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7 - Chapitre 7 Couche liaison de donnes1 / 9

7,0 Prsentation

7,0,1 Prsentation

Rappel

La couche application fournit une interface lutilisateur.

La couche transport a pour fonction de diviser et de grer les communications entre les

processus sexcutant sur les deux systmes dextrmit.

Les protocoles de couche rseau organisent les donnes de communication de sorte quelles

puissent voyager travers les inter-rseaux de lhte source vers un hte de destination.

Les paquets de couche rseau ne savent pas accder aux supports physiques

Rle de la couche Liaison de donnes : prparer les paquets pour l'accs aux supports

physiques (cble en cuivre, air, fibre optique)

7,1,1 Couche liaison de donnes: service de couche suprieure (prise en charge et connexion)

deux services de base :

permet aux couches suprieures d'accder aux supports via le verrouillage de trame

contrle des donnes sur le support via le contrle d'accs au support et la dtection deserreurs

Vocabulaire spcifique la couche 2 :

Trame : PDU de la couche 2 (liaison de donnes)

Nud : dnomination des priphriques rseau connects un support commun

Support : mdia entre deux nuds

Rseau : 2 nuds min. connects un support commun = segment de rseau

Fonction: responsable de l'change des trames entre les nuds via les supports physiques

7,1,2 Couche liaison de donnes: contrle du transfert sur les supports locaux

chaque changement de support physique, la trame est dcapsule et r-encapsule en fonction du

nouveau support utiliser gestion de l'accs au nouveau support physique que la trame doit utiliser

7,1,3 Cration d'une trame sur base des informations :

quels nuds sont actuellement en communication ?

Dbut et fin de la communication entre ces nuds ?

Erreurs ?

Quels sont les prochains nuds ?

Prparation de la trame:

encapsulation d'un paquet (donnes) avec en-tte et queue de bande

en-tte : informations de contrle et adressage

queue de bande : informations de contrle la fin du PDU

Formatage des donnes transmettre

sur les supports circulent des bits => comment distinguer les donnes, les adresses ?

Mise en place de structure reconnaissables par les nuds => champs standards

indicateur de dbut et fin de trame

adressage

type de PDU

contrle

donnes

dtection des erreurs (en fin de trame)

7,1,4 Connexions des services de couche suprieure aux supports

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la couche liaisons de donnes prend forme physiquement :

lors du passage dans la carte rseau (NIC) au sein du bus systme d'un ordinateur

lors de la connexion entre les supports physiques et les logiciels de couche suprieure en cours

d'excution

lors du traitement par les logiciels associs la carte rseau qui prparent les donnes et les

encodent sous forme de signaux Sous-couches liaison de donnes

entre encapsulation d'un paquet dans une trame ...

suprieure ou Contrle de lien logique (LLC)

mise en trame du paquet de couche 3

dfinition des logiciels de service pour les protocoles de couche rseau (3)

ce qui permettra l'utilisation des mmes interfaces rseau et supports

infrieure ou Contrle d'accs au support (MAC)

dfinition des processus d'accs au support excuts par le matriel (dbut et fin de trame)

oriente la trame en assurant l'adressage de couche 2 et le formatage des donnes en

fonction des exigences de signalisation physique du support et du protocole de couche 2

utilis

et le codage en signal au niveau de la couche physique

7,1,5 Normes

non dfinies par les RFC

dcrites par des organismes d'ingnierie : IEEE, ANSI, ITU, ISO

publiques, ouvertes et parfois propritaires

7,2 Techniques de contrle d'accs au support7,2,1 Placement des donnes sur les supports

Rgulation du placement des trames sur les mdias = contrle d'accs au support rgulation quivalente la rgulation d'un trafic routier

risque de surcharge du rseau par les processus de rgulation

dpend de :

partage des supports entre les nuds

la topologie (connexion entre les nuds)

7,2,2 Contrle d'accs au support pour les supports partags mthode d'accs contrl ou accs programm ou dterministe (passage du jeton)

chacun attend son tour pour utiliser le support

ds qu'une trame est mise sur le rseau, attente de tous tant que la trame n'est pas arrive et

traite destination avantage : dbit prvisible; dsavantage : attendre son tour

mthode du conflit ou non dterministes

tous sont en concurrence pour utiliser le support

rgul par le processus CSMA (accs multiple avec coute de porteuse) qui organise l'coute

rpte (aprs un certain temps) des signaux de porteuses (onde lectromagntique ou courant

alternatif de frquence unique) indicatif d'un envoi de donnes par un autre nud (rseaux

Ethernet et sans fil)

si chec => collision de donnes entranant la corruption des donnes chez les deux metteurs

et un nouvel envoi

avantage : mthode qui n'implique aucune surcharge du rseau

inconvnients : baisse de dbit en cas de supports lourdement utiliss par l'augmentation durisque de collision et les mcanismes de rcupration des erreurs

mthode de rsolution des conflits de support

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CSMA/CD (collision detection) : contrle du support aprs envoi des donnes (signal de

bourrage ???)

CSMA/CA (Collision Avoidance) : aprs coute de la porteuse et libration du mdia,

mission d'une notification annonant l'envoi imminent de donnes (IEEE 802,11)

7,2,3 Contrle d'accs au support pour les supports non partags ncessitent peu ou pas de contrle

concerne les topologies P2P

dpend du type de communication

bidirectionnelle non simultane : application identique la mthode d'accs contrl pour des

supports partags

bidirectionnelle simultane (full duplex) : aucune rgle d'arbitrage, la couche 2 considre que

le supporte entre les deux nuds et disponible tout moment

7,2,4 Topologie logique et topologie physiquement

topologie physique : organisation des nuds et des connexions physiques

topologie logique :

organisation du transfert des trames entre les nuds quelque soit l'agencement physique;

troitement lie au mcanisme d'accs au rseau

dfinie par la couche 2, elle influence le type :

de trame de couche 3, et

de contrle d'accs au support

Topologies logiques et physiques gnralement utilises : P2P, accs multiple et en anneau

7,2,5 Topologie P2P

Physiques

connexion de deux points contrle d'accs trs simple

possibilit de communication bidirectionnelle simultane ou non

Logiques

connexion de deux points mme si des priphriques intermdiaires sont prsents

cette connexion forme dans certains cas un circuit virtuel

les circuits virtuels sont des composants importants de couche 2

la mthode d'accs au support est dtermine par la topologie logique

7,2,6 Topologie d'accs multiple communication entre nuds utilisant le mme support partag

mthode de contrle CSMA/CD ou CSMA/CA ou passage de jeton le protocole de couche 2 quilibre contrle, protection de trame et surcharge rseau

7,2,7 Topologie en anneau

chaque nud reoit une trame son tour (passage du jeton)

chaque nud dcomposent la trame et analyse si elle leur est adresse

Rappel : la topologie logique peut tre applique mme si la topologie physique est diffrente

7,3 Adressage de contrle d'accs au support et donnes de trame7,3,1 Protocoles de couche liaison de donnes: trame

une trame comprend : en-tte, donnes, queue de bande

PDU de couche 3 est encapsul dans les donnes de couche 2 structures de la trame et les champs en-tte et queue de bande varient selon le protocole

il n'existe aucune structure de trame convenant tout le transport de donnes sur tout supports

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la structure de trame sera plus charge dans des environnements plus fragiles, plus lgre dans des

environnements plus protgs

7,3,2 Rle de l'en-tte contient les informations de contrle lies au protocole de couche 2 pour

la topologie logique les supports spcifiques utiliss

les champs incluent de manire gnrale (voir spcificits propre chaque protocole):

dbut de trame

adresse source et destination sur les supports

priorit/qualit du service

type ou service de couche suprieure contenu dans la trame

contrle de connexion logique

contrle de liaison physique aux supports

contrle de flux

contrle d'encombrement

7,3,3 Adressage : o va la trame ? au niveau de la couche 2, les adresses de priphrique

sont des adresses physiques

gardent leur adresse physique quelque soit le rseau

n'ont de signification (d'existence) qu' un niveau local tant donn qu' chaque saut, la trame

est dmonte et remonte avec un nouvel adressage

exigences d'adressage en fonction des topologies logiques

si P2P, pas d'adressage car sur le support, la trame ne peut se rendre qu' un seul point

si anneau ou accs multiple , ncessit d'un adressage li prsence de nombreux

nuds qui examinent chacun s'il constitue la destination de la trame

7,3,4 Trame: rle de la queue de bande Rle: permet de dterminer si la trame est arrive sans erreur (il n'y pas correction d'erreur)

Squence de contrle de trame

la dtection des erreurs est ncessaire au vu du peu de fiabilit lie aux supports

cration d'une valeur (rsum logique du contenu de la trame) via un Contrle par redondance

cyclique (CRC) place dans le champ de squence de contrle de trame et reprsente le

contenu de la trame

l'arrive, le nud recalcule le CRC et le compare celui qui provient de la source; si les

valeurs ne se recoupent pas, la trame est ignore

si ce test est russi malgr la prsence d'une corruption (erreurs qui s'annulent), les protocolesde couche suprieure sont chargs de dtecter et corriger cette perte de donnes

7,3,5 Protocoles de couche liaison de donnes: trame Les protocoles utiliss dpendant de la topologie logique et de la mise en uvre de la couche

physique

Ethernet, PPP; HDLC, Frame Relay, ATM

applicables aux cartes rseau, commutateurs, interfaces routeurs,

dpendant de la taille des rseaux et de la bande passante alloue

Protocoles Ethernet pour les rseaux locaux

Prambule : 8 octets

Destination : adresse MAC 48 bits : 6 octets Source: adresse MAC 48 bits : 6 octets

Type: protocole de couche suprieure : 2 octets

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Donnes utiles : 46 1500 octets

Squence de contrle de trame : 4 octets

Protocoles PPP pour rseaux tendus

normes dfinies par RFC et utilisables sur la plupart des supports

utilise une architecture multi-couche et tablit des sessions intgrant des protocoles et des

options structure des champs :

Indicateur de dbut/fin de trame : 1 byte (01111110)

Adresse de diffusion standard PPP : 1 byte

(pas de stations individuelles)

Contrle (squenage ou non de la trame) : 1 byte (00000011)

Identification du Protocole : 2 octets

Donnes sous forme de datagramme : variable (entre 0 et plusieurs octets)

Squence de contrle de trame : 2 4 octets

Protocole sans fil pour les rseaux locaux

norme IEEE 802,11 ou Wi-Fi

l'environnement sans fil conduit l'absence de connectivit physique dfinissable => cela

entrane des contrles supplmentaires

systme bas

sur le conflit (rgul avec CSMA/CA)

sur les accuss de rception des trames (couche 2);

si absence d'accus de rception, retransmission de la trame

l'authentification,

l'association (connectivit un priphrique sans fil)

la confidentialit (chiffrement)

structure des champs :

contrle de trame version de protocole

type/sous-types : dfinit la fonction de la trame : contrle,gestion, donnes

Vers DS/A partir de DS selon la destination / systme de distribution

Fragments supplmentaires : oui ou non

ressayer : en cas de r-mission d'une trame antrieure

gestion de l'alimentation (si nud en mode conomie d'nergie)

donnes supplmentaires (en mmoire tampon si mode conomie d'nergie)

WEP : si chiffrement

Ordre : si type de donnes avec classe de services strictement ordonne

Dure en msec ou ID (identit d'association)

DA : adresse MAC de destination SA : adresse MAC source

RA : adresse MAC du priphrique sans fil suivant

TA : adresse MAC du priphrique sans fil prcdent

Contrle de squence :

n de squence attribu la trame

n de fragment attribu chaque fragment de la trame

Corps de trame

Squence de contrle de trame

7,4 Mise en pratique

7,4,1 Cheminement des donnes travers un inter-rseau (requte HTTP) Note:

observation des lments majeurs

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occultation de nombreux lments existants (parties d'en-tte, tables routage et ARP

compltes, session TCP tablie, DNS suppos ralis, circuit physique et session PPP tablis)

7,5,1 Examen des en-ttes de trame de couche 27,5,2 Travaux pratiques : Examen des trames

7,6 Rsum du chapitre7,6,1 Rsum et rvision

La couche liaison de donnes OSI prpare les paquets de couche rseau tre placs sur les

supports physiques transportant les donnes.

Le large ventail de supports de communication de donnes ncessite une gamme galement large

de protocoles de liaison de donnes pour contrler laccs aux donnes sur ces supports.

Laccs aux supports peut tre organis et contrl ou peut tre bas sur le conflit. La topologie

logique et le support physique permettent de dterminer la mthode daccs au support.

La couche liaison de donnes prpare les donnes tre places sur les supports en encapsulant le

paquet de couche 3 dans une trame.

Une trame comporte des champs den-tte et de queue de bande indiquant les adresses source et

de destination de liaison de donnes, la qualit de service, le type de protocole et les valeurs de

squence de contrle de trame.

Dans ce chapitre, ont t tudis :

Expliquer le rle des protocoles de couche liaison de donnes dans la transmission de donnes ;

Dcrire comment la couche liaison de donnes prpare les donnes tre transmises sur les

supports du rseau ;

Dcrire les diffrents types de mthodes de contrle daccs au support ;

Identifier plusieurs topologies de rseau logiques communes et dcrire comment la topologie

logique dtermine la mthode de contrle daccs au support pour le rseau ;

Expliquer le but de lencapsulation des paquets dans des trames pour permettre laccs auxsupports ;

Dcrire la structure de trame de couche 2 et identifier les champs gnriques ;

Dcrire le rle des champs den-tte et de queue de bande de trames cls, y compris ladressage, la

qualit de service, le type de protocole et la squence de contrle de trame.

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6. Quelle est la diffrence entre des adresses de couche liaison de donnes et des adresses de couche

rseau ?

Contrairement aux adresses logiques de la couche 3, qui sont hirarchiques, les adresses physiques

nindiquent pas le rseau sur lequel se trouve le priphrique. Si le priphrique est dplac vers un autre

rseau ou sous-rseau, il continue de fonctionner avec la mme adresse physique de la couche 2.

Puisque la trame est utilise uniquement pour transporter des donnes entre des nuds travers le support

local, ladresse de la couche liaison de donnes est uniquement utilise pour la livraison locale. Au niveau

de cette couche, les adresses nont une signification que sur le rseau local. Comparez cela avec la couche

3, o des adresses contenues dans len-tte de paquet sont transportes depuis lhte source jusqu lhte

de destination, quel que soit le nombre de sauts de rseau sur la route.

7. Quels sont les types de champ d'en-tte possibles dans les trames liaison de donnes ?

Les en-ttes de trame typiques incluent :

Champ Start of frame : indique le dbut dune trame

Champs dadresse source et de destination : indiquent les noeuds source et de destination sur les

supports

Champ Priorit/Qualit de service : indique un type de service de communication particulier pour

le traitement

Champ Type : indique le service de couche suprieure contenue dans la trame

Champ Contrle de connexion logique : utilis pour tablir une connexion logique entre des

noeuds Champ Contrle de liaison physique : utilis pour tablir la liaison avec les supports

Champ Contrle de flux : utilis pour dmarrer et arrter le trafic sur les supports

Champ Contrle dencombrement : indique un encombrement dans les supports

8, Quelle est l'utilit du champ FCS dans une queue de bande de trame de liaison de donnes

Le support constitue potentiellement un environnement peu sr pour les donnes. Les signaux sur le

support peuvent subir une interfrence, une distorsion ou une perte qui changerait significativement les

valeurs de bits quils reprsentent. Pour sassurer que le contenu de la trame reue la destination

correspond celui de la trame qui a quitt le noeud source, un noeud de transmission cre un rsumlogique du contenu de la trame. Celui-ci est appel squence de contrle de trame et se trouve dans la

queue de bande pour reprsenter le contenu de la trame. Lorsque la trame arrive au noeud de destination,

le noeud de rception calcule son propre rsum logique, ou squence de contrle de trame, de la trame.

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Le noeud de rception compare les deux valeurs de squence de contrle de trame. Si les deux valeurs

sont les mmes, la trame est considre comme arrive telle que transmise. Si les valeurs de squence de

contrle de trame diffrent, la trame est rejete. Il subsiste toujours une infime possibilit quune trame

avec un rsultat de squence de contrle de trame correct soit en fait corrompue. Des erreurs de bits

peuvent sannuler les unes les autres lorsque la valeur de squence de contrle de trame est calcule. Les

protocoles de couche suprieure seraient alors requis pour dtecter et corriger cette perte de donnes.

Exercices

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Documents

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