Couche liaison de données cours

Objectif

Comprendre les protocoles de la couche liaison.

Points clés

• La couche liaison est chargée de découper les données reçues par la couche supérieure (couche réseau) en trames, qui seront ensuite transmises à la couche physique.
• Cette couche utilise pour cela différents protocoles, dont le protocole Ethernet.

Pour bien comprendre

• Le modèle OSI
• La couche physique
• Notion d’encapsulation et de décapsulation
• Notion de conversion en hexadécimal

1. Le rôle de la couche liaison

La couche liaison est une couche de bas niveau, qui a pour rôle d’envoyer à la couche physique une information reçue de la couche directement supérieure (couche réseau) : cette couche découpe les données en trames, c’est-à-dire en un bloc de bits respectant des normes du modèle OSI.

La couche liaison donne une signification aux bits transmis sur le réseau et elle doit impérativement respecter des standards. Le respect des standards permet en effet :

• d’acheminer sans erreur les informations sur la couche physique ;
• de détecter et de corriger des erreurs dues au support physique et de signaler à la couche directement supérieure (la couche réseau) d’éventuelles erreurs ;
• de reconnaitre les débuts (header en anglais) et postambules (trailer en anglais) des trames ;
• de spécifier les tailles des données et moyens d’adressage de ces données ;
• d’éviter les collisions de données ;
• d’identifier les trames par adresse MAC.

On s’intéresse au cas d’un réseau local, où il n’y a pas d’utilisation de la couche réseau (couche directement supérieure).

2. La notion de réseau local et d’adresse MAC

Un réseau local, en anglais LAN (pour Local Area Network), est un réseau où les ordinateurs reliés s’envoient des trames par la couche liaison sans utiliser un accès à internet.

On peut interconnecter des réseaux locaux à l’aide de routeurs.

Remarque
Un routeur est un équipement d’interconnexion qui permet de déterminer le meilleur chemin que les paquets de données doivent emprunter pour arriver à destination.

Dans un réseau local, chaque équipement (ordinateur) possède une adresse MAC (Media Acces Control en anglais) qui est unique.

Cette adresse est constituée de 6 octets (48 bits) séparés par « : »  ou « – », pour plus de lisibilité on utilise une notation hexadécimale.

Exemple
78:f2:95:d2:25:a7 correspond à une adresse MAC unique, en notation hexadécimale.

Remarque
L’adresse MAC est souvent gravée sur la carte d’interface réseau d’un ordinateur.

3. Le protocole Ethernet

Le protocole utilisé par la couche liaison dans le cas d’une liaison filaire est le protocole Ethernet.

a. La trame Ethernet

Le protocole Ethernet utilise l’adresse MAC d’un ordinateur qui est unique. Si l’ordinateur A envoie des données à l’ordinateur B, il envoie ainsi sur la couche physique (couche inférieure) une trame Ethernet qui est composée de la manière suivante.

Tous les équipements reliés reçoivent la trame, mais le seul équipement qui accepte et reçoit la trame sera celui correspondant à l’adresse MAC de la destination.

Une trame Ethernet aura une taille comprise entre 64 et 1518 octets pour respecter le modèle OSI. Il y a en effet une limite maximale de taille pour ne pas monopoliser la couche physique.

b. Le protocole CSMA/CD

Pour éviter d’éventuelles collisions, le protocole Ethernet utilise le protocole CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection, qui signifie en français « écoute de porteuse avec accès multiples et détection de collision »).

Ce protocole permet de schématiser de manière algorithmique la trame en suivant une série de procédures.

Procédure principale du protocole CSMA/CD

1. La trame est prête à être transmise via le protocole Ethernet.
2. Si le support de communication n'est pas libre, le protocole CSMA/CD indique qu’il faut attendre jusqu'à ce que le support devienne libre, puis il faut attendre la durée intertrame (la durée entre deux trames) pour démarrer la transmission.
3. Si une collision est détectée, le protocole CSMA/CD lance la procédure de gestion des collisions. Sinon, la transmission est réussie.

Procédure de gestion des collisions

1. Il faut continuer la transmission sur une durée au moins égale à la durée d'une trame de taille minimale (64 octets) pour s'assurer que tous les périphériques détectent la collision.
2. Si le nombre maximal de transmissions (16) est atteint, la transmission est annulée.
3. On attend un temps aléatoire qui dépend du nombre de tentatives de transmission.
4. La procédure principale reprend.

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