Mise en place d’un réseau WiFi dans un collège

Mise en place d’un réseau WiFi dans un collège.

I-Introduction. 1

II-Présentation du projet. 2

• 
  Présentation de l’existant. 3
  
• 
  Comparaison du coût par rapport au réseau filaire 4
  

• 
  Recherches sur le WiFi. 6
  
1. 
   Mise en place du réseau WiFi. 9
   
   • 
     Type de réseau mis en place. 9
     
   • 
     Mise en place des points d’accès. 11
     
   • 
     Configuration des ordinateurs portables. 12
     
   • 
     Mise en place de la sécurité. 13
     
2. 
   Bilan du projet. 14
   
3. 
   Conclusion. 13
   

Le collège St Joseph de Doué la Fontaine avait pour projet de mettre en place un réseau WiFi. Il s’était donc porté candidat pour être un collège pilote dans ce domaine ainsi que pour voir les résultats d’une utilisation du WiFi dans une école. Si cet essai à Doué la Fontaine était concluant alors le conseil régional donnerait des aides financières aux collèges et écoles primaires de la région. Ceci afin de mettre en place un réseau WiFi et d’aider au frais de maintenance pendant cinq ans. De plus cette installation avait un double intérêt, si cela marchait les collèges et écoles primaires seraient équipés de WiFi. L’entreprise serait quant à elle le fournisseur de chaque école et s’occuperait également de la maintenance nécessaire.

Je présenterai donc les recherches effectuées sur le domaine du WiFi, puis je ferai une présentation de l’existant dans cette ce collège. Enfin je présenterai les phases de la mise en place du réseau dans le collège St Joseph, la mise en place des point d’accès, la configuration des ordinateurs portables et les différentes sécurités qui ont été utilisées et mises en place.

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Le second grand objectif, une fois le réseau mis en place, était d’assurer une très grande sécurité afin d’éviter les intrusions étrangères au collège.

D’un point de vue postes informatiques, nous n’avions que peu de contraintes puisque le collège avait également acheté des ordinateurs portable équipés de carte WiFi PCMcia.

Une autre contrainte consistait à la mise en place de trois points d’accès. Avant même d’arriver sur le lieu avec le technicien le problème de mettre 3 points d’accès s’est fait sentir, et celui-ci n’ayant jamais mis en place cela, il se demandait comment allait-il réagir entre eux.

Enfin nous avions une réelle contrainte de temps. Il fallait que le réseau soit en fonction le jeudi matin pour que les élèves puissent l’utiliser. C’est pourquoi nous avions uniquement ce mercredi pour mettre en place le sans fil. Nous n’avions donc peu de marge d’erreur sans que cela se répercute sur le reste du projet.

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Avant même la mise en place du réseau WiFi, un réseau existait déjà entièrement réalisé en filaire. Il était composé d’un serveur DHCP sous Linux Mandrake 9.2 , d’un serveur contrôleur de domaine sous Windows 2000 Server, toutes les salles étaient équipées d’ordinateurs standards ne nécessitant pas de grosses performances puisque fonctionnant sur Windows 98 et qui ne servaient à faire que de la bureautique. Le collège est équipé de 3 salles informatiques. Avant la mise en place du réseau WiFi chaque salle est assez loin les unes des autres. Le collège souffrant donc d’un manque de mobilité, celui-ci a tout de suite pensé à la solution WiFi.

Voici un plan du réseau existant dans le collège St Joseph :

Pour la mise en place de 15 postes équipés de WiFi et les 3 point d’accès, on atteint un coût avoisinant les 570 €, le filaire pour 15 postes et trois switch qui remplissent les fonctions remplies par le point d’accès en WiFi, on approche tout comme pour le sans fil les 570 €. On se rend ainsi compte que la mise en place d’un réseau sans fil , est aujourd’hui pas beaucoup plus chère que de mettre en place un réseau filaire, c’est pourquoi de nombreuses entreprises montent un réseau sans fil quand il n’existe pas de réseau.

Ainsi après une brève étude du coût mais explicite, nous avons pu en conclure que la mise en place de ce réseau ne serait pas plus coûteuse et la mobilité du WiFi donnant un avantage considérable pour un prix identique.

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Dans un premier temps, nous avions à étudier le réseau pré-existant et vérifier les distances qui pourraientt y avoir entre chaque point d’accès et savoir si les point d’accès choisis et les distances qu’il couvrait était suffisante.

Suite à cela le planning prévoyait donc la mise en place des point d’accès WiFi dans chacune des salles du collège où se trouvaient les postes informatiques.

Enfin une fois cette installation effectuée, nous avions à installer et configurer les cartes PcMcia WiFi des ordinateurs portables.

Enfin une fois ceux-ci configurés, nous faisions des tests pour vérifier si tout le collège était bien couvert par chacun des trois points d’accès.

Les test faits et l’assurance que les points d’accès couvraient tout le collège, nous devions réfléchir aux méthodes pour sécuriser le réseau WiFi et les mettre en place.

Une fois arrivés sur place, nous devions rencontrés le directeur du collège et le responsables du réseau du collège pour pouvoir expliquer la manière dont nous allions faire pour installer ce réseau.

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La norme IEEE 802.11 est en réalité la norme initiale offrant des débits de 1 ou 2 Mbps.

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. La logique

aurait voulu un ordre alphabétique. 80211a pour le moins performant 80211 b, c.. mais non.

Voici un tableau présentant les différentes révisions de la norme 802.11 et leur signification :
802.11a :

Wifi5 La norme 802.11a permet d'obtenir un haut débit (54 Mbps théoriques, 30

Mbps réels). Le norme 802.11a spécifie 8 canaux radio dans la bande de

fréquence des 5 GHz.

La norme 802.11b est la norme la plus répandue actuellement. Elle propose

un débit théorique de 11 Mbps (6 Mbps rééls) avec une portée pouvant

aller jusqu'à 300 mètres dans un environnement dégagé. La plage de

fréquence utilisée est la bande des 2.4 GHz, avec 3 canaux radio

disponibles.

Amélioration de la qualité de service.

La norme 802.11e vise à donner des possibilités en matière de qualité de

service au niveau de la couche liaison de données. Ainsi cette norme a pour

but de définir les besoins des différents paquets en terme de bande passante

et de délai de transmission de telle manière à permettre notamment une

meilleure transmission de la voix et de la vidéo.

802.11f :

Itinérance (roaming)

La norme 802.11f est une recommandation à l'intention des vendeurs de

point d'accès pour une meilleure interopérabilité des produits. Elle propose

le protocole Inter-Access point roaming protocol permettant à un

utilisateur itinérant de changer de point d'accès de façon transparente lors

d'un déplacement, quelles que soient le s marques des points d'accès

présentes dans l'infrastructure réseau.

La norme 802.11g offrira un haut débit (54 Mbps théoriques, 30 Mbps

réels) sur la bande de fréquence des 2.4 GHz. Cette norme vient d'être

validée. La norme 802.11g a une compa tibilité ascendante avec la norme b.

La norme 802.11h vise à rapprocher la norme 802.11 du standard

Européen (HiperLAN 2, d'où le h de 802.11h) et être en conformité avec la

réglementation européenne en matière de fréquence et d'économie d'énergie.

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Les différents modes opératoires :

Mode Ad hoc :

En mode ad hoc, les machines sans fil clientes se connectent les unes aux autres afin de constituer un réseau point à point (peer to peer en anglais), c'est à dire un réseau dans lequel chaque machine joue en même temps de rôle de client et le rôle de point d'accès.

L'ensemble formé par les différentes stations est appelé ensemble de services de base indépendants (en anglais independant basic service set, abrégé en IBSS). Un IBSS est ainsi un réseau sans fil constitué au minimum de deux stations et n'utilisant pas de point d'accès. L'IBSS constitue donc un réseau éphémère permettant à des personnes situées dans une même salle d'échanger des données. Il est identifié par un SSID, comme l'est un ESS en mode infrastructure. Dans un réseau ad hoc, la portée du BSS indépendant est déterminé par la portée de chaque station. Cela signifie que si deux des stations du réseaux sont hors de portée l'une de l'autre, elles ne pourront pas communiquer, même si elles "voient" d'autres stations. En effet, contrairement au mode infrastructure, le mode ad hoc ne propose pas de système de distribution capable de transmettre les trames d'une station à une autre. Ainsi un IBSS est par définition un réseau sans fil restreint.

En mode ad hoc, les machines sans fil clientes se connectent les unes aux autres afin de constituer un réseau point à point (peer to peer en anglais), c'est-àdire un réseau dans lequel chaque machine joue en même temps de rôle de client et le rôle de point d'accès. L'ensemble formé par les différentes stations est appelé ensemble de services de base indépendants (en anglais independant basic service set, abrégé en IBSS). Un IBSS est ainsi un réseau sans fil constitué au minimum de deux stations et n'utilisant pas de point d'accès. L'IBSS constitue donc un réseau éphémère permettant à des personnes situées dans une même salle d'échanger des données. Il est identifié par un SSID, comme l'est un ESS en mode infrastructure. Dans un réseau ad hoc, la portée du BSS indépendant est déterminé par la portée de chaque station. Cela signifie que si deux des stations du réseaux sont hors de portée l'une de l'autre, elles ne pourront pas communiquer, même si elles "voient" d'autres stations. En effet, contrairement au mode infrastructure, le mode ad hoc ne propose pas de système de distribution capable de transmettre les trames d'une station à une autre. Ainsi un IBSS est par définition un réseau sans fil restreint.

Lors de l'entrée d'une station dans une cellule, celle-ci diffuse sur chaque canal un requête de sondage (probe request) contenant l'ESSID pour lequel elle est configurée ainsi que les débits que son adaptateur sans fil supporte. Si aucun ESSID n'est configuré, la station écoute le réseau à la recherche d'un SSID. En effet chaque point d'accès diffuse régulièrement (à raison d'un envoi toutes les 0.1 secondes environ) une trame balise (nommée beacon en anglais) donnant des informations sur son BSSID, ses caractéristiques et éventuellement son ESSID. L'ESSID est automatiquement diffusé par défaut, mais il est possible (et recommandé) de désactiver cette option. A chaque requête de sondage reçue, le point d'accès vérifie l'ESSID et la demande de débit présents dans la trame balise. Si l'ESSID correspond à celui du point d'accès, ce dernier envoie une réponse contenant des informations sur sa charge et des données de synchronisation. La station recevant la réponse peut ainsi constater la qualité du signal émis par le point d'accès afin de juger de la distance à laquelle il se situe. En effet d'une manière générale, plus un point d'accès est proche, meilleur est le débit. Une station se trouvant à la portée de plusieurs points d'accès (possédant bien évidemment le même SSID) pourra ainsi choisir le point d'accès offrant le meilleur compromis de débit et de charge.
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Les hotspots :

Un hotspot est une bornes d'accès Wi-Fi installée dans les lieux publics et de passage, donnant accès à un réseau métropolitain privé ou public. Les métiers des services et de la restauration ne s'y sont pas trompés et l'intérêt pour les hotspots va grandissant pour attirer une clientèle de consommateurs technophiles. Il est même question de transformer les antiques taxiphones des bars en hotspots. Aux États-Unis et en Grande Bretagne, les hot spots se multiplient, notamment dans les aéroports, les gares, les hôtels, les centres de congrès, ainsi que dans les entreprises en France, où l'on recense quelque 80 hotspots publics, de nombreux projets voient le jour depuis quelques mois Une étude de l'institut IDC/Orange menée en décembre 2002 prévoit que d'ici 2005, 20 % des accès aux systèmes d'information des entreprises se feront via des connexions sans fil. Cependant, beaucoup de questions restent encore en suspens comme la sécurité, la gestion du roaming (maintien de la connexion d'un point d'accès à un autre, voire d'un opérateur à un autre), la saturation des fréquences, les problèmes de réglementation.

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III- Mise en place du réseau WiFi.

1. 
   Type de réseau WiFi installé.
   

En mode infrastructure chaque station se connecte à un point d’accès via une liaison sans fil. L’ensemble formé par les point d’accès et les station reliées à celui –ci est appelé un BSS ( Basic Service Set) ou une cellule. Chaque BSS est identifié par un login de 6 octets soient codés sur 48 bits. Dans le mode infrastructure, l’identifiant correspond à l’adresse MAC du point d’accès. Il s’agit en général du mode par défaut des cartes 802.11b.

Il est également possible de relier plusieurs points d’accès entre eux en créant par la même occasion un ensemble de services étendus (ESS). Le système de distribution peut aussi bien être filaire, qu’un câble entre les deux points d’accès ou encore un réseau sans fil. Un ESS est repéré par un ESSID ou login ESS de 32 caractères ASCII servant de nom de réseau.

Déjà avec cet ESSID, une première sécurité s’était mise en place d’elle-même puisqu’il faut connaître le mot de passe ESSID pour pouvoir rentrer sur le réseau.

Une station se trouvant dans une cellule est capable de trouver seule quel point d’accès offre la meilleure connexion possible.

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Ce mode de réseau WiFi nous convenait complètement et était le seul possible à envisager car l’autre mode Ad Hoc était moins facilement imaginable car celui-ci ne peut gérer les points d’accès et n’est utile qu’avec une liaison poste à poste.
Selon la mise en place du réseau WiFi voici la nouvelle image définie du réseau que nous avions mise en place :

Suite à la mise en place du mode infrastructure, il nous est donc apparu qu’aucun changement n’était nécessaire pour la mise en place du réseau WiFi. Nous avions juste à brancher les points d’accès et les configurer dans chacune des salles informatiques.

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2) Mise en place des points d’accès.

Parfois appelé borne sans fil ou AP (Access point) il permet de donner un accès au réseau filaire aux différentes stations avoisinantes équipées de cartes WiFi. Ce Hub est l’élément nécessaire pour déployer un réseau sans fil en mode infrastructure. Certains modèles proposent des fonctions de modem ADSL et possède une ou plusieurs fonctions (routeur, firewall, …).

Dans notre cas les point d’accès étaient des points d’accès BeWan WiFi AP54 spécialiste du matériel réseau et notamment dans la norme WiFi ou 802.11.



La mise en place ces points d’accès fut en effet beaucoup plus simple que prévu.

Tout d’abord nous les avions branchés au commutateur de chaque salle. Ainsi, ceux ci étaient totalement intégrés à en quelque sorte les sous réseaux créés par chacune des salles. Nous avions ensuite plus qu’une configuration manuelle à faire à l’aide du logiciel fourni avec le point d’accès.

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3) Configuration des ordinateurs portables :

Le collège avait également décidé de faire l’acquisition d’ordinateurs portables.

Les configurations achetées étaient assez banales puisqu’il s’agissait d’un portable de marque Toshiba équipé d’un processeur Intel Pentium4 2.8 GHz, de 256 Mo DDRam, ainsi que de cartes réseau traditionnelles mais pas équipées de carte réseau intégré WiFi, c’est pourquoi l’ajout de carte WiFi PcMcia dans chacun des portables était nécessaire. Donc nous avions ainsi 15 ordinateurs portables dans lesquels il fallait installer une carte WiFi PcMcia et la configurer ensuite.

L’installation ne nécessitait pas de compétences particulières, il suffisait d’insérer la carte PcMcia dans l’emplacement réservé et une fois sous Windows, quand le nouveau matériel est détecté, il suffisait d’installer les pilotes fournis avec la carte.

Une fois les pilotes installés, il fallait également installer le logiciel de prise en charge qui permet de capter un signal et il s’agit de ce logiciel qu’il fallait configurer et qui demandait un peu plus de travail lors de la première configuration.

Pour cela, il n’y avait aucune adresse IP à entrer puisque le serveur DHCP les allouait seul en fait il s’agissait simplement de lancer une recherche de signal émis par un point d’accès en utilisant le logiciel qui avait été installé précédemment. Une fois le signal capté, la station se basait sur le point d’accès et le serveur DHCP allouait automatiquement l’adresse au portable.

Cette manière de procédé était ainsi la plus simple possible, et ainsi on évitait les risques de mauvaises manipulations de la part des élèves car ceux-ci n’avait rien à régler, tout s’effectuait tout seul. Pour finir nous avions même automatiser la recherche du signal qui se mettait seule en marche au démarrage de l’ordinateur portable. Ainsi la configuration était complètement automatisée. La prochaine étape de notre mise en place du réseau WiFi était la vérification de la zone couverte par les points d’accès.
Pour cela nous avions chacun pris un portable et chacun notre tour nous passions d’un point d’accès à un autre tout en vérifiant la puissance du signal et donc la connexion au réseau. La jonction se faisait bien le point d’accès plus proche offrant un meilleur signal prenait l’avantage sur l’autre et ainsi de suite pour chacun des trois points d’accès.

Ensuite nous devions vérifier si le signal était émis dans tout le collège quelque soit l’endroit où l’on se trouvait. Ceci se déroula bien et il n’y eu aucun problème de ce coté la non plus. Tout ce que nous avions prévu se réalisait sans problème. Aucun problème n’était survenu et nous étions dans les temps nous étions sur à présent de finir l’installation complète du réseau d’ici la fin de la journée.

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3) Mise en place de la sécurité.

La dernière partie de notre travail consistait à sécuriser tout le réseau. Pour cela une recherche des différents moyens de sécuriser un réseau sans fil avait été effectuée précédemment.

Il en est ressortit les méthodes suivantes :

• 
  La première chose à laquelle il faut faire attention lors d’un montage d’un réseau WiFi avec des points d’accès c’est de faire attention à l’emplacement de ceux-ci. En effet, si ceux ci sont trop vers les extérieurs du collège et bien la zone de couverture du point d’accès pourrait dépasser les limites géographiques du collège. D’où l’utilité de plus centraliser les point d’accès. Mais dans notre cas il fallait respecter la mise en place du réseau filaire et se baser essentiellement dessus sans trop de possibilité de modification, c’est pourquoi, les points d’accès ont été le plus centralisés possible.
  
• 
  La deuxième sécurité était d’éviter les valeurs par défaut qui sont mise par les point d’accès. Mais les paramètres par défaut sont basés sur une sécurité minimale, c’est pourquoi il est conseiller de les changer, ce que nous avons fait. Il est même conseillé dans des grandes entreprises aux données très sensibles de changer le SSID des points d’accès tous les jours si possible.
  

• 
  Une méthode assez couramment employée est la méthode du cryptage WEP, en effet l’utilisation de la clé de cryptage WEP, déjà à la base est un moyen de sécuriser son réseau de meilleure façon. En effet le cryptage des clés est plus sécurisant, mais il vaut mieux là encore, changer les valeurs par défaut puisque celles-ci sont cryptées de base sur 64 bits en les cryptant sur 128 bits la difficulté de la déchiffrer est d’autant plus complexe. Cette sécurité a également été appliquée dans ce collège.
  

• 
  Le filtrage des adresses MAC est là encore un moyen de stopper et de savoir qui est autorisé à entrer dans le réseau. Il suffit pour cela de rentrer quelles adresses MAC pourront se connecter au réseau. Cette sécurité n’a pas été mise en place car le problème vient du fait de l’arrivée d’une personne extérieure au collège et qui a besoin de pénétrer dans le réseau ne peut pas tant que son adresse MAC n’est pas inscrite dans le point d’accès, cette méthode est de ce fait quelque peu contraignante.
  

• 
  La mise en place d’un VPN a aussi été envisagée pour réduire les risque de pénétration dans le réseau d’intrus. Mais cette solution n’a pas été plus creusée par fait d’une réelle utilité.
  

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  Nous avons également proposé au collège et notamment au responsable informatique un changement de type d’adressage des IP. En effet les IP données dynamiquement par le serveur DHCP sont données aussi dynamiquement aux postes situés en dehors du collège, c’est pourquoi une mise en place d’adressage IP fixe serait plus sécurisant. Malgré tout le responsable a préféré rester au DHCP pour le moment notamment grâce à la réelle automatisation du DHCP qui évite ainsi d ‘avoir à gérer trop d’éléments.
  

- On peut aussi installer un firewall comme si le point d'accès était une connexion internet. Ce firewall peut être le serveur IPsec (VPN) des clients sans fils.

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IV- Bilan du projet.

Actuellement le collège fonctionne sur la même base de réseau WiFi et n’a pas encore changer le DHCP par une allocation des adresses IP fixes.

Les choix qui ont été opérés ont donc été très intéressants autant d’un point de vue mise en place du réseau qu’après sur la sécurité. Notre choix de ne pas modifier le réseau filaire pré existant et de se baser dessus était un bon choix je pense car celui-ci avait déjà une bonne base et était déjà bien géré par le serveur DHCP tout fonctionnait bien donc cela n’aurai servi à rien de refaire le réseau existant. Dans ce collège, il reste à voir l’utilisation d’un service avec IP fixes notamment pour améliorer la sécurité un peu plus dans ce collège. Le gros risque du WiFi réside en cela que les ondes n’ont pas de barrières, elles ne s’arrêtent que lorsque le signal n’est plus assez fort pour émettre.

Les quelques regrets et critiques faite au demandeur sont surtout basée sur un manque de volonté de mettre en place des nouveaux système et surtout ces IP fixes. Mais la personne n’a pas à la base de formation d’administrateur réseau donc cela peut également se comprendre.

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V- Conclusion.

A la fin de la journée l’objectif de finir la mise en place du réseau, le faire fonctionner et vérifier si tout marchait ainsi que de le sécuriser, tout était fait et fonctionnait parfaitement. Aucun retard n’avait été pris et aucun problème majeur n’a été rencontré. Il ne restait plus qu’à espérer que dans un futur le plus proche possible cet installation serve d’exemple pour d’autre collèges et lycées de la région.

L’intérêt professionnel que j’ai retiré de cette mise en place de réseau vient finalement du fait que je ne connaissais pas vraiment le WiFi. Toutes les recherches effectuées sur les coûts et la sécurité notamment m’ont permis d’élargir mes connaissances au sans fil qui est maintenant pour moi un des réseaux les plus intéressants à mettre en place, et offrant vraiment un réelle mobilité d’où sûrement son développement de plus en plus présent dans les lieux publics comme les trains, les gares, les aéroports, ou encor certains hôtels.

De plus la mise en place de ce réseau m’a démontrer l’intérêt que j’ai à porter au WiFi même chez le particulier et la perspective de mettre en place un réseau sans fil dans un domicile est très présentes, de part notamment aux configurations des maisons comme notamment les étages et les difficultés engendrées par le filaire pour atteindre ceux-ci.