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Chapitre 4
Couche Liaison : Principes et protocoles
Support pour les 1ère année LFIG, ECOM, TSI
2016 - 2017
ESEN
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Introduction
• Cette couche doit assurer une transmission exemptée d'erreurs sur un canal de communication.
• Les données sont fractionnées en trames.
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Description
• La couche liaison récupère des paquets de la couche réseau.
• Pour chaque paquet, elle construit une (ou plusieurs) trame(s).
• La couche liaison envoie chaque trame à la couche physique.
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Description
couche réseau
couche liaison
couche physique
couche réseau
couche liaison
couche physique
paquet
trame
bits
paquet
trame
Emetteur Récepteur
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Services offerts
• Gestion (délimitation) de trames
• Contrôle (détection et correction) d’erreurs
• Contrôle de flux
• Contrôle d'accès à un canal partagé (MAC)
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Délimitation de trames
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Délimitation des trames
• Il existe trois méthodes :– Compter les caractères
– Utiliser des champs délimiteurs de trame• Ils se situent en début et en fin de trame
• Des bits (ou caractères) de transparence sont nécessaires
– Violer le codage normalement utilisé dans la couche physique
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Compter les caractères
• On utilise un champ dans l'en-tête de la trame pour indiquer le nombre de caractères de la trame
• Problème : si la valeur du champ est modifiée au cours de la transmission
• Méthode rarement utilisée seule
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Exemple
‘S’ ‘P’‘U’ 03 ‘L’‘R’‘E’ ‘E’ ‘C’06 ‘R’ ‘S’‘U’‘O’06
Trames émises
Trames reçues
‘S’ ‘P’‘U’ 04 ‘L’‘R’‘E’ ‘E’ 4306 ‘R’ ‘S’‘U’‘O’06
code ASCII de ‘C’
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Utiliser des délimiteurs
• Un fanion (délimiteur) est placé :– au début de chaque trame
– à la fin de chaque trame (en fait, au début de la suivante)
• Un fanion (flag) = séquence particulière de bits
• Des bits de transparence sont alors nécessaires pour qu’une séquence binaire dans la trame ne corresponde accidentellement au fanion.
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Exemple
• Fanion : 01111110
• Bit de transparence : 0 inséré après toute séquence de cinq 1 successifs dans la trame.
• Technique utilisée dans :– HDLC
– PPP
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Exemple
01111110 01111110
01011001111110
Données :
Trame :
010110011111010
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Utiliser des fanions
• Avantages– permet toujours de retrouver la synchronisation
– permet l'envoi de trames de tailles quelconques
– technique la plus simple
• Cette technique est utilisée également en considérant des caractères de délimitation et des caractères de transparence.
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Détection et correction d’erreurs
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Transmission d’information
canal
émetteur récepteur
bruit
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Causes d’erreurs sur un canal
• Perturbations et imperfections des supports de transmission déformations des signaux ⇒transmis erreurs sur les données binaires ⇒reçues (0 au lieu de 1 ou viceversa).
• Nécessité d'un mécanisme de contrôle et de vérification de validité des séquences binaires transmises
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Taux d’erreur sur un canal
• 10-9 pour les réseaux locaux
• 10-5 pour le RTC
• taux élevé pour la téléphonie sans fil
émis bits de nombre
erronés bits de nombreerreurd'taux
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Deux stratégies possibles
La destination peut :
• détecter les erreurs, puis demander une retransmission– code détecteurs d’erreurs
• détecter et corriger les erreurs– codes correcteurs d’erreur
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Principe des codes
• Exploiter la redondance d’informations
- ajouter à chaque bloc de données à émettre des bits supplémentaires (redondants), qui sont calculés en fonction de ces données.
- Le récepteur refait le même calcul sur les données reçues et compare le résultat avec les bits rajoutés par l‘émetteur pour vérifier s'il y avait eu des erreurs de transmission.
• Corriger est plus difficile que détecter plus de bits de contrôle
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Mot de code
d bits de données
+
c bits de contrôle
=
n bits d’information (à transmettre)
Un tel mot de n bits est appelé un mot de code
Codes de parité verticale (Vertical Redundancy Check)
• A chaque bloc de bits (7 ou 8) est ajouté un bit de parité : bit de contrôle.
• Si le nombre de bits ‘ 1’ dans le bloc est pair, le bit de contrôle = 0, sinon, il est égal à 1.
• Simple mais, peu efficace. Ne peut pas détecter deux erreurs simultanément.
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Code de parité longitudinale (Longitudinal Redondancy Code)
LRC• Méthode des bandes magnétiques
Principe :
• Additionner les caractères constituant un enregistrement.
• Rajouter à chaque colonne représentant une suite de bits de même rang un bit de parité.
• Effectuer cette opération même sur le rang des bits de parité.
=> Le caractère supplémentaire obtenu est appelé LRC.
• L’utilisation du VRC et du LRC simultanément permet de détecter plus d’erreurs et d’en corriger parfois.
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Contrôle par redondance cyclique (CRC)
23
Contrôle par redondance cyclique (CRC)
24TéléInformatique - Dr. I. CHAHBI
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Sous-couche MAC
• Cette sous-couche a pour rôle de :– gérer l’accès au support physique car il s’agit
d’une liaison multipoint,– structurer les bits d’information en trames (dites
MAC),– gérer les adresses physiques (dites MAC) des
cartes réseaux.
• Elle est indépendante du média : câble cuivre, fibre optique, onde hertzienne …
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802.2
802.3
Application
Présentation
Session
Transport
Réseau
Liaison
Physique
Couche de contrôleLLC
Couche de contrôled’accès au Medium
Couche physique
unité de raccordement
MEDIUM
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Adressage physique
• Dans le cas d’une liaison multipoint, il est nécessaire de disposer d’une adresse physique pour chaque machine.
A B C D
Adresse de A ? Adresse de B ? Adresse de C ? Adresse de D ?
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Adresse MAC
• Les réseaux Ethernet, Token Ring et FDDI utilisent le même type d’adressage : l’adressage MAC.
• Cette adresse (sur 48 bits) permet d’identifier de manière unique un nœud dans le monde.
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Format d’une adresse MAC
• I/G (Individual/Group) – si le bit est à 0 alors l’adresse spécifie une machine
unique (et non un groupe).
• U/L (Universal/Local) – si le bit est à 0 alors l’adresse est universelle et respecte
le format de l’IEEE.
I/G Adresse Constructeur Sous-adresseU/L
22 bits1 bit 24 bits
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Adresse Constructeur
• Une adresse universelle est attribuée par l’IEEE à chaque constructeur.
Constructeur Adresse (3 octets)
Cisco 00000C
3Com 0000D8, 0020AF, 02608C, 080002
Intel 00AA00
IBM 08005A
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Types d’adressage
• Adresse pour la diffusion générale (broadcasting) : tous les bits à 1
• Adresse pour la diffusion restreinte (multicasting) : bit I/G à 1
• Adresse correspondant à un unique destinataire (unicasting) : bit I/G à 0
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Format des trames Ethernet
Préambule DonnéesSFD Adr. MAC dst Adr. MAC src long PAD FCS
6 octets 2 octets 4 octetsn octets
10101010101010101010101010101010101010101010101010101010 10101011
7 octets 1 octet
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Champs de la trame
• Préambule : sert à synchroniser le récepteur.• SFD (Start Frame delimiter) : délimiteur.• Longueur : nombre d’octets du champ Données.• Données : informations provenant de la sous-couche
LLC. La longueur de ce champ est comprise entre 0 et 1500 octets.
• Bourrage (PAD) : octets de bourrage sans signification, insérés si la longueur du champ Données est insuffisante (inférieure à 46 octets).
• FCS : champ pour la détection d’erreurs.
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Format des trames HDLC
01111110 Adresse Commande 01111110Données FCS
8 bits 16 bitsn bits
Fanion
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Champs de la trame
• Fanions : délimiteurs de trame• Adresse : champ sous-utilisé dans Transpac (liaison
point à point)• Commande : voir plus loin• Données : une suite de bits généralement groupée en
octets (128 à 512 pour Transpac)• FCS (Frame Check Sequence) : séquence de
détection d’erreurs égale au reste de la division du polynôme associé aux différents champs de la trame par X16 + x12 + x5 + 1 (dans l’avis V41).
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Types de trames
• Trois types de trames sont utilisées :– trames I (Information) : données à transmettre,
– trames S (Supervisory) : gestion des erreurs et du flux,
– trames U (Unnumbered) : établissement et libération de la liaison.
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Champ Commande
0 1Trame S
N(R) SP/F
1 1Trame U
M MP/F
0Trame I
N(R) N(S)P/F
07
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Trame I
• N(S) correspond au numéro, modulo 8, de la trame émise (Sent Frame).
• N(R) représente un acquittement « collectif » en indiquant le numéro de la prochaine trame attendue (Requested Frame).
• P/F signifie (entre autres) :– P (Poll) si station primaire. P/F à 1 indique qu’un
acquittement immédiat est demandé. – F (Final) si station secondaire. P/F à 1 indique une fin
de transmission.
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Trame S
• Le champ S possède 4 valeurs :– 00 signifie RR (Receiver Ready) : prêt à recevoir de
nouvelles trames.
– 01 signifie RNR (Receiver Not Ready) : pas prêt à recevoir de nouvelles trames.
– 10 signifie REJ (Reject) : demande la retransmission des trames de numéro supérieur à N(R).
– 11 signifie SREJ (Selctif Reject) : demande la retransmission de la trame de numéro N(R).
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Trame U
• Le champ M possède 32 valeurs dont :– 00111 signifie SABM (Set Asynchronous
Balanced Mode) : établit une liaison en mode équilibré LAPB.
– 01000 signifie DISC (Disconnected) : demande de déconnexion.
– 01100 signifie UA (Unnumbered Acknowledgement) : acquitte une trame non numérotée.
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Exemple d’échange
SABM, PUA, F
0,0,PRR,1,F
1,0
2,0,PSREJ,2,F
2,0,P0,3,F
1,3,PRR,2,F
DISC,PUA,F
Station A Station B