantes : • GSM (Global System for Mobile Communication ou Groupe Spécial Mobile) • GPRS (General Packet Radio Service) • UMTS (Universal Mobile Telecommunication System) Technologie

Norme

Débit (Mbits/s)

Portée (km)

GSM

Européenne

9.6 Kbits/s

0.3 – 30

GPRS

Européenne

≤ 120 kbits/s

0.3 – 30

UMTS

Européenne (ETSI)

≤ 2 Mbits/s

0.3 – 30

CDMA 2000 EDGE

Américaine (TIA) Européenne

IS 95

Américaine

≤ 2 Mbits/s 59.2 kbits/s 1,2288 Mchips/s

0.3 – 30

Bande de Observation fréquence (GHz) [890-915] MHz [935-960] MHz - Utilise une commutation de [1710-1785] MHz circuits Système très sécurisé [1805-1880] MHz - Utilise une commutation de [890-915] MHz paquets [935-960] MHz - Prise en charge des applications [1710-1785]MHz de données à moyens débits [1805 :1880]MHz - Utilise le protocole IP pour le formatage des données - Offre un accès à Internet et à ses serveurs web - Supporte des applications audio 2 GHz et vidéo basse définition - Fonctionne en mode paquet et mode circuit - Utilise la technique d’étalement 2 GHz de bande 2 GHz -Utilise la commutation de circuit 800-900 MHz - Utilise la technologie CDMA 1800-1900 MHz

Tableau 1.4: Technologie des réseaux WWAN Etude et Mise en place d’un HotSpot Wi-Fi au niveau du Dépt d’ELN & TLC

6

Chapitre I

Introduction aux communications sans-fil

3- Standard IEEE 802.11 L’IEEE a développé la norme 802.11 sous plusieurs versions regroupant ainsi les normes physiques suivies des normes d’amélioration. Elles offrent chacune des caractéristiques différentes en termes de fréquence, de débit ou de portée du signal [3]. 3-1- Les normes physiques La première version normalisée par l’IEEE fût la 802.11. Elle utilisait la modulation DSSS sur la bande 2.4 GHz. Cette norme n’était pas compatible entre constructeurs. De plus, elle offrait un débit très faible (2 Mbps), comparés aux débits que proposait la norme Ethernet filaire. L’IEEE développa de nouvelles générations de réseaux sans fil : la 802.11b, la 802.11a et la 802.11g. a. La 802.11b ou Wi-Fi 2 : C’est la première norme Wi-Fi interopérable. Avec un débit de 11 Mbps, elle permet une portée de 300 mètres dans un environnement dégagé. Elle utilise la bande des 2.4GHz avec 3 canaux radios disponibles. Cette norme Wi-Fi a connu beaucoup d’extensions et chacune d’entre elles, visant à apporter une amélioration soit au niveau du débit, soit au niveau de la bande passante ou même de la sécurité, de la qualité de service ou de la capacité du canal etc. b. La 802.11 a : Encore appelé Wi-Fi 5, cette norme permet d’obtenir du haut débit (54 Mbit/s) tout en spécifiant 8 canaux. Mais elle n’est pas compatible avec la 802.11b. Elle utilise la technique de modulation OFDM. c. La 802.11g : La 802.11a offre un débit assez élevé mais la portée est plus faible et son usage en extérieur est souvent interdit. Pour répondre à ces problèmes, l’IEEE développe la nouvelle norme 802.11g, offrant le même débit que le Wi-Fi 5, tout en restant compatible avec le Wi-Fi 2 (bande de fréquences de 2.4 GHz) .Cette norme vise aussi à remplacer Wi-Fi 2 sur la bande 2.4 GHz mais avec un débit plus élevé pouvant atteindre les 54 Mbits/s. Elle utilise la technique de modulation OFDM. 3-2- Les normes d’amélioration Les normes suivantes ont apporté des améliorations sur la sécurité, l’interopérabilité, la qualité de service, la gestion du spectre etc [3]. a- La 802.11i : Amélioration au niveau MAC destinée à renforcer la sécurité des transmissions, et se substituant au protocole de cryptage WEP. Elle vise à renforcer la sécurité des transmissions b- La 802.11d : En permettant aux différents équipements d’échanger des informations sur les plages de fréquences et les puissance autorisées dans le pays d’origine du matériel, cette norme permet l’adaptation des couches physiques afin de fournir une conformité aux exigences de certains pays particulièrement strictes, exemple France, Japon. c- La 802.11e : Elle vise à améliorer la qualité de service (bande passante, délai de transmission pour les paquets…) et les fonctionnalités d’authentification et de sécurité. d- La 802.11f : Elle assure l’interopérabilité entre les différents points d’accès des différents constructeurs. e- La 802.11h : Elle gère le spectre de la norme 802.11a et vise à améliorer la sous couche MAC, afin de rendre compatible les équipements 802.11a avec les infrastructures Hiperlan2. Enfin, elle s’occupe de l’assignation automatique de fréquences du point d’accès et du contrôle automatique de la puissance d’émission, afin d’éliminer les interférences entre points d’accès. Etude et Mise en place d’un HotSpot Wi-Fi au niveau du Dépt d’ELN & TLC

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Chapitre I

Introduction aux communications sans-fil

Débit Théorique (Mbits/s)

Débit Réel (Mbits/s)

Portée Théorique 100 m

Norme

Normalisation

Bande Ghz

802.11

1997

2.4

2

90°,>90°

/

/

Total

76050 DA

Equipement

Quantité

Caractéristique

Prix/Unité

Ordinateur

02

i3 2.4Ghz Ram 2 Go Disque Dur 320 Go

Switch

01

Access Point

05

Câble

Ethernet Coaxial

D-link DGS 1008D Gigabit D-link DWL2100AP

Réalisé comme PFE

Arrêté la présente facture à la somme de : soixante-seize mille cinquante Dinars Algérien.

Note : Ne sont pas pris en compte les frais de prestation de mise en place du système. Etude et Mise en place d’un HotSpot Wi-Fi au niveau du Dépt d’ELN & TLC

Code Source

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Code Source Si vous désirez obtenir un nom d'utilisateur et un mot de passe privé, veullez-vous renseigner au bureau d'administration. Département ELN et TLC - 2013 Par Amrane Mohamed Lamine Djeballa Hanane .

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Abréviations et Acronymes

Abréviations et Acronymes AAA ADSL ACK ANF AP ARPT ART BLR BSA BSS BSSID CAS CCA CCK CEPT CFP CIDR CP CRC CSMA/CA CTS DCF DECT DPSK DMT DSSS DS DZD DGPS DIFS DOS DHCP DNS ELN ESS ESSID ETSI FHSS FSK FEC FDM FCC FTP FAT16/32 FCC FAI FDDI GPRS

Authentification, Authorization et Accounting Asynchronous Digital Subscriber Line Acknowlegment Agence Nationale des Fréquences Access Point Autorité de Régulation de la Poste et des Télécommunications Autorité de Régulation des Télécommunications Boucle Locale Radio Base Set Area Basic Service Set Base services Set Identifier Central Authentification Service Clear Channel Assessment Complementary Code Keying Conférence Européenne des Postes et Télécommunications Contention Free Period Classless Inter-Domain Routing Contention Period Cyclical Redundancy Checksum Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance Clear to Sent Distribution Coordination Function Digital Enhanced Cordless Telephone Differential PSK Discrete Multitone Modulation Direct Sequence Spread Spectrum Distribution System Algerian Dinar Differential Global Positioning Service DCF-IFS Disk Operating System Dynamic Host Configuration Protocol Domain Name Server/System Electronic Extended Service Set Extended Service Set Identifier European Telecommunications Standards Institute Frequency Hopping Spread Spectrum Frequency Shift Keying Forward Correction Error Frequency Division Multiplexing Federal Communications Commission File Transfer Protocol File Allocation Table 16/32 Federal Communications Commission Fournisseur d’Accès Internet Fiber Distributed Data Interface General Packet Radio Service

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Abréviations et Acronymes GFSK GPS GSM GE HF HTTP HTTPS HTML HomeRF HiperLAN HR-DSSS IAS ICI IFFT IBSS IPSEC IP ISM IEEE KDC LDAP LLC MSCHAP MdP MAC MySQL NAV NTFS OFDM OS OSI PIFS PEAP PoE P2P PT PPTP P-MP PR PCF PLCP PSK PDA PMD PGT QoS RADIUS RCR RTS RLAN SSH ST

Gaussian FSK Global Positioning System Global System for Mobile Communications Génie Electrique High Frequency Hyper Text Transfer Protocol Hyper Text Transfer Protocol Secure HyperText Markup Language Home Radio Frequency High Performance Radio LAN High-Rate-DSSS Internet Authentication Service Inter-Carrier-Interference Inverse Fast Fourier Transform Idependant Basic Service Set Internet Protocol Security Internet Protocole Industrial, Scientific and Medical Institute of Electrical and Electronics Engineers Key Distribution Center Lightweight Directory Access Protocol Logical Link Control Microsoft Challenge Handshake Authentication Protocol Mot de Passe Mandatory access control My Structured Query Language Network Allocation Vector New Technology File System Orthogonal Frequency Division Multiplexing Operating System Open Systems Interconnection PCF-IFS Personal Egress Air Packs Power over Ethernet Peer to Peer Proxy-Ticket Point-To-Point Tunneling Protocol Point Multipoint Polling Request Point Coordination Function Physical Layer Convergence Protocol Phase-shift keying Personal digital assistant Physical layer Medium Dependent Proxy-Granting-Ticket Quality of Service Remote Authentification Dial-ln User Service Research and Development Center for Radio Communications Request To Send Radio Local Area Network Secure Shell Service Ticket

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Abréviations et Acronymes SSL SHF SIFS STA SSID TLC TGS TGC TCP/IP TDM UHF U-NII UMTS VoIP VHF VSAT WPAN Wi-Fi WLAN WECA WMAN WWAN Wimax WEP WLL WAN WPA XML

Secure Socket Layer Super High Frequency Short Initial Inter-Frame Spacing Station Terminale Service Set Identifier Telecom Ticket-Granting Service Ticket-Granting Cookie Transmission Protocol/Internet Protocol Time Division Mutliplexing Ultra High Frequency Unlicenced-National Information Infrastructure Universal Mobile Telecommunication System Voice over IP Very High Frequency Very Small Aperture Terminal Wireless Personal Area Network Wireless Fidelity Wireless Local Area Network Wireless Ethernet Compatibility Alliance Wireless Metropolitan Area Network Wireless Wide Area Network Worldwide Interoperability for Microwave Access Wired Equivalent Privacy Wireless Local Loop Wide Area Network Wi-Fi Protected Access Extensible Markup Language

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