Quelle est la fonction principale de la couche liaison de données

Les principales fonctions de la couche de liaison de données : 1. Combiner les données en blocs de données et les encapsuler dans des trames ; 2. Contrôle des erreurs ; 3. Contrôle de flux ; 5. Adressage MAC ; Informations de contrôle ; 7. Transmission transparente.

L'environnement d'exploitation de ce tutoriel : système Windows 10, ordinateur Dell G3.

Principales fonctions de la couche liaison de données

1. Framing (synchronisation des trames) --- combiner les données en blocs de données et les encapsuler dans des trames

Afin de fournir des services à la couche réseau , données La couche liaison doit utiliser les services fournis par la couche physique. La couche physique est transmise sous forme de flux binaire. Ce flux binaire ne garantit pas qu'il n'y aura pas d'erreurs pendant le processus de transmission des données. Le nombre de bits reçus peut être inférieur, égal ou supérieur au nombre de bits envoyés. Et ils peuvent également avoir des valeurs différentes. À ce stade, afin d'obtenir un contrôle efficace des erreurs de données, la couche liaison de données utilise un bloc de données « trame » pour la transmission. Pour transmettre au format trame, il doit exister une technologie de synchronisation de trame correspondante. Il s'agit de la fonction de « tramage » (également appelée « synchronisation de trame ») de la couche liaison de données.

L'avantage d'utiliser la méthode de transmission par trame est : Lorsqu'une erreur de transmission de données est détectée, seule la trame avec l'erreur doit être transmise à nouveau, sans qu'il soit nécessaire de retransmettre l'intégralité du flux binaire de données, ce qui améliore l'efficacité de la transmission. . Considérablement amélioré.

L'avantage d'utiliser la méthode de transmission de trame est qu'elle pose deux problèmes :

(1) Comment identifier le début et la fin de la trame

(2) Dans la trame de données mélangée à la retransmission, le récepteur est réception Lorsqu'une trame de données retransmise est reçue, est-elle reconnue comme une nouvelle trame de données ou comme une trame retransmise ? Cela s'appuie sur diverses technologies de « synchronisation de trame » au niveau de la couche liaison de données pour l'identifier. La technologie de « synchronisation de trame » permet au récepteur de distinguer avec précision le début et la fin de chaque trame du flux binaire qui n'est pas complètement ordonné, et peut également identifier les trames retransmises.

2. Contrôle des erreurs

• Pendant le processus de communication de données, certaines erreurs de transmission peuvent inévitablement se produire en raison de facteurs tels que les performances de la liaison physique et l'environnement de communication réseau, mais afin de garantir l'exactitude de la communication des données, il est nécessaire de réduire au maximum les chances que ces erreurs se produisent. Cette fonction est également implémentée au niveau de la couche liaison de données, qui est sa fonction de « contrôle des erreurs ».

• Dans les systèmes de communication numériques ou de données, le codage anti-interférence est généralement utilisé pour le contrôle des erreurs. Généralement divisé en 4 catégories : correction d'erreur directe (FEC), détection de retour (ARQ), correction d'erreur hybride (HEC) et retour d'informations (IRQ).

• La méthode FEC consiste à ajouter suffisamment de bits redondants dans une structure spécifique dans la séquence de code d'information - appelée "élément de supervision" (ou "élément de contrôle"). Le décodeur de l'extrémité réceptrice peut identifier automatiquement un petit nombre d'erreurs et les corriger selon les règles de supervision spécifiques convenues par les deux parties. FEC est particulièrement adapté aux situations de transmission de données à haut débit en temps réel.

• Dans la transmission de données en temps non réel, la méthode de contrôle des erreurs ARQ est couramment utilisée. Le décodeur détecte les erreurs dans les groupes de codes reçus une par une selon les règles de codage. S'il n'y a pas d'erreur, les informations ACK de « confirmation » sont renvoyées à l'extrémité émettrice ; s'il y a une erreur, les informations ANK sont renvoyées pour indiquer que l'extrémité émettrice est invitée à renvoyer les informations qui viennent d'être envoyées. L'avantage de la méthode ARQ est qu'elle comporte moins de bits de codage redondants, de fortes capacités de détection d'erreurs et un codage et un décodage simples. Étant donné que la détection d'erreurs a peu de relation avec les caractéristiques du canal, elle a une valeur d'application universelle dans les communications en temps différé.

• La méthode HEC est une combinaison organique des deux méthodes ci-dessus, c'est-à-dire que la correction automatique des erreurs est effectuée dans la limite de la capacité de correction d'erreur ; lorsque le nombre de bits d'erreur dépasse la capacité de correction d'erreur, le code d'erreur peut être trouvé via détection, quel que soit le code d'erreur La méthode ARQ peut être utilisée pour la correction d'erreurs dans n'importe quel nombre.

• La méthode IRQ est la méthode de contrôle d'erreur la plus simple avec réception complète. Dans cette méthode de détection d'erreur, l'extrémité réceptrice renvoie le code de signal reçu tel quel à l'extrémité émettrice et le compare au code de signal d'envoi d'origine. Si une erreur est trouvée, l'extrémité émettrice la retransmet. Il ne convient qu'à la communication de données à faible vitesse en temps différé et constitue une approche relativement primitive.

3. Contrôle du flux

Dans la communication de données entre les deux parties, la manière de contrôler le flux de communication de données est également très importante. Cela peut non seulement garantir le déroulement ordonné de la communication des données, mais également éviter la perte de données causée par le retard de réception du récepteur pendant le processus de communication. Il s’agit de la fonction « contrôle de flux » de la couche liaison de données.

L'envoi et la réception de données doivent suivre certaines règles de taux de transmission, afin que le destinataire puisse recevoir les données envoyées par l'expéditeur en temps opportun. Et lorsque le destinataire est trop tard pour recevoir, il doit contrôler le débit d'envoi des données de l'expéditeur à temps afin que les débits des deux aspects correspondent fondamentalement.

4. Contrôle des liens

La fonction « gestion des liens » de la couche liaison de données comprend trois aspects principaux : l'établissement, la maintenance et la libération des liaisons de données.

Lorsque deux nœuds du réseau veulent communiquer, l'expéditeur des données doit savoir si le destinataire est prêt à recevoir. À cette fin, les deux parties communicantes doivent d'abord échanger certaines informations nécessaires pour établir une liaison de données de base. La liaison de données doit être maintenue pendant la transmission des données et libérée une fois la communication terminée.

5. Adressage MAC

C'est la fonction principale de la sous-couche MAC dans la couche liaison de données. L'« adressage » mentionné ici est complètement différent de « l'adressage d'adresse IP » qui sera introduit dans le chapitre suivant, car l'adresse trouvée ici est l'adresse MAC de la carte réseau de l'ordinateur, également appelée « adresse physique » et « adresse matérielle ». adresse" » au lieu de l’adresse IP.

Dans Ethernet, l'adresse Media Access Control (MAC) est utilisée pour l'adressage et l'adresse MAC est gravée dans chaque carte réseau Ethernet. Ceci est très nécessaire dans le cas de connexions multipoints, car dans cette communication réseau de connexion multipoint, il faut s'assurer que chaque trame peut être envoyée avec précision à la bonne adresse, et le destinataire doit également savoir à quelle station se trouve l'expéditeur. .

6. Distinguer les données et les informations de contrôle

Étant donné que les données et les informations de contrôle sont transmises sur le même canal, dans de nombreux cas, les données et les informations de contrôle sont dans la même trame, des mesures correspondantes doivent donc être prises. Le récepteur est capable de les distinguer afin que seules les informations de données réellement nécessaires soient envoyées.

7. Transmission transparente

La « transmission transparente » mentionnée ici signifie que quel que soit le type de combinaison de bits des données, elles peuvent être efficacement transmises sur la liaison de données. Cela nécessite que lorsque la combinaison de bits dans les données transmises s'avère être exactement la même qu'une certaine information de contrôle, des mesures techniques correspondantes puissent être prises afin que le récepteur ne confonde pas ces données avec une sorte d'information de contrôle. C'est la seule manière de garantir la transparence de la transmission de la couche liaison de données.

Remarque : parmi les sept fonctions de couche de liaison ci-dessus, les cinq premières sont les plus importantes. Les deux dernières fonctions sont implémentées accidentellement dans les cinq premières fonctions et ne nécessitent pas de technologie supplémentaire, donc seules les premières sont présentées ici. Cinq fonctions.

Services fournis par la couche liaison à la couche réseau

L'objectif de conception de la couche liaison de données est de fournir divers services requis pour la couche réseau. Les services réels varient d'un système à l'autre, mais en général, la couche liaison de données fournit les trois types de services suivants à la couche réseau :

1. Service sans connexion sans confirmation

"Aucune confirmation "Service sans connexion" signifie que l'ordinateur source envoie des trames indépendantes à l'ordinateur cible et que l'ordinateur cible n'accuse pas réception de ces trames. Avec ce type de service, il n'est pas nécessaire d'établir une connexion logique à l'avance, ni d'expliquer la connexion logique par la suite. Pour cette raison, si une certaine trame de données est perdue pour des raisons liées à la ligne, la couche liaison de données ne détectera pas ces trames perdues et ne récupérera pas ces trames. Les conséquences de cette situation sont concevables. Bien entendu, lorsque le taux d'erreur est très faible ou que les exigences en matière d'intégrité des données ne sont pas élevées (comme les données vocales), un tel service reste très utile, car il est très simple. récupéré par des couches au-dessus de l’OSI. Par exemple, les services utilisés par la plupart des réseaux locaux au niveau de la couche liaison de données sont également des services sans connexion non confirmés.

2. Service sans connexion confirmé

Afin de résoudre les lacunes ci-dessus du « service sans connexion non confirmé » et d'améliorer la fiabilité de la transmission de données, le « service sans connexion confirmé » est introduit. Dans ce service de connexion, la couche liaison de données hôte source doit numéroter chaque trame de données envoyée, et la couche liaison de données hôte de destination doit également accuser réception de chaque trame de données reçue. Si la couche liaison de données hôte source ne reçoit pas d'accusé de réception de la trame de données envoyée dans le délai spécifié, elle doit alors renvoyer la trame. De cette façon, l’expéditeur sait si chaque trame parvient correctement à l’autre partie. Ce type de service est principalement utilisé dans des canaux peu fiables, tels que les systèmes de communication sans fil. Il diffère du « service orienté connexion reconnu » décrit ci-dessous en ce qu'il n'a pas besoin d'établir une liaison de données avant la transmission de trame, ni de libérer la liaison de données une fois la transmission de trame terminée.

3. Service orienté connexion confirmé

La plupart des couches de liaison de données fournissent des services de confirmation orientés connexion à la couche réseau. Grâce à ce service, l'ordinateur source et l'ordinateur cible doivent établir une connexion avant de transmettre des données. Chaque trame envoyée sur la connexion est également numérotée et la couche liaison de données garantit que chaque trame sera reçue. Et cela garantit également que chaque trame n’est reçue qu’une seule fois dans l’ordre normal. C'est également la différence entre les services orientés connexion et le « service de connexion sans confirmation » introduit précédemment. Dans le service de confirmation sans connexion, lorsqu'aucune confirmation n'est détectée, le système pensera que l'autre partie ne l'a pas reçue, donc. il renverra les données. Puisqu'elles sont sans connexion, ces données peuvent se reproduire plusieurs fois et l'autre partie peut également les recevoir plusieurs fois, provoquant des erreurs de données. Ce type de service comporte trois étapes, à savoir : les étapes d'établissement de la liaison de données, de transmission de données et de libération de la liaison de données. Chaque trame transmise est numérotée pour garantir l'exactitude du contenu et de la séquence de transmission de la trame. La couche liaison de données de la plupart des sous-réseaux de communication WAN utilise des services d'accusé de réception orientés connexion.

Ethernet utilise un mode de fonctionnement sans connexion. Les trames de données envoyées ne sont pas numérotées et l'autre partie n'est pas tenue de renvoyer une confirmation. Lorsque la station de destination reçoit une trame erronée, elle la rejette et ne prend aucune autre mesure.

Autres points de connaissances

• Avantages du LAN : Il possède une fonction de diffusion et peut accéder facilement à l'ensemble du réseau à partir d'un seul site ; il facilite l'expansion et l'évolution progressive du système ; il améliore la fiabilité, la disponibilité ; et la survie du système sexuel.

• Le protocole utilisé par Ethernet est Carrier Sense Multipoint Access CMSA/CD avec détection de conflit. Les points clés du protocole sont : écouter avant l'envoi, écouter pendant l'envoi et arrêter immédiatement l'envoi une fois qu'une collision est détectée sur le bus. Attendez ensuite une période aléatoire selon l'algorithme d'attente, puis renvoyez. Par conséquent, peu de temps après que chaque station envoie ses données, il existe un risque de collision. Chaque station sur Ethernet est en concurrence égale pour le canal Ethernet.

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