Guide pratique du r?seau sans-fil

Ce document donne quelques ?l?ments sur les r?seaux sans-fil, leur configuration, et leurs difficult?s. Diff?rent du r?seau filaire, le sans-fil demande la connaissance de quelques astuces si l'on veut qu'il fonctionne bien. Vous devrez avoir quelques connaissances en mati?re d'antennes, savoir les positionner, avoir quelques connaissances en mati?re de configurations itin?rantes, et c?tera. Vous pourrez trouver une aide encore plus int?ressante dans le Wireless Howto de Jean Tourrilhes (ce document est en langue anglaise).

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Merci ? Fatamorgana Computers pour l'?quipement mat?riel et l'exp?rience apport?e.

Merci au Projet de documentation Linux pour la publication et la mise en ligne rapide de mon document.

Le sans-fil est une nouvelle technologie qui permet de connecter des ordinateurs ? distance. Il fonctionne gr?ce ? des cartes sans fil incluant un ?metteur-r?cepteur ? 2.4 GHz et pr?sentant une interface logicielle semblable ? Ethernet, avec une adresse mat?rielle unique pour chaque carte au monde. La puissance de transmission classique se situe entre 10-20?mW et 100?mW (voir les standards IEEE 802.11 et les autorisations de la FCC^[1], de la CEPT^[2] et de l'ART^[3] pour la France).

Le plus important dans les communications sans-fil est d'avoir une ligne ? vue d?gag?e?: vous devez voir (? l'?il nu ou avec des jumelles) la seconde antenne depuis la premi?re, vous pouvez accepter (au pire) un petit arbre entre elles.

La distance d?pend de l'antenne (?ventuellement de l'amplificateur) utilis?e?: 200 ? 300 m?tres avec une antenne omnidirectionnelle; 1?km avec une antenne directionnelle; 2 ? 3?km avec une antenne omnidirectionnelle amplifi?e (200?mW); plusieurs kilom?tres avec une antenne parabolique; 50 ? 60?km avec une antenne parabolique ou directionnelle amplifi?e (plusieurs Watts).

Soyez averti qu'il n'est pas toujours l?gal d'amplifier les cartes sans-fil (NdT?: 100?mW maximum en France), car vous pourriez violer les r?gles de l'ART (en France ¡½ ou de votre autorit? de r?gulation nationale, de la CEPT ou de la FCC).

Les r?seaux filaires sont simples ? configurer (au moins ? bas niveau). Les r?seau sans-fil sont tr?s difficiles ? configurer, ? g?rer, ? d?boguer¡Ä Les probl?mes classiques des r?seaux filaires comme l'installation mat?rielle, l'installation logicielle, la mise au point, et c?tera, deviennent vraiment cruciaux avec le sans-fil?:

Si vous avez install? un r?p?teur (une machine sous Linux qui contient plusieurs cartes filaires et sans-fil) vous risquez d'avoir des difficult?s ? modifier sa configuration ? distance?!

Des connaissances diverses sont n?cessaire ? la configuration d'un r?seau sans-fil?:

Et surtout, pas mal de chance?!

Pourquoi?? Par ce que vous n'?tes pas satisfait par les r?seaux filaires.

Les cartes sans-fil permettent de passer par-del? les jardins, les parcs, les maisons (mais vous devez voir l'autre c?t?)¡Ä

Les protocoles haut niveau utilis?s par les cartes sans-fil sont les m?mes que ceux utilis?s par les cartes Ethernet?: TCP/IP sur du sans-fil est en gros semblable ? TCP/IP sur de l'Ethernet. Cependant, faites attention aux partages r?seau de Windows si vous utilisez Linux pour leur routage?: en effet, vous devez savoir qu'un routeur IP ne laissera pas passer les messages de diffusion (voir le protocole NetBIOS)?: dans ce cas, vous devrez utiliser un serveur WINS pour permettre l'exploration du r?seau (voir la documentation de Samba).

Le sans-fil vous permet de cr?er un petit r?seau local avec un point d'acc?s central (et peut-?tre un partage de connexion Internet) et d'en ouvrir l'acc?s ? tout le monde par les ondes?!

Imaginez un pays enti?rement connect? par un r?seau radio.

Imaginez un r?seau qui permettrait de connecter tous les habitants d'un pays ensembles, de partager des fichiers, des applications audio, des applications vid?o n?cessitant une large bande passante (comme le r?seau c?bl?)¡Ä

Tout cela peut ?tre r?alis? (et ?a l'est d?j? dans certains pays) en utilisant des cartes sans-fil, des point d'acc?s sans-fil et des machines Linux sans-fil qui peuvent agir en tant que r?p?teur (? un niveau IP comme un routeur, ou si vous voulez, ? un niveau liaison de donn?es, avec un pilote pour pont.

Dans ce guide pratique, je commence avec une configuration g?n?rique ¡½ comme introduction au r?seau sans-fil ¡½ puis je d?cris un exemple pour chacune des cartes que je connais directement, avec quelques astuces que vous pourrez utilisez pour am?liorer leurs performances.

Pour une liste plus exhaustive, voir le Wireless Howto de Jean Tourrilhes

Le modem radio Siemens n'est pas vraiment une carte sans-fil 802.11, il s'agit en fait d'un modem que vous pouvez brancher sur le port s?rie et qui fonctionne comme un modem (? 1800 MHz, technologie DECT). Son utilisation est d?crite plus loin (cf. Annexe?B, Le Modem Radio Siemens DECT).

Les cartes RadioLan fonctionnent ? 5.4 GHz dans un environnement Windows 9x. Elle utilisent un point d'acc?s RadioLan qui sert de pont entre un r?seau filaire et un r?seau sans-fil. Il n'existe pas de pilotes Linux ? ma connaissance.

Les cartes sans-fil de la liste ci-dessus sont tr?s ch?res?: elles commencent ? plusieurs centaines de dollars et d?passent le millier de dollars pour les points d'acc?s qui poss?dent 2 cartes sans-fil (Lucent par exemple) et qui peuvent ?tre utilis?es comme pont (NdT?: les prix ont beaucoup baiss? depuis).

Au premier niveau du mod?le OSI, nous pouvons avoir 3 types de sp?cifications?:

Ad-hoc est la m?thode la plus simple (mais qui peut difficilement ?tre utilis?e ? grande ?chelle) et permet ? de nombreux h?tes de communiquer directement ensemble. La principale restriction de ce mode est que, pour pouvoir atteindre la totalit? du r?seau, il est n?cessaire que chacun soit visible de tous les autres (au moins id?alement, car ce probl?me pourrait ?tre r?solu au niveau IP?! Pour en savoir plus, voir la Section?5.4, ??Configuration IP??).

Mode Ad-hoc 

                               A - - - - - C
                                 \       /
                               |   \   /   |
                                     /\
                               |   /    \  |
                                 /       \
                               B - - - - - D

Dans un environnement en mode Infrastructure, on utilise un point d'acc?s auquel tous les autres h?tes doivent se connecter pour partager le r?seau.

Mode Infrastructure 
                                     ESS
 
          A - - - | - Point d'acc?s - - Point d'acc?s - | - - - D
 
          B - - - |   BSS1                    BSS2      | - - - E
 
          C - - - |                                     | - - - F

B et C ne peuvent pas voir D, E et F, mais ils peuvent communiquer car ils utilisent tous le m?me ESS. Important?: A, B et C pourraient aussi ne pas se voir.

De plus, on utilise les termes de int?rieur (indoor) et ext?rieur (outdoor) pour distinguer une couverture de petite taille d'une grande couverture.

Gardez bien en t?te le fait qu'il existe beaucoup de cartes sans-fil dans le monde, mais que toutes ces cartes ne sont pas forc?ment capables de communiquer entre elles. Pour ?tre capable de se parler, deux cartes doivent utiliser?:

Les points d'acc?s sont tr?s pratiques et r?duisent les probl?mes, mais sont chers. Id?alement, pour un gros r?seau, vous fonctionnerez en mode Infrastructure, alors qu'avec un petit nombre d'h?tes, vous choisirez plut?t le mode Ad-hoc?: pourquoi d?penser beaucoup d'argent pour quelques h?tes??

De toutes fa?ons, sachez que si vous d?pensez plus d'argent, tout fonctionnera probablement bien, alors qu'en d?pensant moins, vous ferez probablement face ? plus de probl?mes.

Bonne question?!

Depuis peu, il existe une solution mat?rielle ? ce probl?me?: Prism2

Vous pourrez en apprendre plus sur http://hostap.epitest.fi/

Vous aurez besoin d'une machine Linux (un 486 ou mieux, au moins un Pentium 100, avec un minimum de 16?Mo de RAM), une cartes r?seau sans-fil, une antenne (voir la Section?2.2, ??Quelle est la distance maximum entre deux cartes radio????). Vous devrez avoir la m?me chose de l'autre c?t? (avec Windows 9x ou Windows NT si vous pr?f?rez) car vous devrez simuler une communication?!

Vous aurez besoin?:

Si vous ne les trouvez pas, m?me l?, vous n'aurez plus qu'? attendre ou ? convertir un pilote pour Windows en pilote pour Linux?!! (Bonne chance?!).

Apr?s cela, vous devrez recompiler votre noyau, recompiler vos sources pcmcia (si vous en avez besoin pour votre carte sans-fil), et enfin recompiler votre pilote sans-fil. Ceci est la situation classique, mais pour certaines cartes, vous n'aurez peut-?tre a effectuer que l'?tape 3 ou seulement les ?tapes 1 et 3, cela d?pend des pilotes.

Une fois que vous avez le mat?riel n?cessaire et que vous aurez compil? tout ce dont vous avez besoin, vous devrez effectuer les ?tapes fondamentales de configuration d'un r?seau sans-fil?:

N.B.?: les ?tapes 1, 2 et 3 correspondent au niveaux correspondant du mod?le OSI, alors que l'?tape 4 est un compl?ment destin? ? r?soudre les situations g?n?r?es par les masques de r?seau 255.255.255.255. En fait un masque de sous-r?seau dont les 32 bits sont ? 1 viole le standard OSI car cela force le r?seau ? utiliser la m?me adresse pour les messages de diffusion et les messages destin?s ? l'IP de la machine. De plus, l'adresse du r?seau n'existe pas.

On pourrait critiquer ce point de vue, mais l'utilisation du mod?le OSI pour configurer un r?seau sans-fil entra?nerait une perte importante lors de la configuration des sous-r?seaux?; en effet, chaque sous-r?seau gaspille 2 adresses IP (adresse r?seau et adresse de diffusion) et cette structure fait perdre en souplesse pour l'affectation des adresses IP (de mani?re g?ographique). Vous en trouverez plus ? ce sujet en annexe (cf. Annexe?A, Le masque 255.255.255.255, le mandataire ARP et la fonction de pont ).

Vous noterez que l'?tape 2 n'est pas n?cessaire dans un r?seau filaire, car il n'y a pas de param?tres particuliers ? configurer ? ce niveau.

Il s'agit d'un probl?me r?current dans l'administration d'un PC?: faire que votre noyau (ou vos logiciels d'une mani?re g?n?rale) reconnaisse votre mat?riel.

Les cartes sans-fil sont encore plus complexes car beaucoup d'entre-elles se branchent sur un port PCMCIA. Donc, vous devrez d'abord permettre ? votre noyau de voir l'adaptateur PCMCIA, ensuite vous pourrez essayer d'installer le pilote mat?riel sp?cifique ? votre carte sans-fil.

Dans les configurations PCMCIA, vous devrez?:

Dans les autres cas?:

Une fois que vous conna?trez le nom du module, vous devrez le charger?: dans une configuration PCMCIA vous aurez seulement besoin de lancer le d?mon pcmcia (/etc/rc.d/init.d/pcmcia?start sous RedHat). Pour les autres configurations, il suffira d'utiliser modprobe nom_du_module options . Dans les options, vous donnerez les ports d'E/S, ainsi que les param?tres d'IRQ et de la liaison donn?es (voir la Section?5.3, ??Configuration de la liaison donn?es??) au pilote sans-fil.

Dans tous les cas, voici les outils pouvant ?tre utilis?s pour v?rifier si votre mat?riel est correctement reconnu par le pilote?:

Qu'est-ce que c'est??

Les r?seaux filaires ont seulement besoin d'?tre connect?s et l'on peut imm?diatement d?finir les param?tres TCP/IP.

En revanche, pour les r?seaux sans-fil il est n?cessaire de param?trer la liaison donn?es, afin de d?finir par exemple?:

Comme vous le voyez, il y a beaucoup de param?tres ? d?finir. Ceci tient ? l'architecture des r?seaux sans-fil?: une personne se trouvant dans un p?rim?tre proche n'aurait qu'? diriger une antenne dans la bonne direction et ? entrer les bons param?tres TCP/IP pour intercepter vos paquets et utiliser vos services.

De plus, la pr?sence d'un grand nombre de sous-r?seaux sans-fil pourrait g?n?rer des interf?rences entre ceux-ci.

Il existe donc?:

Il s'agit du troisi?me probl?me auquel vous allez faire face. ? cette ?tape, la situation ne devient probl?matique que lorsque votre r?seau ?volue pour devenir plus grand.

Souvenez-vous?: le r?seau IP sans-fil ne vous stressera pas si vous ne le stressez pas?!

Une configuration simple

                      Chaque h?te voit tous les autres
 
                               A - - - - - C
                                 \       /
                               |   \   /   |
                                     /\
                               |   /    \  |
                                 /       \
                               B - - - - - D

Une configuration comme celle-ci ne requiert rien de particulier (? un niveau IP)?: vous devez seulement attribuer une adresse IP ? chaque h?te et un masque de sous-r?seau global coh?rent.

Une configuration plus complexe

                       A ne voit pas B directement
 
                                A <- - - -
                            Pas \        |
                             de \        C
                  communication \        |
                                B <- - - -

Dans ce cas, A et B ne peuvent communiquer qu'en passant par C

Si le r?seau est en mode Infrastructure et que C est le point d'acc?s, il n'y a pas de probl?me. En mode Ad-hoc, vous pouvez aussi donner ? un h?te le r?le de ma?tre (Je sais que ce terme n'est pas si c?r?monieux?!). Celui-ci pourra cr?er un BSS auquel n'importe quel autre h?te pourra se joindre.

Au niveau IP, nous sommes ici totalement connect?s?: A et B communiquent avec C en utilisant la m?me interface de C. En cons?quence, si vous essayez de faire un ping de A vers B, vous recevrez de nombreux paquets ICMP REDIRECT (redirection ICMP) envoy?s par C, celui-ci informant A que sa destination se trouve d?j? dans le r?seau d'o? provient sa requ?te.

Solution?: sur la machine C, entrez echo?0?>?/proc/sys/net/ipv4/conf/ethx/send_redirects (o? ethx est l'interface de C vers A et B) pour annuler l'envoi de ces messages.

Un autre probl?me?: quel masque de sous-r?seau attribuer ? A et B?? Si vous attribuez ? A un masque qui inclut A et B, rien ne fonctionnera, car A n'utilisera pas la passerelle (C) mais fera directement des requ?tes ARP afin d'obtenir l'adresse MAC de sa destination, qui h?las est injoignable directement.

Vous pourriez envisager d'utiliser un mandataire ARP (proxy arp), mais cela ne marchera pas non plus. En effet, un mandataire ARP ne r?pondra ? la source que si la destination et la source se trouvent sur deux interfaces diff?rentes, ce qui n'est pas le cas?!

Vous devrez donc attribuer un masque de sous-r?seau tr?s petit (Win9x autorise 255.255.255.254, alors que sous WinNT il faudra au moins 255.255.255.248), et vous devez vous assurer que les h?tes A et B n'ont pas une adresse r?seau identique.

Exemples?:

En g?n?ral, avec un masque de sous-r?seau de 255.255.255.254, le syst?me fonctionne avec 2 adresses IP en changeant simplement le dernier chiffre, et en s'assurant que si le dernier chiffre de l'un des adresses est paire, le dernier chiffre de l'autre adresse n'est pas le chiffre impair imm?diatement sup?rieur.

Ce sont des contraintes de TCP/IP, mais c'est la seule m?thode permettant d'obtenir un haut niveau de flexibilit?.

Note

Si vous utilisez un point d'acc?s, c'est-?-dire un r?seau en mode Infrastructure, vous n'aurez pas le probl?me de redirection, car tout sera r?solu au niveau liaison de donn?es (presque tous les points d'acc?s se comportent comme des ponts). Mais les points d'acc?s sont chers (un millier de dollars, voire plus)[5] et il est plus ?conomique d'utiliser un Pentium 133 avec 32?Mo de m?moire vive comme routeur, m?me avec 2 cartes ou plus.

Acc?s ? Internet

                               A - - - - - C - - Internet
                                 \       /
                               |   \   /   |
                                     /\
                               |   /    \  |
                                 /       \
                               B - - - - - D

Il existe plusieurs situations?:

R?seaux mixtes?: filaires et sans-fil

                                Internet         
                                       \      
                                        \        E
                                         \     /
                                          \  /       sans-fil
                               A - - - - - C - - F
                                 \       /   \
                               |   \   /   |   \
                      filaire        /\          G                             
                               |   /    \  |
                                 /       \
                               B - - - - - D

Maintenant, C relie deux r?seaux?: sans-fil ? droite et filaire ? gauche.

De plus, il y a un acc?s ? Internet, vous avez donc au total 3 cartes r?seau dans C.

Quels adresses IP attribuer aux h?tes?? Vous avez deux solutions?:

Examinons cette deuxi?me solution plus en d?tails

Par exemple, consid?rez que vous avez un sous-r?seau public en x.y.z.0/24

Les interfaces sont?:

ifconfig eth0 x.y.z.C netmask 255.255.255.255 # filaire
ifconfig eth1 x.y.z.C netmask 255.255.255.255 # sans-fil
ifconfig eth2 x.y.z.C netmask 255.255.255.255 # vers Internet

Les routes statiques pour eth2 sont?:

route add adresse_passerelle dev eth2
route add default gw adresse_passerelle

Ces routes servent ? diriger vers votre passerelle par d?faut toutes les requ?tes vers Internet?: comme vous pouvez le remarquer, vous devez d'abord indiquer ? Linux o? se trouve le routeur, puis de diriger par d?faut les requ?tes vers celui-ci.

Routes statiques sur eth0?:

route add x.y.z.A dev eth0
route add x.y.z.B dev eth0
route add x.y.z.D dev eth0

(Les h?tes A, B et D se trouvent sur le r?seau filaire.)

Routes statiques sur eth1?:

route add x.y.z.E dev eth1
route add x.y.z.F dev eth1
route add x.y.z.G dev eth1

(Les h?tes E, F et G se trouvent sur le r?seau sans-fil.)

Cela vous donnera une tr?s grande souplesse, mais vous devrez d?finir ? la main la configuration relative ? chaque h?te.

Les cartes sans-fil ont une interface similaire ? n'importe quelle autre carte Ethernet, vous devrez donc ajouter dans /etc/conf.modules?:

alias ethx module

options module io=0xAAA irq=I ¡Ä

Apr?s cela, vous pourrez utiliser les commandes ifconfig et route pour configurer votre cartes au niveau IP.

Type de r?seau?: FHSS, Ad-hoc seulement, et avec le protocole propri?taire OpenAir.

Site web?: http://www.komacke.com/distribution.html o? vous devrez t?l?charger la documentation et les pilotes Linux. Les pilotes pour les syst?mes Windows sont disponibles sur http://www.proxim.com.

Les pilotes sont fournis avec un code source ? compiler.

L'utilitaire proxcfg vous permet de modifier les param?tres de la liaison donn?es?:

C'est tout ce que vous devez savoir pour la faire fonctionner correctement.

Pour plus d'information, consultez http://www.hpl.hp.com/personal/Jean_Tourrilhes/Linux/Linux.Wireless.drivers.html#RangeLan2.

Type de r?seau?: FHSS, Ad-hoc seulement pour la Aviator 2.4 et Infrastructure pour la AviatorPro.

Ce sont des cartes PCMCIA, donc vous devrez compiler les sources pcmcia pour pouvoir les utiliser. Le pilote permettant d'utiliser ces cartes est livr? avec les sources PCMCIA (version 3.1.33 minimum) et est inclus dans les noyaux Linux ? partir de la version 2.4.19.

Finalement, pour v?rifier votre configuration avec , donnez ? pc_debug une valeur sup?rieure ? z?ro. Vous verrez dans votre console des messages relatifs ? la liaison donn?es (comme network started lors de la cr?ation d'un nouveau r?seau sans-fil et network joined lors de la jonction avec un r?seau sans-fil existant).

Le fichier /proc/ray_cs peut ?galement vous aider?: si le BSSID qu'il indique est nul, vous ne pourrez recevoir de donn?es d'aucune carte. En effet, le BSSID indique ? quel r?seau vous appartenez.

Pour plus d'informations, consultez http://www.hpl.hp.com/personal/Jean_Tourrilhes/Linux/Linux.Wireless.drivers.html#Raylink

Type de r?seau?: DSSS, Ad-hoc et Infrastructure.

Les produits Lucent sont tr?s professionnels. NdT?: La gamme des produits sans-fil de Lucent a ?t? revendue ? Proxim

Site web?: http://www.lucent.com et http://www.orinoco.net.

Le pilote (orinoco_cs) permettant d'utiliser ces cartes est livr? avec les sources PCMCIA (version 3.1.34 minimum) et est inclus dans le noyaux Linux ? partir de la version 2.4.21.

Alors que les pilotes pr?c?dents ?taient configur?s via des param?tres indiqu?s au module lors de son chargement, la configuration de ce pilote sera r?alis?e via les extensions sans-fil du noyau (wireless extensions). Les extensions sans-fil sont un jeu d'appels syst?mes permettant de communiquer avec les pilotes des cartes r?seaux sans-fil. Les utilitaires permettant d'exploiter ces extensions sont regroup?s dans le paquet wireless-tools. Parmi ceux-ci se trouve la commande iwconfig qui sera sp?cifiquement utilis?e pour la configuration d'une carte (voir http://www.hpl.hp.com/personal/Jean_Tourrilhes/Linux/Tools.html).

Note

Pour utiliser 2 cartes Wavelan avec des configurations diff?rentes sur la m?me machine (par exemple, l'une en mode Ad-hoc et l'autre en mode infrastructure), il suffit d'indiquer dans le fichier de configuration /etc/pcmcia/wireless.opts une configuration pour chaque carte. En effet, la quatri?me partie du motif de s?lection de chaque bloc *,*,*,XX:XX:XX:XX:XX) sert ? sp?cifier ? quelle carte (i.e. ? quelle adresse MAC) cette configuration s'applique. Il suffit donc de remplacer dans chaque cas cette quatri?me composante (XX:XX:XX:XX:XX) par l'adresse MAC de la carte ? laquelle cette configuration s'applique.

Les pilotes pour Lucent peuvent aussi ?tre utilis?s pour les cartes Cabletron http://www.cabletron.com

Pour plus d'information, consultez http://www.hpl.hp.com/personal/Jean_Tourrilhes/Linux/Linux.Wireless.drivers.html#WavelanIEEE.

Type de r?seau?: DSSS, Ad-hoc ou Infrastructure.

YDI vend des cartes tr?s professionnelles avec des antennes, des amplis, et c?tera.

Site web?: http://www.ydi.com. Les pilotes Linux sont disponibles sur?: ftp://ftp.linux-wlan.org/pub/linux-wlan/.

Pour installer?:

Une fois ceci fait, vous pourrez choisir de r?aliser une configuration manuelle de la liaison donn?es en utilisant wlanctl ou une configuration automatique en utilisant les scripts scripts/wlan ou scripts/rc.wlan.

Les param?tres principaux pour un r?glage manuel?:

Pour plus d'information, consultez http://www.hpl.hp.com/personal/Jean_Tourrilhes/Linux/Linux.Wireless.drivers.html#Prism.

Le projet Linux-wlan?;

Le Wireless Howto de Jean Tourrilhes.

Fatamorgana Computers?;

Site web de Lucent?;

Site web de YDI?;

Site web de Siemens.

Le site consacr? au WiFi de l'universit? de Corse?;

Les articles consacr?s aux r?seaux sans fil du site de vulgarisation informatique Comment ?a marche??.