Chapitre 2 : La Couche Liaison de Données PDF

Chapitre 2 La couche liaison de données 1  PLAN CHAPITRE 2 La couche liaison de données PLAN : Présentation de la couche liaison de données Notion de trame Partage d'un canal de transmission. Détection des erreurs de transmission....

Chapitre 2 La couche liaison de données 1  PLAN CHAPITRE 2 La couche liaison de données PLAN : Présentation de la couche liaison de données Notion de trame Partage d'un canal de transmission. Détection des erreurs de transmission. 2  Définition Ensemble des matériels et logiciels permettant d’assurer une transmission fiable des données sur la liaison physique Couche Couche réseaux réseaux Paquet Paquet Couche liaison Couche liaison de données de données Trame Trame Couche Transmission Couche physique des signaux physique Bits Bits 3  Rôle de la couche liaison de données Délimiter les données issues de la couche réseaux : structurer les bits en trames. Contrôle d’accés au media de transmission : quelle machine a le droit d’utiliser le support pour envoyer les données Contrôle d’erreurs : Détection des erreurs de transmission (La couche physique n’effectue pas un contrôle d’erreur ) 4  Les deux sous couches de la couche liaison de données La couche liaison de données est découpée en deux sous couches : Couche La sous couche MAC (Media réseaux Access Control) Sous la sous couche LLC (Logical Couche couche liaison de LLC Cous Link Control) données Couche MAC Couche physique 5  Sous-couche MAC La sous couche MAC (Media Access Control) a pour rôle de : – gérer l’accès au support physique. – structurer les bits d’information en trames 6  Sous-couche LLC La sous-couche LLC (Logical Link Control) est l'interface avec la couche Réseau en lui offrant une couche logique plutôt que physique. Elle a pour rôle la protection contre les erreurs de transmission. Elle est indépendante de la méthode d’accès utilisée par la sous couche MAC. 7 Sous couche MAC Notion de trame 8  Notion de trame Les données envoyées dans un réseau sont structurés en messages. Les messages d’un utilisateur sont mélangés avec ceux des autres utilisateurs  comment reconnaitre le début et la fin d’un message ?. Hôte A Hôte C Hôte B Hôte D 9  Notion de trame Une trame est une suite délimité de bits. La taille d’une trame peut être variable Elle comporte plusieurs champs : – Délimiteur du début et la fin de la trame : ensemble de bits utilisé pour détecter le début et la fin d’une trame et synchroniser l’horloge de l’émetteur avec celle du récepteur. – Entête de la trame : ensemble d’informations rajoutées par la couche liaison de données aux données issues de la couche réseaux. – Les données : les données reçus de la couche réseaux Délimiteur du Entête de la Données Délimiteur début de la trame du fin de la trame trame Remarque : la sous couche MAC encapsule les données en prévenance de la couche réseaux 10  Comment faire pour synchroniser le récepteur sur l'horloge de l'émetteur ? Les trames ne se succèdent pas toujours sur un réseau. Pendant les périodes d'attente où aucune trame n'est émise les récepteurs se désynchronisent  il est nécessaire de les resynchroniser dès que une nouvelle trame arrive. 11  Comment faire pour synchroniser le récepteur sur l'horloge de l'émetteur ? 1. Transmettre l'horloge par un support de transmission supplémentaire ? – Solution peu pratique  très rarement utilisée. 2. Les trames sont précédées d'un Délimiteur de plusieurs octets.  Lorsque le Délimiteur est passé c’est le début de la trame. 12  Délimiteur du début et la fin de la trame Un délimiteur ( fanion ) est placé : – au début de chaque trame – à la fin de chaque trame. – Ne transmet pas d’information – Une séquence particulière de bits ( Ensemble d’octets connus ) 13  Délimiteur du début et la fin de la trame Le délimiteur permet à l'horloge du récepteur de se synchroniser sur celle de l'émetteur Le récepteur ajuste son horloge au fur à mesure de la réception du délimiteur  il est possible qu'une partie du délimiteur soit perdue. À la fin du délimiteur normalement les horloges sont synchronisées  le reste des données est lu correctement 14  Délimiteur du Reste de la trame début de la trame Le récepteur compare la valeur reçue avec la valeur du délimiteur S’il y a un problème donc ajuster l’horloge. À la fin du délimiteur normalement l’horloge est bien ajustée et le reste des données seront lues correctement. 15  Exemple de Délimiteur du début et la fin de la trame Délimiteur : 01111110 Des bits de transparence sont alors nécessaires pour qu’une séquence binaire dans la trame ne corresponde pas accidentellement au délimiteur. Bit de transparence : 0 inséré après toute séquence de cinq 1 successifs dans la trame. La donnée : 01011001111110 1111111 La trame envoyée : 01111110 010110011111010 11111011 01111110 16  Remarque C’est possible aussi de délimiter la trame au niveau physique. Le non respect d’un codage indique la fin d’une trame. Par exemple le codage Manchester : 17 Sous couche MAC Contrôle d’acces 18  Mode de connexion Connexion point-à-point : deux stations seulement partage le support de communication S S 2 1 Connexion multi-points : plusieurs stations utilisent le même support de transmission 19  Notion de collision eurs stations utilisent le même support de transmission. ue deux stations ( ou plus ) envoient des données ( trames ) tanément sur le même support alors ont dit qu’il y a une ision ( interférence ). quement : une collision signifie que les signaux qui représen onnées sont mélangés et on arrive pas à reconnaitre l’inform ame doivent être retransmis ultérieurement Qui va emmètre !!! S1 S2 S3 S4 20  Problème ? Comment partager le même support entre les différentes stations ? La sous couche MAC (Media Access Control) a pour rôle de définir des protocoles qui déterminent les stations autorisés à transmettre des données sur le média partagé et de régler les problèmes des collisions. Il existe deux grandes catégories de protocoles MAC : – les protocoles déterministes ( pas de collision ) : jeton – Les protocoles aléatoires : ALOHA , CSMA 21  Principe du jeton Lorsqu'une machine désire transmettre – Elle prend le jeton, – transmet les données ( trames ) pendant un temps limité et remet le jeton dans l'anneau. Une machine ne peut pas détenir le jeton plus qu’une durée de temps limité. Au delà elle doit le libérer pour permettre au autre station d’émmettre Pas de collisions problème perte de jeton. 22  S S 2 2 S S S S 3 1 3 1 S S 4 4 La station S 2 veut La station détient le jeton et envoi la trame. emmètre une trame vers La trame doit passer par la station S3. S3 do la station S4. Elle doit retransmettre à la station S4 attendre le passage du 23 jeton  S S 2 2 S S S S 3 1 3 1 S S 4 4 La station S2 reçoit la trame La station S4 reçoit la qu’elle a envoyée. trame , elle garde une copie Donc elle libère le jeton et et elle laisse passer une détruit la trame copie. Le jeton peut être par la suite récupéré par n’importe quelle 24 autre station.  Protocoles MAC aléatoires Dans ces protocoles , chaque station peut emmètre à n’importe quel moment. S’il y a une collision alors retransmission de la trame ultérieurement. Il existe deux principales méthodes : – Sans écoute de la porteuse : ALOHA – Avec écoute de la porteuse : CSMA 25  Méthode Aloha Origine : l'Université de Hawai ( 1972 ) Utilisée dans un système de communication radio entre les îles de hawai. ALOHA : bonjour en hawaïen. Problème : Une seule fréquence disponible partagée entre l’ensemble des stations  comment permettre à l’ensemble d’mettre des données !!!!. Il existe deux versions de cette méthode : – ALOHA PURE – ALOHA DISCRITISEE 26  ALOHA PURE Une station qui veut émettre une trame sur le réseau, commence immédiatement à le transmettre. Si deux émetteurs ou plus émettent en même temps  il y a collision. Après transmission, la station attend un Ack  Si l’Ack ne lui parvient pas au bout d’un délai fixé  Collision  elle retransmet sa trame L’émetteur attend une durée aléatoire avant de retransmettre la trame. 27 Les aquitements Si l’ack n’est pas reçu Alors la trame est perdue  collision Retransmettre la trame plus tard 28 Exemple ALOHA Retransmission de la trame après PURE Expiration Du temps d’attente aléatoi Temps d’attente Temps d’attente aléatoire aléatoire st1 st2 st3 Envoi réussi Collision Collision 29  ALOHA discrétisée slotted ALOHA Le temps est découpé en intervalles de durée T T : temps d’émission d'une trame Les horloges de toutes les stations sont synchronisées. Le principe est le même que ALOHA pur , sauf que les trames ne peuvent pas être transmis qu’en début d’intervalle de temps 30  Exemple : méthode ALOHA discrétisée it6 it1 it2 it3 it4 it5 it7 it8 S1 S2 S3 Collision Vide Collisio Vide sucées Vide sucées n sucées La station possède une trame , elle doit attendre le début du prochaine intervalle s cette technique il y des intervalles vide ( non utilisés ) bien stations veulent emmètrent 31  Le protocole CSMA (Carrier Sense Multiple Access) CSMA (accès multiple avec détection de porteuse)  écouter avant d'émettre. Si le canal libre : transmettre la trame Si le canal occupé : différer la transmission CSMA : est une méthode qui permet de réduire le nombre de conflits. CSMA retardent l'émission lorsque le canal est détecté occupé. Les stations attendent un temps aléatoire après une collision avant d’écouter une autre fois sur le canal. 32  Temps d’attenteRetransmission de la trame aléatoire st1 Envoi réussi st2 Envoi réussi st3 Envoi réussi Collision Écoute , et le canal est libre Écoute , et le canal est occupé  Variantes CSMA Il existe deux variantes de CSMA – CSMA persistante ( 1-persistant ) Tant que le canal est occupé continuer l’écoute Dés que le canal est libre alors envoyer les données. – CSMA non persistante une station peut ne pas rester tout le temps à l’écoute de la porteuse. Si le canal est occupé alors attendre une durée aléatoire avant d’écouter une autre fois. 34  CSMA 1-persistant Temps d’attente aléatoire après collision st1Envoi réussi st2 Envoi réussi st3 Envoi réussi Collision Attente active (Tant que le canal est occupé continuer l’écoute )  CSMA non persistant Écoute , canal libre st1Envoi réussi Écoute , canal occupé Écoute , canal occupé Écoute , canal libre st2 Envoi réussi Écoute , canal occupé Écoute , canal libre st3 Envoi réussi Temps d’attente avant d’écouter le canal de nouveau  Remarque Une station peut réessayer un nombre limité de fois la retransmission de ses données. Lorsque ce nombre limite est dépassé, la station suppose que le réseau est surchargé  interrompre l’émission ( le probléme sera traité par les couches supérieures ) 37