L'informatique et l'électronique d'aujourd'hui sont gérées par plusieurs standards pour assurer une certaine continuité entre les constructeurs. L'un d'eux est le standard 802.11 développé par "the Institute of Electrical and Electronics Engineers" (IEEE) pour les réseaux locaux LANs sans fils (WLANs) [1]. Ce standard peut être comparé à celui des réseaux Ethernet (802.3). Le but du standard 802.11 lors de son établissement était de définir un modèle d'opération pour résoudre les problèmes de compatibilité entre manufacturiers d'équipements WLANs. Grâce à ce dernier, nous avons maintenant toute une panoplie de produits à notre disposition facilitant notre migration vers ce type de réseau.
Matériellement, le standard 802.11 se compose de deux couches bien précise: une couche physique (PHY) et une couche de contrôle d'accès au médium ou "medium-access-control" (MAC). Nous pouvons avoir trois types de couche PHY différents, et tous peuvent être endossés par le même MAC. Il en a été décidé ainsi parce que les membres travaillant sur le standard 802.11 sentaient qu'un choix d'implantation de la couche PHY était nécessaire pour permettre une "meilleure" satisfaction des besoins pour chaque designer de système. De plus, il arrive souvent que les entreprises intègrent les deux technologies (LAN ET WLAN) pour monter leur réseau, il faut donc que le standard permettre une certaine souplesse.
Trois choix d'implantation de couche PHY nous sont offerts au niveau des moyens de communication. Les données peuvent être soit communiquées par infrarouge ou par fréquence radio (2.4GHz) dont deux types sont possibles: le "Direct Sequence Spread Spectrum" (DSSS) et le "Frequency Hopping Spread Spectrum" (FHSS). La communication des données par infrarouge est principalement limitée à une seule pièce. Les fréquences radio par contre nous permettent des communications sur de plus grande distance. La couche PHY, lorsque nous travaillons en fréquence radio, inclut deux façons de transmettre nos données, soit en DSSS ou FHSS comme mentionné plus haut. Ces dernières seront décrites plus en profondeur dans la suite du texte. Ce qui est important de retenir, c'est que les deux nous permettre un ratio de transmission de 1 et 2Mbps (aujourd'hui il est possible d'atteindre des taux de transmission plus élevés). Encore, le DSSS et FHSS WLAN opère dans la même bande de fréquence, soit la bande 2.4 GHz (jusqu'à 2.4835GHz). Cette dernière ne requiert aucune licence d'exploitation et est laissée à la libre disponibilité du public et des industries.
Avant de poursuivre avec le standard 802.11, il serait important de bien décrire les 2 types de signalement (DSSS et FHSS) inclus avec le PHY en fréquence radio. En "Direct Sequence Spread Spectrum" (DSSS), notre signal se trouve étalé ("phase-chopping") sur la bande de fréquence en plusieurs intervalle beaucoup plus courtes via l'utilisation d'un code PN (celui supporter par le standard 802.11 est le code Barker) d'une longueur de 11-bits. Ces intervalles sont appelés "chips" et sont au moins 10 fois plus courts que le signal original. Notre signal lorsque traité en DSSS ressemble à ceci:
Ainsi il nous est possible d'éviter les interférences et de limiter l'effet bu bruit. À la réception, nous récupérons le signal par l'intermédiaire d'un code PN identique à celui utilisé par le transmetteur. Pour le "Frequency Hopping Spread Spectrum" (FHSS), on prend une autre approche. Pour éviter les interférences et l'effet du bruit, on fait "sauter" le signal d'une fréquence à une autre. Par contre cette façon de faire prend un peu plus de puissance par rapport au DSSS lorsque nous travaillons avec des taux de transmissions élevés.
Quelque soit la configuration de PHY que nous utilisons, le standard 802.11 supporte trois topologies de base pour les réseaux sans fils: le "Independent Basic Service Set" (IBSS), le "Basic Service Set" (BSS), et le "Extended Service Set" (ESS). Généralement, les implantations IBSS couvrent un territoire limité et ne sont pas jointes à un réseau de plus grande importance. La configuration BSS s'appuie sur des points d'accès qui agissent comme des serveurs logiques. Pour qu'une communication soit établit entre le point A et C, il faut tout d'abord que A communique avec B, et ensuite B communique avec C:
Les points d'accès (B) sont nécessaires pour effectuer une fonction de pont et relier plusieurs cellules ou canal WLAN. La configuration ESS WLAN consiste précisément en plusieurs unités BSS qui peuvent être reliées avec ou sans fils.
Si la couche physique (PHY) s'assure d'établir la communication, la couche de contrôle d'accès au médium (MAC) s'occupe de traiter les signaux envoyés ou reçus et de la bonne transmission des données. Le MAC, tel que décrit par le standard 802.11, a été développé de façon à fonctionner sans aucune différence avec un réseau LAN conventionnel. La couche MAC permet de résoudre un problème pouvant parfois survenir avec les réseaux WLAN: les collisions causées par les stations cachées (hidden station). Ce phénomène survient lorsque A peut communiquer avec le point d'accès (B) mais pas avec C (souvent à cause de la distance les séparants). Il arrive alors une compétition pour l'accès au médium (B) entre A et C, c'est à ce niveau que se pose le problème des stations cachées.
Pour remédier à ce problème, le standard 802.11 inclut en option le mécanisme "Request To Send (RTS)/Clear to Send (CTS)" pour protéger les signaux contre les interférences dues aux stations cachées. Cette fonction fait exactement ce qu'elle dit: une requête est faite à B (point d'accès) pour l'envoie d'un message, et B envoie par la suite un message aux autres "stations" pour signifier qu'il ne traitera pas d'autre requête avant d'avoir fini la première, on s'assure ainsi d'éviter les pertes de données. Une situation dans laquelle le RTS/CTS est très pratique est lorsque nous travaillons avec des réseaux extérieurs où le problème des stations cachées est courant. La couche MAC ne s'occupe pas simplement d'ouvrir la voie aux données, elle s'occupe aussi de gérer la puissance consommée par le système et de la sécurité des données transmises. Le standard 802.11 implante au coeur du MAC des fonctions pouvant maximiser la vie des batteries. Elles rendent possibles au système de se mettre en "sleeping mode". Cette fonction est facilitée lorsque nous sommes en configuration BSS ou ESS puisque les points d'accès (B) ne sont pas alimentés par des batteries et qu'il n'entre jamais en "sleeping mode" (de plus les points d'accès sont munis de "buffer"). Côté sécurité, le standard 802.11 attribue au MAC des mécanismes appropriés (WEP) qui sont assez important puisque les transmissions en fréquence radio peuvent être facilement interceptées. Le mécanisme WEP que l'on retrouve dans le MAC s'occupe de chiffrer nos données via l'algorithme RC4 (dont la base est le RSA) avant leur envoi. Des tests faits avec cette forme de sécurité se sont montrés fort concluants en égalant et même surpassant la sécurité atteinte avec les réseaux Ethernet conventionnels.
Le standard 802.11 offre donc tout ce dont nous avons besoin pour établir un réseau sans fils. De plus, il nous est même possible de combiner des réseaux LAN et WLAN.
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