Wi-Fi

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Le logo Wi-Fi Le wifi ou wi-fi (prononcé ) est une technologie de réseau informatique sans fil mise en place pour fonctionner en réseau interne et, depuis, devenue un moyen d'accès à haut débit à Internet. Il est basé sur la norme IEEE 802.11 (ISO/CEI 8802-11).
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Le logo Wi-Fi Le wifi ou wi-fi (prononcé ) est une technologie de réseau informatique sans fil mise en place pour fonctionner en réseau interne et, depuis, devenue un moyen d'accès à haut débit à Internet. Il est basé sur la norme IEEE 802.11 (ISO/CEI 8802-11).

Présentation

Une antenne wifi publique La norme IEEE 802.11 (ISO/CEI 8802-11) est un standard international décrivant les caractéristiques d'un réseau local sans fil (WLAN). Le nom wifi correspond initialement au nom donné à la certification délivrée par la WECA (Wireless Ethernet Compatibility Alliance), l'organisme chargé de maintenir l'interopérabilité entre les matériels répondant à la norme 802.11. Par abus de langage (et pour des raisons de marketing) le nom de la norme se confond aujourd'hui avec le nom de la certification (c'est du moins le cas en France, en Espagne, au Canada et aux États-Unis). Ainsi un réseau wifi est en réalité un réseau répondant à la norme 802.11. Dans d'autres pays (en Allemagne par exemple) de tels réseaux sont correctement nommés WLAN. Grâce au wifi, il est possible de créer des réseaux locaux sans fil à haut débit. Dans la pratique, le wifi permet de relier des ordinateurs portables, des machines de bureau, des assistants personnels (PDA), des objets communicants ou même des périphériques à une liaison haut débit (de 11 Mbit/s en 802.11b à 54 Mbit/s en 802.11a/g et 540 Mbit/s pour le futur 802.11n) sur un rayon de plusieurs dizaines de mètres en intérieur (généralement entre une vingtaine et une cinquantaine de mètres). Dans un environnement ouvert, la portée peut atteindre plusieurs centaines de mètres voire dans des conditions optimales plusieurs dizaines de kilomètres (pour la 'variante' WIMAX ou avec des antennes directionnelles). Ainsi, des fournisseurs d'accès internet commencent à irriguer des zones à forte concentration d'utilisateurs (gares, aéroports, hôtels, trains, etc.) avec des réseaux sans fil connectés à Internet. Ces zones ou point d'accès sont appelées bornes wifi et en anglais « hot spots ». Les iBooks d'Apple, Inc. furent, en 1999, parmi les premiers ordinateurs grand public à proposer un équipement wifi intégré (sous le nom d'AirPort), bientôt suivis par le reste de la gamme. À partir de 2003, on voit aussi apparaître des modèles de PC portables bâtis autour de la technologie Intel Centrino, qui leur permettent une intégration similaire. Les autres modèles de PC doivent encore s'équiper d'une carte d'extension adaptée (PCMCIA, USB, Compact Flash, SD, PCI, MiniPCI, etc.).

Signification du terme

Le terme wifi est largement connu pour être la contraction de Wireless Fidelity, mais c'est une explication erronée, comme l'explique Phil Belanger, un des fondateurs de la WECA, commanditaire de cette dénominationVoir les articles sur les sites , et . En fait le groupe avait demandé à une agence de publicité de lui proposer un nom plus facile à utiliser que "IEEE 802.11b Direct Sequence". L'agence leur a proposé une dizaine de noms ; parmi ceux-ci, la WECA choisit celui-de wifi qui sonnait un peu comme hi-fi. Initialement, cela n'avait pas un sens précis ; mais pour que le grand public comprenne mieux de quoi il s'agissait, le groupe présente ce nom avec le slogan : « The Standard for Wireless Fidelity » (« le standard pour la fidélité sans-fil »). L'idée que wifi signifie wireless fidelity est désormais répandue. Ainsi, même si associer "fidélité" à la technologie de réseau sans fil n'a techniquement pas de sens, le but marketing de diffuser un terme populaire pour la norme "IEEE 802.11b" a été atteint. Lorsque le terme wifi est apparu, certains constructeurs et revendeurs l'ont associé à des équipements ne supportant pas la technologie "IEEE 802.11" mais étant compatibles avec une technologie sans-fil, par exemple:
- réseaux sans fils personnels WPAN Wireless Personal Area Networks : Technologies Bluetooth, Infrarouges, ZigBee
- réseaux sans fils locaux WLAN – Wireless Local Area Networks : Technologies WiFi, Hyperlan
- réseaux sans fils métropolitains WMAN – Wireless Metropolitain Area Networks : Technologie BLR (Boucle Local Radio), WiMax
- réseaux sans fils nationaux WWAN – Wireless Wide Area Networks : Technologie GSM, GPRS, UMTS (3G) Le mot WiFi, avec le W et le F majuscule signifie la compatibilité avec la technologie "IEEE 802.11". (On le trouve aussi écrit tout en majuscule). Il est représenté par un logo déposé, le "Wi" est écrit en blanc sur un fond noir, le "Fi" est écrit en noir sur un fond blanc. Le tout avec le petit TM (Trademark : marque déposée) Image:Wifi.svg Sur un équipement que l'on souhaite acheter, seul le logo WiFi blanc et noir, ou la spécification "IEEE 802.11", peut garantir que le matériel est compatible avec la technologie "IEEE 802.11". Le logo WiFi avec un rond noir en arrière plan, signifie que l'on se trouve dans une zone où un réseau WiFi "IEEE 802.11" est présent.

Disponibilité

En pratique, pour un usage informatique du réseau wifi, il est nécessaire de disposer au minimum de deux équipements wifi, par exemple un ordinateur, et un routeur ADSL "Wifi". L'ordinateur doit être équipé d'une carte wifi, qui contient une antenne, et de drivers qui permettent de faire fonctionner cette carte. Les types, nombres, débit et distances entre les équipements varient en fonctions de détails techniques, dont certains sont précisés dans cet article. Un routeur wifi peut également être utile.

Wifi et logiciel libre

- Les systèmes BSD (FreeBSD, NetBSD et OpenBSD) ont eu un support pour la plupart des adaptateurs depuis la fin 1998. Du code pour les puces Atheros, Prism, Harris/Intersil et Aironet (des vendeurs wifi éponymes) est principalement partagé par les 3 BSD. Darwin et Mac OS X, en dépit de leur chevauchement avec FreeBSD, ont leur propre et unique implémentation. Dans OpenBSD 3.7, d'autres drivers pour des chipsets sans-fils sont disponibles, y compris RealTek RTL8180L, Ralink RT25x0, Atmel AT76C50x et Intel 2100/2200BG/2225BG/2915ABG. Ceci est dû, au moins en partie, à l'effort d’OpenBSD pour soutenir les drivers open source pour les chipsets sans-fil. Il est possible que de tels drivers puissent être implémentés par d'autres BSDs s’ils n'existent pas déjà. Le NdisWrapper est aussi disponible sous FreeBSD.
- Linux : Depuis la version 2.6, certains matériels wifi sont supportés nativement dans le kernel. Le support pour Orinoco, Prism, Aironet et Atmel est inclus dans la branche principale de l'arborescence du noyau, alors que ADMtek et Realtek RTL8180L sont tous deux supportés par des drivers de code fermé fournis par les fabricants et des drivers open source écrits par la communauté. Les radios Intel Calexico sont supportées par des drivers open source disponible sur Sourceforge. Atheros et Ralink RT2x00 sont supportés à travers des projets open source. Depuis le noyau Linux 2.6.17, les chipsets Broadcom, utilisés sur des cartes telles que Apple Airport Extreme, sont supportés grâce au driver libre . Dans les autres cas, le support pour d’autres matériels sans-fil est disponible à travers l’usage du driver NdisWrapper open source, qui permet à Linux de faire tourner sur des architectures Intel x86 en wrappant un driver du vendeur, prévu pour Windows. La FSF a recommandé certaines cartes .
- Le logiciel libre a également permis de disposer de routeurs wifi IPv6 à 80 € TTC environ à Paris (60 € (EUR) ou USD hors taxe)http://www.wi-fiplanet.com/tutorials/article.php/3562391.

Structure (couches du protocole)

La norme 802.11 s'attache à définir les couches basses du modèle OSI pour une liaison sans fil utilisant des ondes électromagnétiques, c'est-à-dire :
- la couche physique (notée parfois couche PHY), proposant trois types de codage de l'information ;
- la couche liaison de données, constituée de deux sous-couches :
- le contrôle de la liaison logique (Logical Link Control, ou LLC) ;
- le contrôle d'accès au support (Media Access Control, ou MAC). La couche physique définit la modulation des ondes radioélectriques et les caractéristiques de la signalisation pour la transmission de données, tandis que la couche liaison de données définit l'interface entre le bus de la machine et la couche physique, notamment une méthode d'accès proche de celle utilisée dans le standard ethernet et les règles de communication entre les différentes stations. La norme 802.11 propose en réalité trois couches physiques, définissant des modes de transmission alternatifs : Il est possible d'utiliser n'importe quel protocole de transport sur un réseau sans fil wifi au même titre que sur un réseau ethernet.

Modes de mise en réseau

Infrastructure

Le mode Infrastructure est un mode de fonctionnement qui permet de connecter les ordinateurs équipés d'une carte réseau wifi entre eux via un ou plusieurs Point d'accès (AP) qui agissent comme des concentrateurs (exemple : Hub/Switch en réseau filaire). Ce mode est essentiellement utilisé en entreprise. La mise en place d'un tel réseau oblige de poser à intervalle régulier des bornes (AP) dans la zone qui doit être couverte par le réseau. Les bornes, ainsi que les machines, doivent être configurées avec le même SSID (nom de réseau) afin de pouvoir communiquer. L'avantage de ce mode est de garantir un passage obligé par l'AP. Il est donc possible de vérifier qui entre sur le réseau. En revanche, le réseau ne peut pas s'agrandir, hormis en posant de nouvelles bornes.

Ad-Hoc

Le mode « Ad-Hoc » est un mode de fonctionnement qui permet de connecter directement les ordinateurs équipés d'une carte réseau wifi, sans utiliser un matériel tiers tel qu'un Point d'accès (Access Point en anglais). Ce mode est idéal pour interconnecter rapidement des machines entre elles sans matériel supplémentaire (exemple : échange de fichiers entre portables dans un train (TGV…), partage de son accès à Internet dans sa maison, dans la rue, au café, chez des amis…). La mise en place d'un tel réseau se borne à configurer les machines en mode Ad-Hoc (au lieu du mode Infrastructure), la sélection d'un canal (fréquence) et d'un SSID (nom de réseau) communs à tous. L'avantage de ce mode est de s'affranchir de matériels tiers coûteux et est plus facile à mettre en œuvre. Grâce à l'ajout d'un simple logiciel de routage dynamique (exemples : OLSR, AODV…), il est possible de créer des réseaux maillés autonomes dans lesquels la portée ne se limite pas à ses voisins (tous les participants jouent le rôle du routeur).
- Réseaux Ad-Hoc

Les différentes normes wifi

La norme IEEE 802.11 est en réalité la norme initiale offrant des débits de 1 ou 2 Mbit/s. Des révisions ont été apportées à la norme originale afin d'optimiser le débit (c'est le cas des normes 802.11a, 802.11b et 802.11g, appelées normes 802.11 physiques) ou bien préciser des éléments afin d'assurer une meilleure sécurité ou une meilleure interopérabilité. Voici un tableau présentant les différentes révisions de la norme 802.11 et leur signification : Linksys, la division grand public de Cisco Systems, a développé la technologie SRX pour "Speed and Range Expansion" (Vitesse et Portée Étendue). Celle-ci superpose le signal de deux signaux 802.11g pour doubler le taux de transfert des données. Le taux maximum de transfert des données via un réseau sans fil SRX400 dépasse donc les capacités d'un réseau filaire Ethernet 10/100 que l'on trouve dans la plupart des réseaux.

Sécurité (confidentialité des communications - risque légal)

L'accès sans fil aux réseaux locaux rend nécessaire l'élaboration d'une politique de sécurité dans les entreprises et chez les particuliers. Il est notamment possible de choisir une méthode de codage de la communication sur l'interface radio. La plus commune est l'utilisation d'une clé dite Wired Equivalent Privacy (WEP), communiquée uniquement aux utilisateurs autorisés du réseau. Toutefois, il a été démontré qu'une telle sécurité était facile à contournerhttp://www.smallnetbuilder.com/content/view/30114/98/ (en) WEP Cracking...Reloaded, avec l'aide de programmes tels que Aircrack. De nouvelles solutions sont désormais recommandées, comme les méthodes Wi-Fi Protected Access (WPA) ou plus récemment WPA2 depuis l'adoption de la norme 802.11i. Ceci peut être combiné avec un accès sécurisé VPN (Virtual Private Network) au réseau dans une entreprise pour limiter le risque d'intrusion. Il existe encore de nombreux points d'accès non sécurisés chez les particuliers. Plus de 20 pour cent des réseaux ne sont pas sécurisés. Il se pose le problème de la responsabilité du détenteur de la connexion wifi lorsque l'intrus réalise des actions illégales sur Internet, comme par exemple télécharger du contenu piraté. D'autres méthodes de sécurisation existent, avec, par exemple, un serveur Radius chargé de gérer les accès par mot de passe et/ou nom d'utilisateur.

Interrogations (sur l'impact sanitaire)

Ordinateur portable connecté au wifi sur une plage égyptienne La technologie wifi apparait au moment où se développent les interrogations quant à l'impact des technologies de communication sans fil sur la santé de l'homme. Des débats scientifiques se sont multipliés autour du téléphone portable et commencent aujourd'hui à toucher l'ensemble de la technologie wifi. Une telle démarche s'avère opportune dans l'hypothèse probable où cette technologie devient rapidement omniprésente dans l'environnement humain, que ce soit au travail comme au domicile. Toutefois, il est à relever que la puissance émise par les équipements wifi (~30 mW) est trente fois moindre que celle émise par les téléphones portables (~1 W). En outre, le téléphone est généralement tenu à proximité immédiate du cerveau, ce qui n'est pas le cas des équipements wifi ; et à une dizaine de centimètres, la puissance du signal est déjà fortement atténuée (inversement proportionnelle au carré de la distance : P=1/D^2). Il est cependant intéressant de noter qu'en règle générale, un téléphone ne transmet un débit soutenu d'informations que pendant un appel, beaucoup moins en veille, alors qu'un point d'accès wifi ou des machines en ad hoc transmettent des trames de balise toutes les 125 ms, soit en permanence. Il faut aussi noter que les fréquences utilisées par les équipements wifi (2, 4 Ghz), tout comme les fréquences de la téléphonie mobile (grosso modo de 900 MHz à 2100 MHz), sont des fréquences qui font toutes vibrer la molécule d’eau, qui constitue l’essentiel du corps humain. Si la fréquence de 2450 MHz est utilisée dans les fours à micro-ondes domestiques, c'est pour une simple raison de normes, car il existe des fours à micro-ondes industriels fonctionnant à des fréquences de 430 MHz et de 960 MHz. Concernant les fours domestiques, la législation (norme européenne EN 60335-1) impose un seuil de sécurité pour les fuites de rayonnement hyperfréquence (les fuites ne doivent pas dépasser 5 mW à 5 cm des parois). Dans cette attention, un a été fondé.

Cohabitation (partage des bandes de fréquences)

Le wifi utilise une bande de fréquence étroite dite ISM, 2, 4 à 2, 4835 GHz, de type partagée avec d'autres colocataires conduisant à des problèmes de cohabitation qui se traduisent par des interférences, brouillages causés par les fours à micro-ondes, les transmetteurs domestiques, les relais, la télémesure, la télémédecine, les caméras sans fil et les émissions de télévision amateur (amateur TV ou ATV), etc. Inversement, certains systèmes comme la technologie RFID commencent à fusionner avec le wifi afin de bénéficier de l'infrastructure déjà en place , Radio RFID. En wifi, on évite d'utiliser les mêmes ou trop proches fréquences que celles utilisées par les caméras sans fil et transmetteurs, à savoir 2412, 2432, 2452 et 2472 Mhz (+/- 2 Mhz) ce qui correspond respectivement à la présélection 1, 2, 3 et 4 parfois 2, 3, 4 et 1 (ou A, B, C et D). Faudra-t-il trouver d'autres fréquences gratuites pour certaines de ces applications, ou le wifi doit-il migrer vers une autre bande moins encombrée ?
- voir aussi : Liste des canaux Wi-Fi

Les antennes wifi

Voici les 5 principales catégories d'antenne 2, 4 GHz du commerce utilisées par les wifistes, les radioamateurs et les diverses applications dans la bande ISM : Antenne tige basique omnidirectionnelle à 2.4 GHz.
- le dipôle, qui ressemble à un stylo, est l'antenne tige basique (1/4 d'onde), la plus rencontrée. Elle est omnidirectionnelle, 0 dBd de gain, et est dédiée à la desserte de proximité. Elle équipe aussi la caméra sans fil numérique Wi-Fi 2.4 GHz (conforme "CE") permettant une PIRE (Puissance Isotrope Rayonnée Équivalente) maximale autorisée de 100 mW, 20 dBm. (D standard indicatif = 500 m à vue)
- l'antenne tige extérieure, (technologie antenne colinéaire) souvent installée sur le toit. Elle est omnidirectionnelle, son gain, 7 à 15 dBi, est lié à sa dimension verticale pouvant atteindre 2 m. Le gain (en émission) peut ne plus être compatible avec la PIRE autorisée. Ces 2 premières descriptions, fonctionnant en polarisation V, peuvent être considérées comme des antennes station d'accueil ou de base puisque compatibles avec un environnement 360°.
- L'antenne panneau dite aussi plate (technologie interne antenne quad ou antenne patch, réseau de dipôles. Le gain commence vers 8 dBi (8 × 8 cm) pour atteindre 21 dBi (45 × 45 × 4, 5 cm). C'est l'antenne qui présente le meilleur rapport gain/encombrement et aussi le meilleur rendement, qui tourne autour de 85 à 90 %. Au-delà de ce gain maximum, elle n'est plus fabriquée, car surgissent les problèmes de couplage (pertes) entre étages des dipôles et il faudrait en plus envisager le doublement de la surface. Le volume d'une antenne panneau est minimal.
- L'antenne type parabole pleine ou ajourée (grille). Son intérêt d'emploi se situe dans la recherche du gain obtenu à partir d'un diamètre théorique d'approche suivant :
-18 dBi = 46 cm,
-19 dBi = 52 cm,
-20 dBi = 58 cm,
-21 dBi = 65 cm,
-22 dBi = 73 cm,
-23 dBi = 82 cm,
-24 dBi = 92 cm,
-25 dBi = 103 cm,
-26 dBi = 115 cm,
-27 dBi = 130 cm,
-28 dBi = 145 cm,
-29 dBi = 163 cm,
-30 dBi = 183 cm. Le rendement de la parabole est moyen, 45~55 %. Le volume de l'antenne, qui tient compte de la longueur du bracon, donc de la focale, est significatif. Nota : n'importe quelle parabole (exemple TPS/CS sans tête 11-12 GHz) est exploitable en wifi, à condition de prévoir une source adaptée : cornet, patch ou quad mono ou double, etc.
-L'antenne à fentes, sectorielle, à gain. Les antennes à gain directionnelles ou omnidirectionnelles sont destinées à la « plus longue portée », possible, quelques kilomètres. Les antennes panneaux et paraboliques sont uniquement directionnelles, c’est-à-dire qu'elles favorisent une direction privilégiée (plus ou moins ouverte) au détriment d'autres non souhaitées. Panneau ou parabole : On retient que les antennes panneaux sont souvent préférées (voire préférables) lorsque le bilan de liaison est favorable, mais, dès que le système doit être plus performant, les paraboles deviennent nécessaires. Le point d'équilibre, à 21 dBi, se fait avec d'un côté un panneau carré de 45 cm et de l'autre une parabole d = 65 cm. En conclusion, en directionnel, ou point à point, il est plus intéressant de s'équiper d'abord d'un panneau, puis, si les circonstances l'exigent, d'une parabole. Les antennes wifi sont généralement dotées de connecteurs SMA, RP-SMA ou N selon le constructeur. Attention : les antennes à gain (exprimé en dBi ou en dBd) employées à l'émission (réception libre) doivent respecter la réglementation PIRE (Puissance Isotrope Rayonnée Équivalente). Nota : il existe d'autres antennes, moins connues, et celles conçues par les wifistes, comme l'antenne cornet, l'antenne cornet-entonnoir, les Yagi, les cornières, les dièdres, les discones etc., mais seules les tiges, les panneaux et les paraboles sont significativement utilisées. Quant aux antennes facilement « bidouillables », ce sont surtout les quads et cornets. Pour améliorer les échanges, il peut être monté au plus près de l'antenne un préamplificateur d'antenne (RX) avec ou sans ampli de puissance (TX) mais toujours de type bidirectionnel.

Les applications (usages)

Téléphone utilisant la voix sur IP en WiFi Une telle technologie peut ouvrir les portes à une infinité d'applications pratiques. Elle peut-être utilisée avec de l'IPv4, voire de l'IPv6, et permet le développement de nouveaux algorithmes distribués"New Distributed Algorithm for Connected Dominating Set in Wireless Ad Hoc Networks"]de K. Alzoubi, P.-J. Wan et O. Frieder http://doi.ieeecomputersociety.org/10.1109/HICSS.2002.994519. Ou encore, l’Accès Sans Fil à Internet (ASFI en français ou WIA en anglais), qui est aujourd'hui l'utilisation la plus courante du wifi. L'un des exemples les plus aboutis d'ASFI est "Ozone". Ozone déploie depuis 2003 un réseau, notamment à Paris, construit à base de technologie Wi-Fi. "OzoneParis" propose, en effet, à tous les Parisiens particuliers comme entreprises un accès à haut débit à l’Internet sans fil. Les utilisateurs peuvent se connecter au réseau d’OzoneParis, accéder à l’Internet mais aussi bénéficier de tous les services liés à l'Internet (toile, courriel, téléphonie, téléphonie mobile, téléchargements etc.). Cet accès est utilisable de façon fixe comme en situation de mobilité. Ce réseau est aussi appelé Réseau Pervasif. En anglais, « pervasive » signifie « omniprésent ». Le Réseau Pervasif est un réseau dans lequel nous sommes connectés, partout, tout le temps si nous le voulons, par l’intermédiaire de nos objets communicants classiques (ordinateurs, PDA, téléphones) mais aussi, demain, grâce à des objets multiples équipés d’une capacité de mémoire et d’intelligence : baladeurs, systèmes de positionnement GPS pour voiture, jouets, lampes, appareils ménagers, etc. Ces objets dits « intelligents » sont d’ores et déjà présents autour de nous et le phénomène est appelé à se développer avec le développement du Réseau Pervasif. À observer ce qui se passe au Japon, aux USA mais aussi en France, l’objet communicant est un formidable levier de croissance pour tout type d’industrie. En parallèle des accès classiques de type hotspot, le Wi-Fi peut être utilisé pour la technologie de dernier kilomètre dans les zones rurales, couplé à des technologies de collecte de type satellite, fibre optique, Wimax ou liaison louée. Des téléphones Wi-Fi (GSM, DECT, PDA) utilisant la technologie VoIP commencent à apparaître. À Paris, il existe aussi un réseau important de plus de 200 cafés offrant aux consommateurs une connexion Wi-Fi gratuite. Depuis Juillet 2007 Paris WI-FI propose gratuitement à Paris 400 points d'accès dans 260 lieux municipaux.

Notes et références

Certains passages de cet article, ou d'une version antérieure de cet article, sont basés sur l'article du site Web . L'article d'origine porte la notice de copyright suivante : « © Copyright 2003 Jean-François Pillou - Hébergé par Web-solutions.fr. Ce document issu de CommentCaMarche.net est soumis à la licence GNU FDL. Vous pouvez copier, modifier des copies de cette page tant que cette note apparaît clairement. ».

Voir aussi

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