Comment appelle-t-on souvent les blocs de données de la couche liaison de données ?

Les blocs de données de la couche liaison de données sont souvent appelés « trames » et les trames sont les unités de transmission de la couche liaison de données. Afin de retransmettre uniquement les données limitées comportant des erreurs après qu'une erreur se soit produite pendant la transmission, la couche liaison de données combine le flux binaire en trames Ethernet et les transmet en unités en plus des données à transmettre, chaque trame comprend également un code de contrôle ; . Permet au récepteur de détecter les erreurs de transmission.

L'environnement d'exploitation de ce tutoriel : système Windows 7, ordinateur Dell G3.

Les blocs de données de la couche liaison de données sont souvent appelés « frames ».

La couche liaison de données est la deuxième couche du modèle de référence OSI, entre la couche physique et la couche réseau. La couche liaison de données fournit des services à la couche réseau sur la base des services fournis par la couche physique. Son service le plus élémentaire consiste à transmettre de manière fiable les données de la couche physique à la couche réseau cible des nœuds adjacents.

La couche liaison de données définit la manière dont les données sont transmises sur une seule liaison. Ces protocoles sont pertinents pour les différents médias concernés. Exemple : ATM, FDDI, etc. La couche liaison de données doit avoir une série de fonctions correspondantes, notamment : comment combiner les données en blocs de données. Ce type de bloc de données est appelé une trame dans la couche liaison de données. La trame est l'unité de transmission de la couche liaison de données.  ; comment contrôler la transmission des trames sur le canal physique, y compris comment gérer les erreurs de transmission, comment ajuster le débit d'envoi pour correspondre au récepteur et assurer la gestion de l'établissement, de la maintenance et de la libération des chemins de liaison de données entre deux entités du réseau ; .

• La couche liaison de données a principalement deux fonctions : le codage de trame et le contrôle de correction d'erreurs. Le codage de trame signifie définir un paquet de données contenant des informations sur la fréquence, la synchronisation des bits, l'adresse source, l'adresse de destination et d'autres informations de contrôle.

• Le protocole de couche liaison de données est divisé en deux sous-couches : le protocole Logical Link Control (LLC) et le protocole Media Access Control (MAC).

Fonctions de base de la couche liaison de données

La fonction la plus fondamentale de la couche liaison de données est de fournir des services de transmission de données de base transparents et fiables aux utilisateurs de cette couche. La transparence signifie qu'il n'y a aucune restriction sur le contenu, le format et le codage des données transmises sur cette couche, et qu'il n'est pas nécessaire d'expliquer la signification de la structure de l'information. Une transmission fiable élimine les inquiétudes des utilisateurs concernant la perte d'informations, les interférences ; ordre incorrect. Ces situations peuvent se produire dans la couche physique et des codes de correction d'erreurs doivent être utilisés dans la couche liaison de données pour détecter et corriger les erreurs. La couche liaison de données améliore la fonction de la couche physique pour transmettre le flux binaire d'origine. Elle transforme la connexion physique éventuellement sujette aux erreurs fournie par la couche physique en une liaison de données logiquement sans erreur, la faisant apparaître comme une ligne sans erreur. à la couche réseau.

Synchronisation des trames

Afin de retransmettre uniquement les données limitées comportant des erreurs après qu'une erreur se soit produite pendant la transmission, la couche de liaison de données combine le flux binaire en trames Ethernet pour la transmission. En plus des données à transmettre, chaque trame comprend également un code de contrôle afin que le récepteur puisse détecter les erreurs dans la transmission. La structure organisationnelle de la trame doit être conçue de manière à ce que le récepteur puisse l'identifier clairement à partir du flux binaire reçu au niveau de la couche physique, c'est-à-dire qu'il puisse distinguer le début et la fin de la trame du flux binaire. C'est ce qu'est la synchronisation de trame. doit résoudre la question.

(1) Méthode de comptage d'octets : Il s'agit d'une méthode de synchronisation de trame qui utilise un caractère spécial pour indiquer le début d'une trame et un champ spécial pour indiquer le nombre d'octets dans la trame. Le récepteur peut distinguer le début de la trame du flux binaire en reconnaissant ce caractère spécial et obtenir le nombre d'octets de données qui suivent dans la trame à partir du champ spécial, déterminant ainsi la position de fin de la trame. Un représentant typique des procédures de synchronisation orientées vers le nombre d'octets est le protocole de message de communication de données numériques DDCMP (Digital Data Communications Message Protocol) de DEC.

Le caractère de contrôle SOH marque le début de la trame de données. Dans la transmission réelle, deux caractères de synchronisation ou plus sont utilisés avant SOH pour déterminer le début d'une trame. Parfois, le début de cette trame est autorisé à suivre la fin de la trame précédente. Dans ce cas, il n'est pas nécessaire d'ajouter des caractères de synchronisation. entre les deux cadres. Le champ de comptage a un total de 14 bits, qui est utilisé pour indiquer le nombre d'octets de données dans le segment de données de la trame. La valeur maximale du nombre binaire de 14 bits est 16 383, la longueur maximale des données est donc de 16 383. 131064. Le protocole DDCMP s'appuie sur ce nombre d'octets pour déterminer la position finale de la trame. Les ACK, SEG, ADDR dans le format de trame DDCMP et les deuxièmes bits CRC1 et CRC2 dans FLAG revérifient respectivement la partie en-tête et la partie données. La raison pour laquelle la partie en-tête est vérifiée séparément est qu'une fois le champ CONUT dans l'en-tête. une partie est fausse, c'est-à-dire que la base de la division des limites de trame est perdue. Étant donné que la méthode de comptage de caractères utilisée pour déterminer la limite de fin de la trame ne provoque pas de confusion entre les données et d'autres informations, la transparence des données peut être obtenue sans aucune mesure (c'est-à-dire que toutes les données peuvent être transmises sans restriction).

(2) Méthode de délimitation de tête et de queue utilisant le remplissage de caractères : Cette méthode utilise des caractères spécifiques pour délimiter le début et la fin d'une image afin d'éviter que les caractères qui apparaissent dans les bits d'informations de données soient identiques à des caractères spécifiques. d'être par erreur Il est jugé comme le premier et le dernier délimiteur de la trame. Un caractère de contrôle d'échappement (DLE) peut être rempli devant ce caractère de données pour montrer la différence, afin d'obtenir la transparence des données. Cependant, cette méthode est plus difficile à utiliser, et les caractères spécifiques utilisés dépendent trop du jeu de codage de caractères utilisé, et la compatibilité est relativement mauvaise.

(3) Méthode de marquage de tête et de queue utilisant le remplissage de bits : Cette méthode utilise un ensemble spécifique de modèles de bits pour marquer le début et la fin d'une image.

(4) Méthode de codage illégale : Cette méthode est utilisée lorsque la couche physique adopte une méthode de codage de bits spécifique. Par exemple, une méthode appelée codage Manchester code les bits de données « 1 » en paires de niveau « haut-bas » et les bits de données « 0 » en paires de niveau « bas-haut ». Les paires de niveaux « haut-haut » et les paires de niveaux « bas-bas » sont illégales dans les bits de données. Ces séquences de codage illégales peuvent être utilisées pour délimiter le début et la fin des trames. Cette méthode est adoptée dans la norme IEEE 802 pour les réseaux locaux. La méthode de codage illégale ne nécessite aucune technologie de remplissage pour assurer la transparence des données, mais elle n'est applicable qu'aux environnements de codage spéciaux qui utilisent un codage redondant. En raison de la fragilité du champ COUNT dans la méthode de comptage d'octets et de la complexité et de l'incompatibilité dans la mise en œuvre de la méthode de remplissage de caractères, les méthodes de synchronisation de trame les plus couramment utilisées sont les méthodes de remplissage de bits et de codage illégal.

Contrôle des erreurs

Un système de communication pratique doit avoir la capacité de découvrir (c'est-à-dire de détecter) de telles erreurs et de prendre certaines mesures pour les corriger afin que les erreurs soient contrôlées dans la plage la plus petite possible. l'une des fonctions principales de la couche liaison de données. L'inspection du codage d'erreur (tel que le code de parité, la somme de contrôle ou le CRC) peut déterminer si une erreur s'est produite lors de la transmission d'une trame. Une fois qu’une erreur est découverte, elle peut généralement être corrigée par retour d’information et retransmission. Cela nécessite que le destinataire renvoie des informations à l'expéditeur après avoir reçu une trame, afin que l'expéditeur puisse décider qu'il n'est pas nécessaire de renvoyer. Autrement dit, l'expéditeur n'a besoin que de recevoir le message que le destinataire a correctement reçu. après le signal de retour, la trame peut-elle être considérée comme ayant été envoyée correctement, sinon elle doit être renvoyée jusqu'à ce qu'elle soit correcte. Le bruit en rafale sur le canal physique peut complètement « submerger » une trame, c'est-à-dire que la totalité de la trame de données ou de la trame d'informations de retour est perdue, ce qui empêchera l'expéditeur de recevoir les informations de retour du récepteur, bloquant ainsi le processus de transmission. afin d'éviter Lorsque cela se produit, un minuteur est généralement introduit pour limiter l'intervalle de temps nécessaire au destinataire pour renvoyer les informations de retour. Lorsque l'expéditeur envoie une trame, il démarre également le minuteur si la réponse du destinataire n'est pas reçue dans le délai imparti. intervalle, informations de retour, c'est-à-dire délai d'attente du temporisateur (Timeout), on peut considérer que la trame transmise a été erronée ou perdue, et doit ensuite être renvoyée. Parce que la même trame de données peut être envoyée plusieurs fois. Afin d'éviter ce danger, vous pouvez utiliser la méthode de numérotation des trames envoyées, c'est-à-dire donner à chaque trame un signal, afin que le récepteur puisse distinguer à partir du numéro de séquence s'il s'agit d'une trame nouvellement envoyée ou d'une trame qui a été envoyée. reçu mais renvoyé, pour déterminer s'il faut soumettre la trame reçue à la couche réseau. La couche liaison de données utilise des compteurs et des numéros de séquence pour garantir que chaque trame est finalement transmise correctement une fois à la couche réseau cible.

Contrôle de flux

Le contrôle de flux n'est pas une fonction unique à la couche de liaison de données. De nombreux protocoles de haut niveau fournissent également des fonctions de contrôle de synchronisation de flux, mais les objets du contrôle de flux sont différents. Par exemple, pour la couche liaison de données, il contrôle le trafic sur la liaison de données entre deux nœuds adjacents, tandis que pour la couche transport, il contrôle le trafic depuis la source jusqu'à la destination finale. En raison de la différence dans la vitesse de fonctionnement de l'équipement utilisé par l'expéditeur et le récepteur et de l'espace de stockage tampon, la capacité d'envoi de l'expéditeur peut être supérieure à la capacité de réception du récepteur si le débit d'envoi de l'expéditeur (c'est-à-dire le flux d'informations sur). le lien) n'est pas ajusté pour le moment. Avec les restrictions appropriées, les trames qui ne sont pas reçues à temps seront « inondées » par des trames qui sont continuellement envoyées plus tard, entraînant une perte de trames et des erreurs. On peut voir que le contrôle de flux est en fait le contrôle du flux de données de l'expéditeur afin que le débit d'envoi ne dépasse pas la capacité du récepteur. Ce processus nécessite une sorte de mécanisme de retour pour indiquer à l'expéditeur si le destinataire peut suivre l'expéditeur. Autrement dit, il doit y avoir certaines règles pour que l'expéditeur sache dans quelles circonstances il peut continuer à envoyer la trame suivante, et. dans quelles circonstances il doit suspendre l'envoi pour continuer l'envoi après avoir reçu une sorte d'information de retour.

Gestion des liens

La fonction de gestion des liens est principalement utilisée pour les services orientés connexion. Lorsque les nœuds aux deux extrémités de la liaison souhaitent communiquer, ils doivent d'abord confirmer que l'autre partie est dans un état prêt et échanger certaines informations nécessaires pour initialiser le numéro de séquence de trame. La connexion peut ensuite être établie et la connexion doit l'être. maintenu pendant le processus de transmission. Si une erreur survient, elle doit être réinitialisée et la connexion automatiquement rétablie. Une fois la transmission terminée, la connexion doit être libérée. L'établissement, la maintenance et la libération des connexions de couche liaison de données sont appelés gestion des liaisons. Dans le cas où plusieurs sites partagent le même canal physique (comme dans un réseau local), la façon d'attribuer et de gérer les canaux entre les sites nécessitant une communication appartient également à la portée de la gestion de la couche liaison de données.

Type de trame

HDLC a trois types de trames différents : trame d'information (trame I), trame de surveillance (trame S) et trame non numérotée (trame U).

(1) Cadre d'information (I frame) :

Les trames d'information sont utilisées pour transmettre des informations ou des données valides, généralement appelées trames I. La trame I est marquée par le premier bit du mot de contrôle étant "0". Le N (S) dans le champ de contrôle de la trame d'information est utilisé pour stocker le numéro de séquence de la trame d'envoi, de sorte que l'expéditeur n'ait pas à attendre la confirmation et envoie en continu plusieurs trames. N(R) est utilisé pour stocker le numéro de séquence de la prochaine trame que le récepteur est censé recevoir N(R) = 5, ce qui signifie que le récepteur recevra la trame n° 5 dans la trame suivante. chaque trame avant la trame n° 5 est reçue.

(2) Cadre de surveillance (cadre S) :

Le cadre de surveillance est utilisé pour le contrôle des erreurs et le contrôle du flux, généralement appelé cadre S. Les trames S sont marquées de « 10 » dans les premier et deuxième bits du champ de contrôle. La trame S possède un champ d'information de seulement 6 octets ou 48 bits. Les troisième et quatrième bits du champ de contrôle de la trame S sont des codes de type trame S. Il existe quatre codes différents, qui représentent :

• 00 - prêt à recevoir (RR), envoyé par la station maître ou la station esclave. La station maître peut utiliser la trame RR de type S pour interroger la station esclave. La station esclave transmet une trame I numérotée N(R). Si une telle trame existe, elle sera également transmise. trame à répondre, indiquant que le numéro de la prochaine trame I que la station esclave s'attend à recevoir de la station maître est N(R).

• 01 - Rejet (REJ), envoyé par la station maître ou la station esclave pour demander à l'expéditeur de renvoyer la trame à partir du numéro N (R) et toutes les trames suivantes, ce qui implique également N (R) La trame I précédente a été reçu correctement.

• 10 - Recevoir non prêt (RNR), indiquant qu'une trame I numérotée moins que N (R) a été reçue, mais est dans un état occupé et n'est pas prête à recevoir une trame I numérotée N (R). Cela peut être utilisé pour contrôler le trafic de liaison.

• 11 - Rejet sélectif (SREJ), qui oblige l'expéditeur à envoyer une seule trame I numérotée N (R) et implique que ses trames I numérotées ont toutes été reconnues

(3) Trame non numérotée (U Frame ) :

Le cadre non numéroté est nommé car il ne contient pas les nombres N(S) et N(R) dans le champ de contrôle, appelé cadre U. Les trames U sont utilisées pour assurer l'établissement de liaison, le démontage et diverses fonctions de contrôle. Ces fonctions de contrôle sont définies par 5 M bits (M1, M2, M3, M4, M5, également appelés bits de correction). Les 5 M bits peuvent définir 32 fonctions de commande supplémentaires ou 32 fonctions de réponse, mais beaucoup sont vacantes.

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