Réseaux sans fil - 802.11 - LITIS

Transcription

Ethernet - 802.3
Sans fil - Wi-Fi - 802.11
Réseaux sans fil - 802.11
Frédéric Guinand
LITIS, Université du Havre
IUT 2
Frédéric Guinand
Ethernet - 802.3
802.11 vs 802.3
802.3 : Ethernet réseau local (LAN)
802.11 : réseau local sans fil (WLAN).
Wi-Fi organisation de type réseau local mais :
nouveaux problèmes :
sécurité
mobilité
qualité de service (QoS)
Frédéric Guinand
Ethernet - 802.3
Quelques rappels sur les réseaux filaires Ethernet
IEEE 802.3
Frédéric Guinand
Ethernet - 802.3
Trois niveaux fonctionnels :
Accès : connectivité des stations au réseau
Distribution : segmentation du réseau en domaines de
broadcast (niveaux 2 (routeurs) et 3 (commutateurs) du
modèle OSI)
Dorsale : acheminement des trames entre les niveaux de
distribution.
Frédéric Guinand
Ethernet - 802.3
OSI : couche 2
Couche liaison de données :
sous-couche LLC (Logical Link Control) : identique pour
tous les réseaux 802 (.3 Ethernet, .5 Token Ring, etc.)
sous-couche MAC (Medium Access Control) : contrôle
d’accès au support physique.
La sous-couche qui nous intéresse est la sous-couche
MAC.
Frédéric Guinand
Ethernet - 802.3
Contrôle d’accès au medium
Frédéric Guinand
Ethernet - 802.3
Ethernet : contrôle d’accès au medium
CSMA/CD : Carrier Sense Multiple Access with Collision
Detection.
Principe : écoute du support et détection de collision.
1
2
3
4
la prochaine émission sur le support n’est pas prévisible
une nouvelle émission sur le support nécessite d’attendre
que le support soit libre
une fois le support libre, émissions simultanées possibles
détection de la collision, arrêt de l’émission et attente avant
reprise.
Frédéric Guinand
Ethernet - 802.3
Carrier Sense : détection de porteuse (en fait d’absence de
signal).
Multiple Access : un seul support plusieurs émetteurs.
Collision : survient lorsque deux stations émettent
simultanément.
Détection : les stations sont capables de détecter le
chevauchement de plusieurs signaux.
Il existe ensuite un mécanisme de réémission.
Frédéric Guinand
Ethernet - 802.3
Principe :
la machine écoute le support
si un signal est détecté, émission différée
si aucun signal n’est détecté, attente d’un délai égal au
temps de silence entre deux trames intertrame gap ITG ou
interframe gap IFG.
ensuite émission, et simultanément écoute du support pour
détection de collision.
en cas de collision, il y a envoi d’un message jam, sorte de
bruit permettant à l’ensemble des stations sur le réseau de
savoir qu’il y a eut collision,
attente d’un temps aléatoire appelé backoff delay avant la
réémission.
Frédéric Guinand
Ethernet - 802.3
Détection des collisions
comment fait une station pour détecter une collision ?
au bout de combien de temps après le début/la fin de son
émission peut-elle détecter une collision ?
cf. TD 2.
Frédéric Guinand
Ethernet - 802.3
Adressage dans un réseau Ethernet
Adressage de type broadcast : de un vers tous.
Adressage de type multicast : de un vers plusieurs.
Adressage de type unicast : de un vers un.
Frédéric Guinand
Ethernet - 802.3
Adressage broadcast
Le message est envoyé à l’ensemble des stations du
domaine de broadcast
Chaque station récupère le message et le traite pour
décider si le contenu l’intéresse.
Mode d’adressage impossible à grande échelle car trop de
trafic peut entraîner une tempête de broadcast.
Frédéric Guinand
Ethernet - 802.3
Adressage multicast
de un vers plusieurs
pour recevoir des trames multicasts, une station doit
s’inscrire au groupe
streaming vidéo utilise la technique IP multicast :
les paquets IP multicast sont envoyés à une adresse IP
particulière avec une adresse MAC de destination dont
l’identifiant OUI est 01-00-5E.
Adresse MAC : 48 bits.
Identification unique d’une interface réseau.
Deux parties :
24 bits
Organizational Unique Identifier
Frédéric Guinand
24 bits
Idf alloué par le fabricant
Ethernet - 802.3
Medium
Connexion à un WLAN
WLAN - Sans fil - Wi-Fi - IEEE 802.11
Frédéric Guinand
Ethernet - 802.3
Medium
Wi-Fi ↔ 802.11
802.11 a, b, g, i, n, etc. famille de standards.
Wi-Fi : Wireless Fidelity est un label de conformité.
⇒ comportement conforme aux standards IEEE 802.11
a/b/g
Frédéric Guinand
Ethernet - 802.3
Medium
802.11d
802.11e
802.11p
802.11a
802.11
802.11b
802.11g
802.11i
802.11n
Frédéric Guinand
Ethernet - 802.3
Medium
802.11 : une famille de protocoles
1997 : le standard IEEE 802.11 est ratifié. Débits 2 Mbits/s
(Ethernet filaire 10 Mbits/s). Plage de fréquences : 2.4 Ghz
(proche des fours à micro-ondes (2.45 GHz))
Les membres les plus connus
1999 : 802.11a : 6-54 Kbits/s. Portée 25m-75m
1999 : 802.11b : débits de 5.5 et 11 Mbits/s, portée
35m-100m
2001 : 802.11d : itinérance internationale.
2003 : 802.11g : 54 Mbits/s (Fast Ethernet 100 Mbits/s).
Plages de fréquences : 2.4 GHz et 5 GHz
Frédéric Guinand
Ethernet - 802.3
Medium
802.11 : une famille de protocoles
Les derniers arrivés
2004 : 802.11i : sécurité, chiffrement.
2005 : 802.11e : qualité de service.
2009 : 802.11n : utilisation d’antennes MIMO (Multiple
Input Multiple Output).
2010 : 802.11p (WAVE : pour les véhicules).
D’autres sont prévues pour les années qui viennent.
Frédéric Guinand
Ethernet - 802.3
Medium
medium
support de transmission d’une autre nature et non guidé
⇒ problèmes liés au medium lui-même (ondes)
accès
comment gérer n accès équitable au support ? (du ressort
de la sous-couche MAC)
détection de collision impossible ⇒ quel protocole d’accès
au medium ?
Frédéric Guinand
Ethernet - 802.3
Medium
Quelques mots sur le medium
Frédéric Guinand
Ethernet - 802.3
Medium
Medium : air+ondes
Réseaux qui utilisent pour support les ondes
électromagnétiques.
Frédéric Guinand
Ethernet - 802.3
Medium
Medium : air+ondes
Frédéric Guinand
Ethernet - 802.3
Medium
Altération de la propagation
Vitesse de la lumière dans le vide.
Obstacles et changement de milieu altèrent la propagation.
Les ondes sont :
Absorbées.
Réfléchies.
Diffractées.
Diffusées.
Frédéric Guinand
Ethernet - 802.3
Medium
Altération de la propagation
Frédéric Guinand
Ethernet - 802.3
Medium
Elément de base : Service Set
Frédéric Guinand
Ethernet - 802.3
Medium
Service Set : un ensemble de machines, un groupement
logique d’équipements.
Transmissions par radio ⇒ une station peut se trouver à
portée radio de plusieurs émetteurs.
⇒ pour aider le tri, l’émetteur préfixe les données par un
identifiant de service set : le SSID ou Service Set IDentifier.
Frédéric Guinand
Ethernet - 802.3
Medium
Topologies
Trois types d’organisations (on dit aussi topologies) :
IBSS : Independent Service Set
BSS : Basic Service Set
ESS : Extended Service Set
Frédéric Guinand
Ethernet - 802.3
Medium
BSS : Basic Service Set
groupe de stations qui communiquent via un point d’accès
(ou AP Access Point)
aucune communication directe n’est autorisée dans un BSS,
toutes les communications transitent via l’AP
station A → AP → station B
l’AP peut disposer d’une liaison montante (uplink) vers un
réseau câblé de type Ethernet
c’est le cas des TataBox, on parle de BSS d’infrastructure
Frédéric Guinand
Ethernet - 802.3
Medium
Basic Service Set
Frédéric Guinand
Ethernet - 802.3
Medium
IBSS : Independent Basic Service Set
WLAN pair-à-pair
aussi appelé réseau ad hoc
réseau autonome, sans AP, durée de vie généralement très
limitée
aucun mécanisme de relai, seules les communications de
proche en proche sont possibles
Frédéric Guinand
Ethernet - 802.3
Medium
ESS : Extended Service Set
lorsque plusieurs BSS sont reliés entre eux par un système
de distribution (via une liaison montante, lien uplink)
Frédéric Guinand
Ethernet - 802.3
Medium
Vision globale
Frédéric Guinand
Ethernet - 802.3
Medium
Représentation des couvertures
Frédéric Guinand
Ethernet - 802.3
Medium
Représentation sous forme de graphes
Station
B
AP Access Point
A
C
Station
Station
Frédéric Guinand
Medium
Ethernet - 802.3
Représentation sous forme de graphes
AP Access Point
B
A
C
Station
Station
Station
Frédéric Guinand
Ethernet - 802.3
Medium
Frédéric Guinand
Ethernet - 802.3
Medium
méthode similaire à ethernet : écoute du support (de la
porteuse pour un WLAN) et accès partagé
mais détection de collision impossible
une collision est détectée implicitement lorsque l’émetteur
ne reçoit pas d’acquittement
donc protocole de type CSMA, écoute de la porteuse et
accès partagé, mais avec évitement des collisions (CA pour
collision avoidance) au lieu de la détection
principe qui prévaut : écouter avant de transmettre : LBT
(Listen Before Talk).
Frédéric Guinand
Ethernet - 802.3
Medium
CSMA/CA
CSMA/CA : Carrier Sense Multiple Access with Collision
Avoidance
avant d’émettre une station doit dire combien de temps elle
compte utiliser le medium
aucune station n’émet avant que l’émetteur en cours n’ait
terminé
pour savoir si le message a été reçu, une station a besoin
d’une confirmation
si deux stations émettent en même temps, elles n’ont aucun
moyen de le savoir, mais elles n’obtiendront pas
confirmation de leur propre émission
en l’absence de confirmation, une station attend un temps
aléatoire avant de tenter de nouveau
Frédéric Guinand
Ethernet - 802.3
Medium
Implémentation 802.11 de CSMA/CA par la fonction DCF :
Distributed Coordination Function qui comporte quatre
éléments :
1
2
3
4
écoute de la porteuse
fonction de coordination distribuée
trames d’acquittement
réservation du support par trames RTS/CTS
Frédéric Guinand
Ethernet - 802.3
Medium
DCF
1. écoute de la porteuse
deux manières de procéder :
au niveau physique, écoute réelle (détection d’un signal
porteur),
écoute virtuelle par NAV : Network Allocation Vector
Principe du NAV. Lorsqu’une trame est envoyée dans un
BSS d’infrastructure, toutes les stations reçoivent la trame.
Celle-ci contient un champ de durée dont la valeur couvre la
durée de transmission + la durée de l’acquittement.
Lorsqu’une station (qui n’est pas l’émetteur) reçoit cette
trame, elle met à jour son NAV pour se taire jusqu’à ce que
la valeur arrive à 0.
Frédéric Guinand
Medium
Ethernet - 802.3
DCF
Principe de fonctionnement avec NAV
message (10ms)
Access Point
AP
message (10ms)
message (10ms)
B
A
C
nav=5ms
nav=0
nav=25ms
Frédéric Guinand
Medium
Ethernet - 802.3
DCF
à réception, les stations mettent leur NAV à jour
Access Point
AP
B
A
C
nav=10ms
nav=0
nav=25ms
Frédéric Guinand
Medium
Ethernet - 802.3
DCF
mise à jour également lorsque l’AP retransmet le message dans
le réseau
Access Point
AP
A
B
nav=5ms
C
nav=0
Frédéric Guinand
nav=25ms
Ethernet - 802.3
Medium
DCF
2. fonction DCF
une station qui veut émettre doit patienter pendant un laps
de temps après que le support ait été détecté comme libre
intervalle de temps : DIFS : Distributed Inter-Frame Space
lorsque la valeur atteint 0, la station choisit une valeur de
backoff aléatoire (un nombre de timeslots) puis attend que
ce nombre atteigne 0 avant de pouvoir émettre, ce nouveau
temps d’attente est appelé fenêtre de contention (contention
window (CW))
Frédéric Guinand
Ethernet - 802.3
Medium
DCF
2. fonction DCF
la valeur de la fenêtre de contention peut varier entre un
minimum CWmin et un maximum CWmax (dépendent du
constructeur, souvent 7 et 255)
l’algorithme de backoff sélectionne une valeur aléatoire
comprise entre 0 et la valeur courante du CW .
en cas de non reception de l’acquittement et avant de
recommencer la transmission, le backoff est doublé
Frédéric Guinand
Ethernet - 802.3
Medium
DCF
2. fonction DCF
Communication
DIFS
Contention Window
temps
Frédéric Guinand
Ethernet - 802.3
Medium
DCF
3. trames d’acquittement
lorsqu’une station a envoyé sa trame, l’AP envoie à son tour
une trame d’acquittement à la station émettrice (en fait une
diffusion)
pour que les acquittements arrivent plus rapidement, ils
n’ont pas de procédure de backoff
un court intervalle doit toutefois être respecté : le SIFS :
Short Inter-Frame Space
si la station émettrice ne reçoit pas la trame d’acquittement
elle double la valeur courant de CW et recommence le
processus.
Frédéric Guinand
Ethernet - 802.3
Medium
DCF
4. noeuds caché et trames RTS/CTS
pour tester que le support n’est pas occupé (au niveau
physique), il faut pouvoir entendre les autres stations qui
émettent, or...
un scénario possible est qu’une station ne parvienne pas à
émettre parce qu’une autre station se situe dans
l’environnement de l’AP mais pas dans celui de la station,
c’est le problème de la station cachée
Frédéric Guinand
Ethernet - 802.3
Medium
DCF
Station cachée
Station B
Access Point
Station A
Station C
Frédéric Guinand
Ethernet - 802.3
Medium
DCF
Trames RTS/CTS
pour résoudre le problème, la station envoie une trame de
contrôle RTS : Request to Send à destination de l’AP
la trame contient la durée de transmission envisagée
l’AP répond avec une trame CTS : Clear To Send assortie
d’une durée, cette trame demande que le support soit laissé
libre pendant l’intervalle de temps indiqué
les stations qui reçoivent cette trame mettent à jour leur
NAV
la trame RTS subit les contraintes de DCF, par contre les
trames CTS bénéficient du même régime que les trames
d’acquittement (attente SIFS).
Frédéric Guinand
Ethernet - 802.3
Medium
DCF
Anatomie d’un envoi complet
support occupé
DIFS
timeslots
RTS
SIFS
CTS
SIFS
Message
SIFS
Ack
Frédéric Guinand
Ethernet - 802.3
Medium
Connexion
Frédéric Guinand
Ethernet - 802.3
Medium
Processus en trois étapes :
1
sondage (probe)
2
authentification
3
association
Frédéric Guinand
Ethernet - 802.3
Medium
Sondage - côté station
iwlist
la station émettrice envoie une trame de requête de
sondage (au débit de 1 Mb/s) sur l’ensemble des canaux (1
à 13 en Europe) avec :
les taux de transfert auxquels elle peut fonctionner,
l’ensemble de services pour lequel elle est configurée (SSID)
en effet, plusieurs AP avec le même ESSID peuvent être à
portée
Frédéric Guinand
Ethernet - 802.3
Medium
Sondage - côté AP
à la reception de la requête, si elle ne contient pas d’erreur,
l’AP répond par une trame de balisage (ou trame beacon)
contenant un autre ensemble d’informations parmi
lesquelles :
horodage : valeur qui permet de synchroniser l’horloge de la
station et celle de l’AP
beacon interval (intervalle de balisage) : nombre d’unités de
temps entre trames beacon
SSID de l’AP
débits supportés : tous les débits qui sont supportés (cf TP)
d’autres informations utiles pour la couche PHY
Frédéric Guinand
Ethernet - 802.3
Medium
Sondage - côté station (2)
à réception des réponses, la station choisit l’AP auquel elle
souhaite se connecter
les critères de choix sont libres (puissance, SSID, débits,
etc)
étape suivante : l’authentification
Frédéric Guinand
Ethernet - 802.3
Medium
Authentification
il existe deux méthodes : open system et shared key
cf. prochain cours sur la sécurité
supposons que cette étape ait été passée avec succès,
une fois la station authentifiée par l’AP, reste une dernière
étape :
l’association
Frédéric Guinand
Ethernet - 802.3
Medium
Association - côté station
la station envoie une requête d’association à l’AP
parmi les informations contenues dans la trame :
un intervalle d’écoute (fréquence de réveil de la station, utile
pour l’économie d’énergie)
SSID de la station qui doit correspondre au SSID de l’AP
(configuration avec iwconfig en TP)
débits supportés par la station
Frédéric Guinand
Ethernet - 802.3
Medium
Association - côté AP
l’AP répond à l’aide d’une trame réponse à la requête
d’association
cette trame intègre un ensemble d’informations parmi
lesquelles :
le code du résultat de l’association (succès/échec/etc.)
allocation par l’AP à la station d’un identifiant d’association
(AID)
il s’agit d’un port logique, comparable à un port physique sur
un hub par exemple
utile surtout pour le mode économie d’énergie
les débits acceptés
Frédéric Guinand
Ethernet - 802.3
Medium
Une fois l’association effective, la station peut communiquer
avec l’ensemble des stations connectées au même Access Point
Frédéric Guinand
Ethernet - 802.3
Medium
prochains cours : sécurité et déploiement
Frédéric Guinand

Réseaux sans fil - 802.11 - LITIS

Transcription

Documents pareils

voc family entr 2

Publier sur Medium

Change complet - Finéa® Slip

MEDIUM Patricia Arquette, Alias Allison Dubois : 1,55m de caractère

Les offres ci-dessous peuvent aussi vous

Physical description – What do you look like?

LA QUALITÉ À HAUT NIVEAU ÉLÉVATEURS DE CHARGES Série

Kit de connexion sans fil (Wi-Fi) CGLine+

Dalapro Medium - Techni Quartz