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TI3501 : Questionnaire sur les réseaux WPAN et WLAN

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TI3501 : Questionnaire 2 sur les réseaux sans fil

Unité 2 : Réseaux WPAN et WLAN

1. Réseaux WPAN

  1. Combien de bandes ISM sont définies par l'UIT et combien sont actuellement utilisées dans les réseaux WLAN et WPAN ?
    Réponse : 7 bandes au total (2 HF, 1 VHF, 2 UHF, 2 SHF), parmi lesquelles 1 en UHF (2,4 GHz) est utilisée pour WPAN et WLAN, et 1 en SHF (5 GHz) est utilisée pour WLAN.
  2. Mentionnez 4 classes ou technologies WPAN et précisez lesquelles sont actuellement utilisées et lesquelles sont en cours de développement.
    Réponse : Projet Oxygen (MIT), IrDA, Bluetooth, ZigBee. Sont utilisées actuellement : IrDA, Bluetooth et ZigBee. En cours de développement : Bluetooth et ZigBee (évolutions).
  3. Quel groupe de l'IEEE étudie les réseaux WPAN utilisés aujourd'hui ? Spécifiez les sous-groupes.
    Réponse : Le groupe IEEE 802.15, avec ses sous-groupes :
    • 802.15.1 (Bluetooth)
    • 802.15.2 (Coexistence Bluetooth / WLAN)
    • 802.15.3 (Bluetooth haut débit)
    • 802.15.3a (Bluetooth UWB)
    • 802.15.3b (Bluetooth amélioré)
    • 802.15.4 (ZigBee / WPAN bas débit)
    • 802.15.4a (ZigBee UWB)
    • 802.15.4b (ZigBee révision)
    • 802.15.4c (ZigBee bandes chinoises)
    • 802.15.4d (ZigBee bandes japonaises)
  4. Mentionnez les caractéristiques d'IrDA (portée, débit, angle de fonctionnement).
    Réponse : Portée maximale de 1 m, débit allant jusqu'à 4 Mbps, angle de fonctionnement optique de 30°.
  5. Comment s'appelle la norme technique initiale utilisée dans IrDA ?
    Réponse : IEEE 802.11 Legacy (infrarouge).
  6. Quelles sont les couches d'IrDA selon le modèle OSI ?
    Réponse : Couche physique : infrarouge (IR). Couche de liaison : IrLAP (Infrared Link Access Protocol), IrLMP (Infrared Link Management Protocol), IAS (Information Access Service) pour l'accès aux services des applications, l'information étant généralement divisée en couche 1 ou 2 selon les modèles OSI adaptés.
  7. Quelle organisation regroupe les développeurs et fabricants de Bluetooth, quand est-elle née et quel est son rôle ?
    Réponse : Le Bluetooth SIG (Special Interest Group).
  8. Quelles classes de Bluetooth existent et comment se différencient-elles selon la puissance d'émission ?
    Réponse : Il existe 3 classes définies selon leur puissance de sortie maximale :
    • Classe 1 : jusqu'à 100 mW (20 dBm), portée maximale de 100 m
    • Classe 2 : jusqu'à 2,5 mW (4 dBm), portée maximale de 10 m
    • Classe 3 : 1 mW (0 dBm), portée maximale de 1 m
  9. Quelles versions de Bluetooth existent et quelle est la vitesse maximale actuelle permise ?
    Réponse : Versions Bluetooth et standards IEEE correspondants :
    • Bluetooth v1.1 : IEEE 802.15.1, jusqu'à 720 kbps
    • Bluetooth v1.2 : IEEE 802.15.2, jusqu'à 1 Mbps
    • Bluetooth v2.0 : IEEE 802.15.3, jusqu'à 3 Mbps
    • Bluetooth v2.2 / versions récentes (mi-2009 et plus) : débits à partir de 24 à 53 Mbps
  10. Quelle technique radio utilise Bluetooth, quel est le nombre de canaux utilisés, comment changent-ils et dans quelle bande se trouvent-ils ?
    Réponse : Saut de fréquence (FHSS), 79 canaux dans la bande 2,4 GHz, avec 1 600 sauts par seconde.
  11. Quelle est l'architecture utilisée par Bluetooth aujourd'hui, combien d'appareils connectés simultanément autorise-t-elle et comment interagissent-ils ?
    Réponse : Architecture en piconet (Piconet), permettant jusqu'à 8 appareils connectés simultanément, où l'un agit comme maître (Master) et les autres comme esclaves (Slaves).
  12. L'architecture de couches Bluetooth correspond-elle au modèle OSI ? Pourquoi ?
    Réponse : Elle ne suit pas strictement le modèle OSI : la couche de liaison est subdivisée en plusieurs fonctions spécifiques gérant le transport de l'information avant d'atteindre directement les couches applicatives.
  13. Dans la trame Bluetooth, combien de bits sont alloués à l'adressage des appareils et qu'est-ce que cela implique ?
    Réponse : 3 bits sont réservés pour l'adressage dans l'en-tête de trame, ce qui implique qu'on ne peut adresser que 8 appareils par trame/piconet (2³ = 8).
  14. Combien de fois l'en-tête est-il répété par trame Bluetooth et combien de données utiles une trame peut-elle transporter ?
    Réponse : L'en-tête de 18 bits est répété 3 fois pour des raisons de sécurité (correction d'erreurs), occupant ainsi 54 bits. La trame peut quant à elle transporter jusqu'à 2 744 bits de données utiles.

2. Réseaux WLAN

  1. Quelles sont les techniques radio définies pour le WLAN IEEE 802.11 ?
    Réponse : FHSS (saut de fréquence), DSSS (étalement de spectre à séquence directe), et OFDM (multiplexage par répartition orthogonale de la fréquence).
  2. Quelles sont les différences entre ces 3 techniques en termes de portée, débits et fréquences ?
    Réponse : Portées indicatives : FHSS jusqu'à 150 m, DSSS environ 30 m, OFDM environ 50 m (selon l'environnement et les débits).
  3. Quelles sont les 2 techniques à étalement de spectre et laquelle est la plus utilisée et pourquoi ?
    Réponse : FHSS et DSSS. Le DSSS a été préféré car il offre un meilleur débit, une plus grande robustesse face aux interférences et une meilleure tolérance au bruit.
  4. Pourquoi a-t-on développé la technologie 802.11g après le DSSS ?
    Réponse : Parce que l'apparition de l'OFDM sur 802.11g a permis d'atteindre des débits bien plus élevés (jusqu'à 54 Mbps) tout en restant rétrocompatible avec les bandes 2,4 GHz.
  5. En FHSS et DSSS, combien de changements de canaux par seconde sont effectués et quelle largeur de bande utilise chaque canal ?
    Réponse : Dans la bande 2,4 GHz : en FHSS, chaque canal fait 1 MHz avec environ 50 sauts par seconde ; en DSSS, la largeur de bande est de 22 MHz et le canal ne change pas dynamiquement par trame.
  6. Pourquoi dit-on que le DSSS est meilleur que le FHSS en termes de densité spectrale de puissance ?
    Réponse : Parce qu'il disperse la puissance sur une bande beaucoup plus large (22 MHz au lieu de 1 MHz), réduisant la densité de puissance émise par unité de fréquence.
  7. Pour combien de canaux les normes DSSS sont-elles définies, combien sont utilisés en Amérique et quel est l'espacement entre canaux adjacents ?
    Réponse : 14 canaux sont définis au niveau mondial ; en Amérique du Nord, 11 canaux sont autorisés, espacés de 5 MHz entre porteuses adjacentes.
  8. Quels sont les canaux non recouvrants définis pour l'Amérique ?
    Réponse : Les canaux 1, 6 et 11.
  9. Par quoi sont affectées les technologies radio : qui souffre le plus des interférences d'autres appareils et qui souffre du multi-trajet (échos) ?
    Réponse : Le FHSS est plus robuste aux interférences à bande étroite ; le DSSS et l'OFDM gèrent différemment le multitrajets (les échos affectent fortement le DSSS, d'où l'usage de récepteurs RAKE).
  10. Comment résout-on le problème d'interférences multi-trajets en DSSS ?
    Réponse : On ajoute une deuxième antenne (diversité d'antennes) et le récepteur sélectionne le signal présentant la meilleure réception.
  11. Que sont DCF et PCF ?
    Réponse : DCF (Distributed Coordination Function) : accès basé sur la contention (type Ethernet/CSMA/CA). PCF (Point Coordination Function) : accès sans contention avec interrogation centralisée (type passage de jeton/polling).
  12. Quels sont les 2 inconvénients majeurs de DCF et quelles sont les 3 techniques pour y remédier ?
    Réponse : Inconvénients : problème du nœud caché et taux d'erreur élevé. Solutions : acquittement positif (ACK), écoute de porteuse (Clear Channel Assessment), et réservation de canal (RTS/CTS).
  13. Quel protocole de couche MAC est utilisé pour éviter les collisions ?
    Réponse : CSMA/CA (Carrier Sense Multiple Access with Collision Avoidance).
  14. Quels sont les 3 types d'intervalles de temps (IFS) apparaissant dans la communication DCF ?
    Réponse : SIFS (Short Interframe Space), PIFS (PCF Interframe Space), et DIFS (DCF Interframe Space).
  15. Quel message le récepteur émet-il dès la fin de transmission et combien de temps attend-il avant d'émettre ?
    Réponse : Il envoie un ACK après avoir attendu un intervalle SIFS (généralement 10 à 16 microsecondes).
  16. Comment résout-on le problème d'un canal très bruité ?
    Réponse : En fragmentant la trame en sous-trames plus petites.
  17. Comment se résout le problème des collisions dues aux stations cachées ?
    Réponse : Grâce au mécanisme RTS/CTS (la station émettrice envoie un RTS, et le récepteur répond par un CTS avant le début de la transmission des données).
  18. Quel impact sur le rendement a l'utilisation conjointe de la fragmentation et de la détection de porteuse virtuelle ?
    Réponse : Le rendement utile diminue notablement (chute d'environ 40 % à 50-60 % de débit effectif) en raison de la surcharge protocolaire.
  19. Combien de champs d'adresses comporte une trame Wi-Fi, combien d'octets possède chacun, et qu'est-ce que cela permet ?
    Réponse : 4 champs d'adresses de 6 octets chacun (adresses MAC), permettant d'adresser des millions d'équipements et d'assurer le routage entre réseaux de distribution sans fil (WDS).
  20. À quoi fait référence l'itinérance (roaming ou handover) ?
    Réponse : À la capacité d'une station de se déplacer d'un point d'accès (AP) à un autre automatiquement sans interruption de la communication.
  21. Quelles sont les 3 architectures de base des réseaux WLAN et en quoi consistent-elles ?
    Réponse :
    • IBSS : mode Ad-hoc, communication directe entre stations sans AP.
    • BSS : mode infrastructure avec un unique point d'accès.
    • ESS : ensemble de services étendu regroupant plusieurs BSS interconnectés par un système de distribution.

3. Sécurité des réseaux sans fil

  1. Mentionnez au moins 3 points de vulnérabilité introduits par les systèmes sans fil.
    Réponse : Micrologiciel/firmware de l'AP non sécurisé, interception par des intrus (écoute passive), et activation non contrôlée des communications ad-hoc.
  2. Quels sont les 3 types de protocoles de sécurité appliqués pour l'accès aux réseaux WLAN ?
    Réponse : WEP, WPA et WPA2.
  3. Quels autres éléments de sécurité peuvent renforcer le chiffrement (mentionnez-en 5) ?
    Réponse :
    • Filtrage par adresse MAC
    • Désactivation de la diffusion du SSID
    • Blocage des requêtes Ping WAN (ICMP)
    • Modification du mot de passe administrateur du routeur
    • Utilisation d'un pare-feu (Firewall) intégré
  4. Quels types de clés WEP existent et en quoi consistent-ils ?
    Réponse : Clés de 64 bits (40 bits de clé + 24 bits d'IV) et clés de 128 bits (104 bits de clé + 24 bits d'IV).
  5. Quels types de chiffrement WPA existent et quel processus effectuent les routeurs Wi-Fi ?
    Réponse : WPA utilise TKIP (et RC4), avec un renouvellement périodique automatique des clés de chiffrement de session.
  6. Quelle possibilité offerte par WPA2 permet d'augmenter significativement la sécurité ?
    Réponse : La prise en charge du mode Entreprise via l'authentification avec un serveur externe RADIUS (802.1X / EAP).
  7. Quelles sont les 3 fonctionnalités principales qui rendent le WPA plus robuste que le WEP ?
    Réponse : Mécanismes d'authentification mutuelle client-serveur, algorithmes de gestion dynamique des clés (TKIP remplaçant le WEP statique), et amélioration de l'intégrité des messages avec Michael (MIC).
  8. En quoi consiste la sécurité dans le standard IEEE 802.1X ?
    Réponse : Elle permet le contrôle d'accès réseau basé sur les ports (authentification avant d'ouvrir l'accès logique au réseau).

4. Conception et configuration

  1. Quelles sont les 3 configurations de base à effectuer sur un routeur ou AP Wi-Fi ?
    Réponse : Configuration LAN, sans fil (Wireless/WLAN), et WAN (accès Internet).
  2. Qu'est-ce que le paramètre balise (beacon) et comment est-il lié au SSID ?
    Réponse : C'est la fréquence ou le nombre de fois par seconde où le point d'accès diffuse sa trame balise contenant le SSID pour annoncer sa présence.
  3. Quelle précaution doit-on prendre si plusieurs routeurs couvrent la même zone avec différents utilisateurs ?
    Réponse : Veiller à ce que les canaux radio utilisés ne se chevauchent pas (ex. canaux 1, 6, 11 en 2,4 GHz).
  4. Comment interconnecter des routeurs pour fournir un service Wi-Fi dans un bâtiment à plusieurs étages ?
    Réponse : Les connecter en cascade avec une passerelle principale (liaison filaire Ethernet entre les APs).
  5. Comment s'appelle et se configure un réseau direct entre deux ordinateurs ?
    Réponse : Le mode Ad-hoc (IBSS).
  6. Comment configure-t-on un routeur comme répétiteur Wi-Fi ?
    Réponse : Les deux appareils doivent partager le même SSID, le même type de sécurité/clé et le même canal radio.
  7. Comment configure-t-on des routeurs pour permettre une itinérance (roaming) efficace ?
    Réponse : Même SSID, même mot de passe/sécurité, même sous-réseau IP, mais sur des canaux non chevauchants différents.
  8. Quelle condition physique dans l'espace doivent respecter deux antennes pour une liaison point à point ?
    Réponse : Respecter l'alignement de l'axe optique/horizontal et dégager la zone de Fresnel entre les deux antennes.
  9. Dans quels cas utilise-t-on une antenne parabolique, une antenne Yagi et une antenne omnidirectionnelle ?
    Réponse :
    • Parabolique : liaisons point à point longue distance très directives.
    • Yagi : liaisons directives ou semi-directives de moyenne distance (ouverture de 60° à 70°).
    • Omnidirectionnelle : couverture à 360° pour connecter des appareils mobiles dans un environnement dégagé.
  10. Quelle différence de portée réelle y a-t-il entre une liaison sans fil classique et une liaison utilisant des antennes paraboliques ?
    Réponse : Une antenne parabolique bien alignée permet d'établir des liaisons de plus de 3 km à plusieurs dizaines de kilomètres, bien au-delà de la portée des antennes standard (quelques dizaines ou centaines de mètres).

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