Fiche de révision : Couche liaison et détection d’erreurs

📋 Plan du Cours

1. Rôle et sous-couches de liaison
2. Transmission et contrôle des erreurs
3. Codes de parité VRC et LRC
4. Principe et codage du CRC
5. Vérification du CRC à la réception
6. Exercices de contrôle par redondance
7. Adressage physique et adresse MAC
8. Protocoles et trame Ethernet II
9. Encapsulation et trame HDLC
10. Commandes et trames HDLC

📖 1. Rôle et sous-couches de liaison

★ À maîtriser

• Pour chaque paquet reçu de la couche réseau, la couche liaison construit une ou plusieurs trames, puis les envoie à la couche physique.

• La couche liaison assure les fonctions suivantes :

  • La délimitation des trames
  • Le contrôle d’accès au média
  • L’adressage physique
  • Le contrôle d’erreurs
  • Le contrôle de flux

• La couche liaison de données comprend les sous-couches LLC (Logical Link Control) et MAC (Media Access Control).

Compléments

• La sous-couche LLC sert d’interface avec la couche réseau et lui offre une couche logique plutôt que physique.

• La sous-couche LLC protège contre les erreurs de transmission, assure le transfert des trames et contrôle le flux entre les stations du réseau ; elle est indépendante de la méthode d’accès de la sous-couche MAC.

• La sous-couche MAC a pour rôles :

  • Gérer l’accès au support physique
  • Structurer les bits d’information en trames
  • Gérer les adresses physiques des interfaces de communication

• La sous-couche MAC est indépendante du média utilisé, qu’il s’agisse d’un câble cuivre, d’une fibre optique ou d’ondes hertziennes.

📖 2. Transmission et contrôle des erreurs

★ À maîtriser

• Les transmissions sur un réseau local ou Internet peuvent subir des perturbations électromagnétiques entre l’envoi et la réception.

• Le contrôle des données reçues vise à détecter les erreurs et, éventuellement, à les corriger, au prix d’une augmentation de la quantité de données transmises.

📌 Un code détecteur repère la modification d’un ou plusieurs bits sans corriger l’erreur, tandis qu’un code correcteur peut aussi la corriger.

• Le contrôle d’erreurs ajoute à l’information des bits calculés selon un algorithme connu de l’émetteur et du récepteur ; le récepteur les utilise pour vérifier la transmission, et ces bits constituent une redondance sans information utile.

Compléments

• Le système doit trouver un compromis entre le risque d’erreurs et l’augmentation des données transmises par les opérations de contrôle.

• Pour réduire les interférences, il faut blinder les fils et éloigner les câbles des sources de bruit.

• Les moyens de réduire la distorsion comprennent :

  • Ajuster l’équipement de transmission
  • Améliorer la qualité de la connexion
  • Utiliser des amplificateurs et des répéteurs
  • Utiliser un câble de meilleure qualité

• Le taux de risque d’erreurs ne doit pas dépasser le seuil indiqué de 10⁻⁸ à 10⁻¹⁰.

• Les familles de codes comprennent :

  • LRC (parité longitudinale)
  • VRC (parité verticale)
  • CRC
  • Le code correcteur de Hamming

💡 Astuce mémo

Perturbations électromagnétiques → erreurs de transmission

📖 3. Codes de parité VRC et LRC

🔑 Notions clés & Définitions

• LRC : LRC (Longitudinal Redundancy Check) applique la parité paire ou impaire aux colonnes d’un bloc de données et ajoute, après une séquence de N mots de b bits, un mot de parité de b bits.

★ À maîtriser

• Le VRC ajoute un bit de parité à chaque mot de N bits, formant un mot de N + 1 bits, afin que le récepteur vérifie la parité du nombre de bits à 1.

📌 En parité paire, le bit ajouté vaut 0 si le nombre de bits à 1 dans l’information est pair et 1 s’il est impair ; en parité impaire, il vaut 0 si ce nombre est impair et 1 s’il est pair.

Compléments

• Pour les caractères ASCII IUT codés sur 7 bits, les mots sont 1001001, 1010101 et 1010100 ; leurs bits VRC pairs sont respectivement 1, 0 et 1, et leurs bits VRC impairs sont respectivement 0, 1 et 0.

• Le VRC et le LRC peuvent être combinés en ajoutant un bit de parité à chaque mot et un mot de parité à la fin d’une séquence de mots.

💡 Astuce mémo

VRC contrôle les mots ; LRC contrôle les colonnes d’un bloc

📖 4. Principe et codage du CRC

🔑 Notions clés & Définitions

• CRC : Le CRC (Code à Redondance Cyclique), aussi appelé code polynomial, représente une séquence binaire sous la forme d’un polynôme dont les coefficients valent 0 ou 1.

★ À maîtriser

• L’émetteur et le récepteur utilisent le même polynôme générateur constant G(x), qui sert à produire les bits transmis et à vérifier la transmission.

Compléments

📌 Dans le polynôme associé à une séquence de n bits, le bit le plus à gauche donne le coefficient de x^{n-1}, les bits suivants donnent les coefficients décroissants, et le bit le plus à droite donne celui de x^0.

• La séquence binaire 100101 correspond au polynôme $x^5 + x^2 + 1$.

📖 5. Vérification du CRC à la réception

📝 Points essentiels

• Pour encoder un message M avec un générateur G(x) de degré k, l’émetteur calcule M(x), multiplie par x^k, divise le résultat par G(x), puis ajoute le reste à la séquence décalée avant de transmettre le message obtenu.

• À la réception, le récepteur divise le polynôme du message reçu M_J par G(x) ; un reste nul signifie qu’aucune erreur n’est détectée, tandis qu’un reste non nul signale une erreur détectée.

📖 6. Exercices de contrôle par redondance

📝 Points essentiels

• Un exercice de CRC demande de calculer le contrôle pour le message $M(x)=x^4+x^2+x$ avec le générateur $G(x)=x^2+x$, puis de vérifier si le message reçu de PC1 par PC2 est correct ou contient une erreur.

📖 7. Adressage physique et adresse MAC

🔑 Notions clés & Définitions

• Adresse MAC : L’adresse MAC est un identifiant unique de 48 bits, stocké dans la carte réseau et généralement inscrit par le constructeur ; elle s’écrit en six octets hexadécimaux, par exemple 00-1E-33-1D-6A-79.

★ À maîtriser

📌 En liaison multipoint, l’adresse physique est l’adresse MAC, tandis qu’en liaison point à point l’adresse est souvent codée sur un octet, comme dans PPP et HDLC, et correspond à l’un des deux nœuds.

• Les deux bits de tête de l’adresse MAC indiquent respectivement le type individuel ou de groupe (unicast si le premier vaut 0, multicast s’il vaut 1) et le caractère universel ou local de l’adresse (constructeur si le second vaut 0, administrateur réseau s’il vaut 1).

Compléments

• Dans l’adresse MAC, les 22 bits de l’OUI identifient le constructeur et les 24 derniers bits définissent la valeur d’interface qui rend l’adresse unique.

💡 Astuce mémo

Unicast vise un destinataire ; multicast vise un groupe.

📖 8. Protocoles et trame Ethernet II

★ À maîtriser

• Les protocoles de liaison cités selon leur contexte sont :

  • Ethernet pour les LAN filaires
  • Wi-Fi (802.11) pour les LAN sans fil
  • HDLC en mode point à point sur WAN
  • Frame Relay ou ATM en mode circuit virtuel de bout en bout

• Dans une trame Ethernet II, le préambule alterne des 0 et des 1 afin de synchroniser l’horloge du récepteur sur celle de l’émetteur.

• Dans une trame Ethernet II, le FCS est un champ de 4 octets utilisant un CRC pour vérifier l’intégrité de la trame sur l’ensemble de ses champs.

Compléments

• En 1980, Ethernet I ou DIX 1.0, associé à DEC, Intel et Xerox, proposait un débit de 10 Mb/s.

• En 1983, l’IEEE a publié la norme IEEE 802.3 afin de normaliser le protocole sur les équipements réseau de fabricants différents.

• La trame Ethernet II est utilisée dans les réseaux TCP/IP.

• Dans une trame Ethernet II, EtherType est un champ de 2 octets qui indique le protocole de couche 3 utilisé pour transmettre le message.

📖 9. Encapsulation et trame HDLC

🔑 Notions clés & Définitions

• HDLC : HDLC est un protocole synchrone orienté bit de couche liaison de données, développé par l’ISO à partir de la norme SDLC proposée dans les années 1970, et offrant des services avec ou sans connexion.

★ À maîtriser

• Dans HDLC, le fanion de début et de fin de trame est la séquence 01111110.

• Pour éviter que les données HDLC contiennent la séquence du fanion, l’émetteur insère un 0 après chaque suite de cinq bits 1 et le récepteur retire ce 0 après chaque suite de cinq bits 1.

• Dans HDLC, le champ FCS contient le reste de la division polynomiale des N bits de la trame par un générateur normalisé de degré 16 ; le récepteur compare son reste à celui du FCS et rejette la trame s’ils diffèrent.

Compléments

• Dans une trame HDLC multipoint, le champ adresse identifie la station secondaire et peut désigner une adresse particulière, une adresse de groupe ou une adresse de diffusion ; en liaison point à point, ce champ n’est pas pris en compte.

• Dans HDLC, la trame a une taille minimale de 32 bits, soit 4 octets, hors fanions ; le champ de données peut être absent.

💡 Astuce mémo

Le fanion encadre la trame ; le bit de transparence empêche de le reproduire dans les données.

📖 10. Commandes et trames HDLC

★ À maîtriser

• HDLC distingue les trames I, qui transportent les données de couche 3, les trames S, qui assurent la supervision, et les trames U, qui ne sont pas numérotées et servent notamment à gérer la liaison.

• RR acquitte les trames de numéro inférieur à N(R) et indique que le récepteur est prêt, tandis que RNR acquitte les mêmes trames mais demande à l’émetteur de suspendre l’envoi jusqu’à une trame RR.

• REJ acquitte les trames de numéro inférieur à N(R) et demande de retransmettre à partir de N(R), tandis que SREJ acquitte ces mêmes trames et demande uniquement la retransmission de la trame N(R).

Compléments

• Dans une trame I HDLC, N(S) indique le numéro de la trame envoyée, P/F distingue le bit Poll des commandes du bit Final des réponses, et N(R) indique la prochaine trame attendue tout en acquittant les trames de numéro inférieur.

• Les commandes U citées sont :

  • SARM
  • SABM
  • DISC
  • UA

💡 Astuce mémo

RR autorise à poursuivre ; RNR demande de stopper.

📊 Tableaux de synthèse

Fonctions des trames HDLC