Le sans-fil
Le WiFi fonctionne en utilisant des ondes radio pour transmettre des informations entre des dispositifs et un routeur sans fil.
Ces ondes radio sont similaires à celles utilisées pour la radio ou la télévision, mais à une fréquence spécifique destinée à l'utilisation des données numériques.
Les fréquences principales utilisées sont 2,4 GHz et 5 GHz.
Lorsque vous regardez une vidéo sur votre smartphone via le WiFi, les données de la vidéo sont envoyées sous forme de signaux radio depuis votre routeur jusqu'à votre téléphone, et ce dernier les décode pour jouer la vidéo.
Modulation des signaux
Pour transmettre des données efficacement, le WiFi utilise des techniques de modulation pour encoder les données sur les ondes radio.
La modulation détermine comment les bits de données (les 0 et les 1) sont convertis en signaux radio.
Une méthode courante de modulation utilisée par le WiFi est la modulation par déplacement de phase (PSK).
Si le signal doit transmettre un '1', l'onde radio peut être modifiée pour avoir une phase haute à un moment précis; pour un '0', elle peut avoir une phase basse.
Protocoles et standards
Le WiFi est régi par des normes internationales, notamment celles établies par l'IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers) sous la norme 802.11.
Il existe plusieurs versions de cette norme, comme 802.11a, 802.11b, 802.11g, 802.11n, et 802.11ac, qui diffèrent en termes de vitesse, portée et fréquence.
Les anciens appareils peuvent utiliser 802.11b ou 802.11g, qui offrent des vitesses de connexion plus basses, tandis que les appareils plus récents utilisent souvent 802.11ac, qui permet des vitesses beaucoup plus rapides.
802.11b (WiFi 1)
Fréquence : 2.4 GHz
Vitesse maximale : 11 Mbps
Meilleure portée mais plus sensible aux interférences
802.11a (WiFi 2)
Fréquence : 5 GHz
Vitesse maximale : 54 Mbps
Portée plus courte en raison de la fréquence plus élevée
802.11g (WiFi 3)
Fréquence : 2.4 GHz
Vitesse maximale : 54 Mbps
Compatible avec 802.11b
802.11n (WiFi 4)
Fréquence : 2.4 GHz et 5 GHz
Vitesse maximale : 600 Mbps
Introduit le MIMO (Multiple Input Multiple Output) pour augmenter le débit et la portée
802.11ac (WiFi 5)
Fréquence : 5 GHz
Vitesse maximale : plusieurs Gbps
Utilise le MU-MIMO (Multi-User MIMO) et des canaux plus larges pour augmenter le débit
802.11ax (WiFi 6/6E)
Fréquence : 2.4 GHz et 5 GHz
Vitesse maximale : plus rapide que 802.11ac, supporte plusieurs Gbps
Amélioration de l'efficacité du spectre, meilleure gestion des environnements très denses
802.11be (WiFi 7)
Fréquence : 2.4 GHz, 5 GHz, et 6 GHz
Vitesse maximale : visant à surpasser 30 Gbps
Introduit des innovations comme l'utilisation de canaux de 320 MHz, le MIMO amélioré, et une meilleure gestion des ressources spectrales
Interférences et performance
Le WiFi peut être affecté par des interférences provenant d'autres dispositifs électroniques qui utilisent des fréquences radio similaires, comme des micro-ondes ou d'autres réseaux WiFi.
La performance peut également être affectée par la distance entre le dispositif et le routeur, ainsi que par les obstacles physiques comme les murs.
Canaux
Les canaux WiFi sont des segments de la bande de fréquences utilisés pour la communication entre les appareils sans fil et les routeurs ou points d'accès. Le concept des canaux est essentiel pour comprendre comment fonctionne le WiFi, car il permet de réduire les interférences et d'améliorer la qualité du signal dans les environnements où de nombreux réseaux sans fil coexistent. Les canaux WiFi sont répartis en deux principales bandes de fréquences : 2.4 GHz et 5 GHz.
Canaux WiFi 2.4 GHz
La bande de 2.4 GHz est la plus ancienne et la plus commune pour les réseaux WiFi.
Elle est divisée en 14 canaux espacés de 5 MHz, commençant à 2.412 GHz et allant jusqu'à 2.484 GHz. Cependant, seuls les canaux 1 à 11 sont généralement utilisés aux États-Unis, avec les canaux 1, 6 et 11 étant les plus populaires car ils ne se chevauchent pas. Cela signifie que leurs spectres de fréquence sont suffisamment éloignés pour minimiser les interférences entre eux.
La largeur du canal standard est de 20 MHz, mais il peut y avoir des chevauchements entre les canaux adjacents, ce qui peut causer des interférences et réduire les performances du réseau.
Canaux WiFi 5 GHz
La bande de 5 GHz offre plus de canaux que la bande de 2.4 GHz, et ils ne se chevauchent pas si on les configure correctement.
Cette bande est moins encombrée et moins sujette aux interférences de dispositifs comme les micro-ondes ou les téléphones sans fil.
Dans la bande de 5 GHz, les canaux sont généralement espacés de 20 MHz et numérotés de 36 à 165. Cette bande permet également l'utilisation de canaux plus larges de 40 MHz, 80 MHz et même 160 MHz, ce qui peut significativement augmenter la vitesse de transmission des données.
La sélection appropriée des canaux peut grandement influencer la qualité et la stabilité de votre connexion WiFi.
Utiliser un canal surchargé ou sujet aux interférences peut entraîner une connexion lente et instable.
Des outils d'analyse WiFi, tels que Wi-Fi Analyzer pour Android ou inSSIDer pour Windows, peuvent aider à identifier les canaux les moins encombrés dans votre environnement, vous permettant ainsi de choisir le canal optimal pour votre réseau.
Canaux DFS
DFS est une fonctionnalité de la bande de 5 GHz qui permet aux dispositifs WiFi de partager les bandes de fréquence utilisées également par les radars météorologiques et d'autres systèmes de communication sensibles.
Fonctionnement du DFS
Le DFS est conçu pour détecter automatiquement les signaux des radars dans la bande de fréquences de 5 GHz.
Si un signal radar est détecté sur un canal actuellement utilisé par un réseau WiFi, le DFS oblige le point d'accès (ou routeur) à changer automatiquement de canal pour éviter toute interférence avec le radar.
Cette transition se fait normalement sans que l'utilisateur ne s'en aperçoive.
Raisons d'utiliser DFS
L'utilisation de canaux DFS permet d'accéder à plus de spectre sur la bande de 5 GHz, ce qui peut réduire la congestion, particulièrement dans les zones où de nombreux réseaux WiFi coexistent.
Cela permet potentiellement d'améliorer la performance du réseau grâce à des canaux moins encombrés et à la possibilité d'utiliser des canaux plus larges (par exemple, 40 MHz, 80 MHz ou 160 MHz).
Sécurité
Les réseaux WiFi sont organisés en utilisant un identifiant appelé SSID (Service Set Identifier).
Chaque réseau WiFi a un SSID unique qui aide les dispositifs à identifier et à se connecter au réseau correct.
Pour sécuriser la transmission des données, les réseaux WiFi utilisent des protocoles de chiffrement comme WEP, WPA, ou WPA2.
Exemple : Quand vous configurez un nouveau routeur WiFi, vous donnez un nom à votre réseau (le SSID), comme "Maison123".
Vous configurez également un mot de passe pour protéger l'accès au réseau.
Lorsqu'un appareil tente de se connecter à "Maison123", il doit fournir le mot de passe correct pour établir une connexion sécurisée.
WEP (Wired Equivalent Privacy)
Introduit en 1997.
Conçu pour offrir une sécurité comparable à celle d'un réseau câblé.
Utilise un chiffrement à clé fixe de 40 bits ou 104 bits.
Considéré aujourd'hui comme obsolète et vulnérable en raison de faiblesses structurelles dans son algorithme de chiffrement.
WPA (Wi-Fi Protected Access)
Lancé en 2003 pour pallier les faiblesses du WEP.
Utilise le TKIP (Temporal Key Integrity Protocol) pour le chiffrement, qui était plus sécurisé que le WEP.
Comprend une fonction d'authentification qui peut être basée sur un serveur ou sur une clé pré-partagée (PSK).
WPA2 (Wi-Fi Protected Access 2)
Publié en 2004, il est devenu obligatoire pour tous les nouveaux dispositifs certifiés Wi-Fi à partir de 2006.
Remplace le TKIP par l'AES (Advanced Encryption Standard), considérablement plus sûr.
Propose deux modes : WPA2-Personal (PSK) et WPA2-Enterprise (utilise un serveur RADIUS pour l'authentification).
WPA3 (Wi-Fi Protected Access 3)
Introduit en 2018, c'est la norme de sécurité la plus récente et la plus avancée.
Améliore la protection contre les attaques de type offline et de réutilisation de clé, qui étaient des vulnérabilités dans les versions précédentes.
Utilise un chiffrement individuel plus robuste pour les réseaux ouverts.
Introduit une méthode d'établissement de clé plus sécurisée appelée SAE (Simultaneous Authentication of Equals), qui remplace le PSK.
WPA3-Enterprise
Version améliorée de WPA3 pour les environnements professionnels.
Offre des niveaux de sécurité supplémentaires et des options de chiffrement avancées, adaptées pour une protection contre les menaces modernes.
En plus des protocoles de chiffrement et d'authentification, des fonctionnalités telles que le filtrage d'adresses MAC, la dissimulation du SSID (nom du réseau), et l'isolation des clients (VLAN ou réseau d'invités) peuvent être utilisées pour renforcer la sécurité des réseaux WiFi.
Mode de WiFi
Les modes WiFi définissent la manière dont les appareils communiquent sur un réseau sans fil. Chaque mode est adapté à un type spécifique de communication ou de fonctionnalité réseau. Voici quelques-uns des modes WiFi les plus courants :
Mode AP (Access Point)
C'est le mode le plus couramment utilisé pour les routeurs et les points d'accès WiFi.
Dans ce mode, l'appareil agit comme un hub central auquel les autres appareils WiFi (clients) se connectent pour accéder à Internet ou au réseau local.
Le point d'accès gère la distribution des adresses IP aux clients via DHCP, sécurise les transmissions avec des protocoles de chiffrement, et peut offrir d'autres fonctionnalités de réseau comme des pare-feux ou le contrôle parental.
Mode Station
Également appelé mode client. Dans ce mode, un appareil se connecte à un point d'accès WiFi existant.
C'est le mode utilisé par la plupart des appareils comme les smartphones, les ordinateurs portables et les tablettes lorsqu'ils se connectent à un réseau WiFi.
Le dispositif en mode station peut utiliser les services du réseau auquel il est connecté, mais ne fonctionne pas lui-même comme un point d'accès.
Mode Bridge (Pont)
Ce mode est utilisé pour connecter deux réseaux distincts comme s'ils étaient un seul réseau.
Il peut être utilisé pour étendre la portée d'un réseau WiFi existant ou pour connecter des segments de réseau câblé via WiFi.
Les appareils en mode bridge transparent transmettent les paquets entre deux réseaux sans les modifier, ce qui permet une intégration transparente des réseaux.
Mode Repeater (Répéteur)
Le mode répéteur est utilisé pour étendre la couverture d'un réseau WiFi existant.
L'appareil en mode répéteur reçoit le signal WiFi d'un point d'accès et le retransmet pour augmenter la portée du signal.
Cette configuration peut être utile dans les grandes maisons ou les bâtiments où le signal du point d'accès principal ne couvre pas toutes les zones efficacement.
Mode Ad-Hoc
Dans un réseau ad-hoc, les appareils se connectent directement les uns aux autres sans passer par un point d'accès central.
Ce mode peut être utilisé pour des connexions rapides entre deux appareils ou pour un petit réseau temporaire.
Les réseaux ad-hoc ne sont pas aussi courants que les autres configurations en raison de leur portée limitée et de leur manque de fonctionnalités avancées.
Mode Mesh (Maillage)
Dans les réseaux maillés, plusieurs points d'accès travaillent ensemble pour former un réseau unique et cohérent.
Les appareils dans un réseau maillé peuvent communiquer entre eux pour choisir le meilleur chemin pour le transfert des données, améliorant ainsi la couverture et la fiabilité du réseau.
Ce mode est particulièrement utile dans les environnements complexes où un seul point d'accès ne suffirait pas.