Wifi Basics
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WLAN (Wireless Local
Area Network) –
802.11
Jean-Luc Damoiseaux
IUT-Aix-Marseille
Dpt R&T
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Plan
l Généralités
l Architecture d’un réseau 802.11
l Couche physique
l Couche liaison de données
l La sécurité
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IEEE 802.11 / Wi-Fi Alliance
l Favoriser l'innovation
technologique et
l'excellence au profit de
l'humanité
l Mise en place des normes
802.11
l Promotion et développement
du programme Wi-Fi (wireless
fidelity)
l Délivrance de tests et de
certifications pour l'obtention
du label WI-FI
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Pourquoi un LAN sans fil ?
l Pour disposer de toutes les fonctionnalités et avantages
d’un LAN sans les limitations dues aux fils et cables.
l Avantages :
Ø Installation aisée et peu coûteuse
Ø Mobilité
Ø Flexibilité et évolutivité
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Technologies sans fils
WiMax
MMDS, LMDS
GSM, GPRS,
2.5–3G, 3G+, 4G, 5G
Bluetooth
802.11a,b,g,n,ac,ax
LIFI
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Evolution des WLANs
802.11
(1997)
Wifi 1
802.11b
(1999)
Wifi 3
802.11g
(2003)
1-2 Mbps 11 Mbps
Wifi 2
802.11a
(1999)
54 Mbps 600 Mbps 1,3 Gbps 9,6 – 23 Gbps30 Gbps
Wifi 4
802.11n
(2009)
Wifi 5
802.11ac
(2014)
Wifi 6 \ 6e
802.11ax
(2019 - 2021)
Wifi 7
802.11be
2.4 GHz
(ISM)
5 GHz
6GHz
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Equipements WLAN
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Phénomènes physiques
d’altération
3 à 5 dB
5 à 8 dB
8 à 10 dB
10 à 25 dB
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Sources d’altération
l Armoire métallique,
bureau, etc
l Murs, cloisons
l Miroirs, Vitres, etc.
l Plante
l Eau (seau, aquarium, …)
l Bande ISM : Micro-ondes,
appareil bluetooth, …
l Eléments topographiques
(montagnes,courbure de la
terre)
l Objets façonnés par
l’homme (batiments, pylone)
l Arbres, vol d'oiseaux
l Brouillard, pluie, etc.
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Architecture 802.11
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Basic Set Service
Basic Set Area
l BSS : Ensemble de terminaux
munis d ’une carte réseau 802.11
l BSA : Zone occupée par les
terminaux d’un BSS
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Modes de fonctionnement
l Mode ad-hoc (802.11s)
Ø Permet aux stations de communiquer sans l'aide d'une
quelconque infrastructure
l Mode infrastructure
Ø Fournit aux différentes stations des services spécifiques sur une
zone de couverture déterminée par la taille du réseau
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Mode ad-hoc (IBSS)
Independent Basic Set Service
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Mode infrastucture BSS
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Mode infrastucture étendu
(Extented Service Set)
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Architecture à base
de bornes "lourdes"
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l APs autonomes :
– assimilable à un commutateur (table ARP
locale, VLAN) ;
– gestion des radiofréquences ;
– gestion des associations 802.11 ;
– gestion de la sécurité (clés de chiffrements,
authenticator 802.1x)
– configuration réseau propre
l Problèmes
– gestion individuelle et donc fastidieuse des
APs (passage à l'échelle)
– absence de coordination des politiques de
radiofréquences => qualité du réseau
mauvaise
– itinérance
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Architecture à base
de bornes "légère"
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l Architecture
– APs sont de simples antennes (LAP -
Lightweight Access Points)
– l'intelligence dans un ou plusieurs
contrôleurs (Wireless Lan Controller)
– serveur d'administration des contrôleurs
(Wireless Control System)
l Avantages
– administration simplifiée
– gestion des fréquences
– gestion de la sécurité
l Problèmes :
– Solution propriétaire !
– Criticité du contrôleur
– Coût
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Couche physique
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l La bande de fréquence est découpée en canaux
Ødont le nombre varie d'un pays à l'autre
Øpouvant se recouvrir et/ou être agrégés !
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Bande de fréquence
20MHz
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
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Bande 2,4GHz
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Orthogonal Frequency Division
Multiplexing (WIFI 3 / 802.11g )
l Un canal est découpé en sous-canaux indépendants pour
répartir les données sur des fréquences différentes
l Pendant une durée donnée, tous les sous-canaux sont utilisés
par le même utilisateur
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Orthogonal Frequency-Division
Multiple Access
(WIFI 6 / 802.11ax et WIFI 7 / 802.11be)
l Le nombre de sous-canaux a été multiplié par plus de 4
l WIFI 6 - chaque sous-canal (de taille différente) peut être
attribué à un utilisateur différent
l WIFI 7 – Un utilisateur peut utiliser plusieurs sous-canaux (MRU)
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Modulations
Débit 1Mbit/s : Modulation de phase différentielle binaire (DBPSK)
1 bit/symbole
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64QAM 256QAM 1024QAM 4096QAM
802.11n-WIFI4 802.11ac/WIFI5 802.11ax/WIFI6 802.11be/WIFI7
6 bits/symbole 8bits/symbole 10 bits/symbole 12 bits/symbole
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MIMO
(WIFI 4 / 802.11n)
l Multiplexage spatial pour transmettre un message en
plusieurs morceaux sur différentes antennes
l Plusieurs antennes pour l’émission et la réception du signal
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Multi User-MIMO
(à partir du WIFI 6 / 802.11ax)
Extension du MIMO à plusieurs utilisateurs
l 802.11ac => 4 périphériques simultanément
802.11ax => 8 périphériques simultanément
802.11be => 16 périphériques simultanément
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Multi Link Operation
(WIFI 7 / 802.11be)
Possibilité pour un client de se connecter en même temps sur
plusieurs bandes
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A ne pas oublier !
l Dans les bandes 5 et 6GHz, l'absorption est plus forte donc il
faut plus de bornes (et peut-être changer vos antennes)
l + de bornes = + d’énergie => racheter des switches POE !
l Le mélange des normes fait baisser les débits
l Si on utilise le même canal qu’un autre point d'accès, la
bande passante est partagée
Pour augmenter le débit :
l augmenter les points d'accès en utilisant des canaux sans
recouvrement
l passer au Wifi 6 et Wifi 7
l Attention le débit réel est de l'ordre de 30 à 50% du débit
théorique (enfin avant le WIFI6/802.11ax)
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Types d'antennes
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Caractéristiques d'une antenne
l Une antenne est notamment caractérisée par son
diagramme de rayonnement, l'énergie du lobe central, son
gain
l A ne pas oublier à propos du gain :
Ø +3dB => puissance x 2 -3dB => puissance / 2
Ø +10dB => puissance x 10 -10dB => puissance / 10
l La couverture varie en fonction bande de fréquences utilisée
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Couche Liaison
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Couche MAC 802.11
l Principe général : CSMA-CA
Ø Carrier Sense – les stations écoutent le support et vérifient qu'il est
libre avant de communiquer
Ø Multiple Access – toutes les stations ont un accès équitable au
support physique
Ø Collision Avoidance – plutôt que de gérer les collisions après
coup (CSMA-CD) on essaie de les éviter
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CSMA/CA
acquittement positif - temporisateurs
DIFS
SIFS
Données
ACK
Source
Destination
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Problème de la station cachée
Station A
Station B
Station C
A et B communiquent ensemble
C ne l’entend pas et communique avec A
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Solution au problème de la
station cachée : RTS / CTS
AP
Station B
Station C
A et B vont communiquer ensemble
C est avertie de cette communication car A diffuse une trame CTS
1- RTS
2 - CTS
2- CTS
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CSMA/CA
Network Allocation Vector
DIFS
SIFS
Données
ACK
Source
PA
Autres
Stations
DIFS
Backoff
RTS
SIFS
CTS
SIFS
NAV (rts)
BackoffNAV (cts)
Stations
cachées
DIFS
NAV (rts) BackoffNAV (rts)
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Format d’une trame
l FC : infos de contrôle (version, WEP, type, etc.)
l ID : durée de la transmission
l Seq : Numéro de séquence
l Adresses
l Frame Check Sequence
FC ID SeqAdr 1 FCSDonnéesAdr 2 Adr 3 Adr 4
2 2 6 6 6 2 6 0-2312 4
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Types de trames
l Trames de données
l Trames de contrôle : contrôle de l’accès au support
Ø RTS / CTS
Ø ACK
l Trame de gestion
Ø authentification
Ø association / dé-association
Ø synchronisation
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Sécurité
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38 Dialogue simplifié avec la borne
1) Authentification
2) Association du client
3) Echange des
données
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Contraintes de sécurisation
l Authentification : le client dialoguant avec la borne a été
authentifié
l Encryption : à un instant t, l’échange des données entre la
borne et le client est chiffré
l Intégrité : les données échangées ne peuvent pas être
modifiées ou rejouées
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Panorama de la sécurité
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Encryption
Gestion des
clefs
Intégrité Authentification
802.11 WEP
Même clef pour
tout le monde
CRC Open ou Shared
WPA1 TKIP
Changement
périodique des
clefs
Michael
Personnel Entreprise
Pre Shared Key 802.1x – EAP
WPA2
WPA3
802.11i
AES 128 bits
AES 192 bits
AES 256 bits
Une clef par
paquet
et par personne
OWE en WPA3
AES
PSK (4Way
Handshake
Protocol)
PSK- SAE
(Simultaneous
Authentication of
Equals)
802.1x
EAP-TLS
EAP-TTLS
EAP-PEAP
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Attaques connues
l Cryptographiques :
Ø WEP simple, moins de 10 mn pour trouver la clef !
Ø CRC modification du message sans changement du CRC
Ø TKIP possible mais compliquée et limitée dans ses résultats
l Protocolaires
Ø Sur le protocole 4Way Handshake de l'authentification par clef
partagée (hashcat, krack)
Ø Sur la méthode EAP-xxx (ne pas utiliser MD5, LEAP)
Ø De-authentification et de-association
l Environnementales
Ø Brouillage radio
Ø AP pirate
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l Si possible, utilisez la norme WPA3
l Préférez le mode entreprise et une authentification
EAP-PEAP/TLS/TTLS
l Dans le mode Personnel, utilisez des clefs partagées
d'au moins 20 caractères
l Ne pas oublier d’isoler les réseaux et de mettre en
place du filtrage
l Utilisez un VPN si paranoïa grave de type militaire
l Si possible, désactivez sur les bornes les
services/protocoles inutiles (web, cdp, telnet)
Conseils
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