Modle de Rfrence, Couche Liaison: Trame, Contrle dErreurs

1
Modèle de Référence, Couche Liaison Trame,
Contrôle dErreurs

• Djafer Baddou

2
LInternet

• Ces 20 dernières années des nouvelles techniques
  ( ex gateways ) rendent possible
  l'interconnexion des réseaux ( internetworking
  ). Cest Comme il sagit dun seul
  environnement de communication homogène.
• Cest ce système d'interconnexion quon appelle
  (1980) Internet.
• On mentionne par Internet l'ensemble de ces
  réseaux interconnecté dont le point commun est de
  fonctionner suivant les protocoles TCP/IP
  (Transmission Control Protocol/Internet
  Protocol).

3
LInternet

• Tous a commencé quand lagence DARPA (Defence
  Advanced Research Projects Agency), États Unis, a
  lancé en 1969 le projet ARPANET (Advanced
  Research Project Agency NETwork).
• Pour développer un réseau à commutation de
  paquets pour relier ses centres de recherches
  dans le but de partager des équipements
  informatiques et échanger des données et du
  courrier.
• Mais il ne fallait pas quil soit vulnérable à
  l'arrêt complet du réseau. Car le but est de
  concevoir un réseau résistant à des attaques
  militaires.
• Le réseau ARPANET fut conçu, 1975, de sorte que
  si une voie de communication venait à être
  détruite, alors le réseau soit capable
  d'acheminer les informations par un autre chemin.

4
LInternet

• Les bases des protocoles TCP/IP sont alors
  développés.
• En 1983 les protocoles TCP/IP sont adoptés comme
  un standard.
• ARPANET à subventionner l'université de Berkeley
  pour qu'elle intègre TCP/IP à son système
  d'exploitation Unix (BSD).
• Cest le mariage Unix et protocoles TCP/IP.
• Ainsi la quasi totalité des départements
  d'informatique des universités américaines
  commencèrent à se doter de réseaux locaux qui en
  quelques années seront interconnectés entre eux
  sous l'impulsion de la NSFNET (National Science
  Foundation NETwork).
• Mais la collaboration de luniversité de Berkeley
  reste majeur par ces utilitaires déjà existant
  tel que rlogin et le concept théorique des
  sockets.

5
LInternet

• 1993 avec l'arrivée du Web, les activités
  commerciales s'y sont multipliées en utilisant
  linternet.
• 1996 l'évolution d'Internet au niveau mondial
  comportait plus de 100 000 réseaux différents
  permettant de regrouper presque 10 millions
  d'ordinateurs dans le monde.

6
LInternet

• Maintenant cest l'IAB (Internet Architecture
  Board) qui est le comité chargé de coordonner
  l'architecture, les orientations, la gestion et
  le fonctionnement d'Internet. L'IAB comporte deux
  branches principales
• l'IETF (Internet Engineering Task Force,
  www.ietf.org) s'occupe des problèmes techniques à
  court et moyen terme et est divisé en 9 zones
  (applications, sécurité, routage et adressage,
  etc...).
• l'IRTF (Internet Research Task Force,
  www.irtf.org) coordonne les activités de
  recherche relatives à TCP/IP.

7
LInternet

• De nombreux renseignements sur le fonctionnement
  et les organismes liés à Internet sont
  disponibles sur le site de l'ISOC (The Internet
  Society ) www.isoc.org. LISOC est liée à l'IAB.
• Les documentations techniques sur TCP/IP sont
  disponible par l'INTERNIC (Internet Network
  Information Center à partir de son site
  ds.internic.net/ds/dspg1intdoc.html).
• Tours les travaux sont publiés sous la forme de
  RFC (Request For Comments, appels à
  commentaires). En 1981 IP est standardisé dans la
  RFC 791 J. Postel 1981.

8
TCP/IP Protocoles

• Lensemble TCP/IP est base sur larchitecture du
  modèle en couches moins complet que la
  proposition de l'ISO.
• 5 (4 1) couches de protocoles sont
  suffisantes pour définir l'architecture de ce
  protocole

OSI
TCP/IP
Application
Transport
Internet
Liaison (Network Access)
Physique
9
La Couche Physique

• Cest la couche matériel qui parfois n'est pas
  considérée comme couche comprise dans le
  protocole. Cest linterface physique entre les
  nuds (ordinateurs ) et le réseau.
• Constituants modem qui change digital ??
  analogue etc..
• Lorsqu'une application envoie des données à
  l'aide de TCP/IP les données traversent du haut
  en bas chaque couche jusqu'à aboutir au support
  physique où elles sont alors émises sous forme de
  signaux ou des ondes.

10
La Couche Liaison

• La couche liaison (Network Access ) le protocole
  dans cette couche offre le service de livraison
  entre deux machines connectées physiquement.
• Trame Transmet data-gramme.
• Trame en-tête données a transporter.
• Deux types de liaison
• Liaison Point a Point et.
• Liaison Multi-points (Broadcast).
• Contrôle dErreurs
• Détection dErreurs .
• Correction dErreurs (pas toujours).
• Transmission fiable Ack et retransmission.
• Contrôle de flux ne pas charger les buffers de
  destination.
• Lordinateur original doit donner au réseau
  ladresse IP de lordinateur de destination.
  Lordinateur original peut aussi utiliser les
  services définit dans le réseau tel que la
  priorité.

11
Couche Réseau

• La couche Liaison est concernée par la façon de
  laccès au réseau, et le routage a lintérieur du
  réseau.
• Mais dans le cas ou les deux machines
  appartiennent a des différents réseaux, cest la
  couche IP (Internet Protocol) qui gère la
  circulation des paquets à travers les réseaux en
  assurant leur routage. Cette couche est charge de
  la communication de machine à machine. Elle
  sappuie sur le message venant de la couche de
  transport avec une identification de la machine
  vers laquelle le paquet doit être envoyé.
• Elle utilise alors l'algorithme de routage pour
  décider si le paquet doit être envoyé vers une
  passerelle ou vers une machine directement
  accessible.

12
Couche Réseau

• Cette couche reçoit des data-grammes de la couche
  du bas, elle doit les analyser pour déterminer
  s'ils sont adressés ou pas. Dans le premier cas
  elle doit  décapsuler '' son en-tête du
  data-gramme pour transmettre les données à la
  couche de transport et au bon protocole de cette
  couche (TCP, UDP...), dans le deuxième cas elle
  les ignore.

13
Couche Transport

• Cest cette couche qui avant de lenvoyer a la
  couche IP
• segmente le message en paquet.
• Insérer le numéro de port dans le segment avant
  de lenvoyer à la couche IP car plusieurs
  applications peuvent avoir service de la couche
  de transport ceci est nécessaire pour
  sidentifier dans le cas de multiplexage pendant
  la transmission des messages au même moment.
• Cest aussi a cette couche qui avant de lenvoyer
  a la couche application
• ré-assemble les paquets.
• extraire le numéro de port pour envoyer le
  message a la bonne application.

14
Couche Transport

• Donc
• La couche Transport assure la communication de
   point à point ''.
• La couche assure la fiabilité du transfert les
  octets reçus doivent être identiques aux octets
  envoyés et dans le même ordre.
• C'est pourquoi cette couche
• doit gérer des  checksums .''
• doit savoir re-émettre des paquets mal arrivés.
• doit assure QoS ou on a pour
• TCP (Transmission Control Protocol) Transport
  fiable (données transmises sans erreur et reçues
  dans l'ordre de leur émission).
• UDP (User Datagram Protocol) Transport non
  fiable. Pour UDP, il n'est pas garanti qu'un
  paquet (appelé dans ce cas data-gramme) arrive à
  bon port, c'est à la couche application de s'en
  assurer.

15
Couche Application

• La couche application est le support des
  programmes utilisateurs (user applications )
  comme telnet (connexion à un ordinateur distant),
  FTP (File Transfert Protocol), SMTP (Simple Mail
  Transfert Protocol), etc...
• Au plus haut niveau les utilisateurs invoquent
  les programmes qui permettent l'accès au réseau.
• Chaque programme d'application interagit avec la
  couche de transport pour envoyer ou recevoir des
  données.
• En fonction des caractéristiques de l'échange le
  programme choisira un mode (avec/sans Connexion)
  de transmission à la couche de transport.
• La plus grande proportion des applications
  laissent à la couche de transport le soin
  d'effectuer le travail de  Session '.

16
Applications

• Applications
• Courriers électronique (ex SMTP).
• FTP pour le transfer des fichiers.
• Usenet news.
• file transfer.
• HTTP.
• TELNET.

17
LE Réseau WAN

• WAN consiste dun ensemble de nuds
  interconnecte. La transmission du message a
  partir du nuds originale vers la destination en
  utilisant le WAN se fait a travers ces nuds. Ces
  nuds ne sont pas concernées du contenu du
  message. Mais leurs concerne cest le routage du
  message a travers le WAN vers sa destination.
• Dans les précédents chapitres on a vu que le
  routage dans le WAN utilise un des deux
  techniques, CS et PS. Récemment deux autres
  techniques apparaissent
• Le Mode de Transfert Asynchrone (ATM).
• Relais de Trames (Frame Relay).

18
Mode de Transfert Asynchrone (ATM )

• CS cest la première technique qui a été
  utilisé. Le circuit doit être réservé jusqua sa
  libération par un utilisateur. Son défaut, est
  la réservation malgré le temps ou il ny a pas
  déchange de communication. Il est donc bon
  davoir ce même circuit (ou portion de circuit)
  attribué à plusieurs communications en même
  temps.
• PS Solution améliore le fonctionnement global du
  réseau mais elle pose des problèmes de gestion
  (files d'attente, mémorisation,...) et de QoS.

19
Mode de Transfert Asynchrone (ATM )

• Commutation de cellules (cell relay) une cellule
  est un paquet particulier dont la taille est
  toujours fixée à 53 octets (5 octets d'en-tête et
  48 octets de données). Elle opèrent en mode
  connecté où avant toute émission de cellules, un
  chemin virtuel est établi par lequel passeront
  toutes les cellules.
• Cette technique mixe donc la commutation de
  circuits et la commutation de paquets de taille
  fixe permettant ainsi de simplifier le travail
  des commutateurs pour atteindre des débits plus
  élevés.
• C'est la technique de base des réseaux hauts
  débits ATM (Asynchronous Transfert Mode).

5 bytes en-tête
48 bytes données
20
Connections ATM

• La connexion ATM se base sur deux terminologies
• VCC Les connections logique en ATM pour le
  trafic des cellules sont appelées Canal a
  Connexion Virtuelle VCC. VCC est équivalent a
  circuit virtuel de X.25.
• VCP les VCC sont normalement rassembles en
  connexion a chemin virtuelle VPC. VPC est un
  ensemble de VCCs qui sont tous dirigées vers le
  même nud.

21
Propriétés de lATM

• ATM a un mode connexion oriente un chemin
  virtuel est établi par lequel passeront toutes
  les cellules.
• La réception des cellules nest pas garanti mais
  lordre des cellules est préservées.
• Asynchrone ATM transfère les données de façon
  asynchrone, ce qui signifie qu'il transmet dès
  qu'il le peut. Alors que les réseaux synchrones
  n'émettent rien lorsqu'un utilisateur n'a rien à
  émettre, le réseau ATM va utiliser ces blancs
  pour transmettre d'autres données, garantissant
  ainsi une meilleure bande passante.
• Note Le mode synchrones (ex. téléphoniques) les
  données sont émises de façon synchrone
  c'est-à-dire que la bande passante est répartie
  entre les utilisateurs selon un découpage
  temporel.

22
Propriétés de lATM

• ATM permet de transférer simultanément sur une
  même ligne plusieurs données.
• ATM émettent uniquement des paquets sous forme de
  cellules d'une longueur de 53 octets (5 octets
  d'en-tête et 48 octets de données) et comprenant
  des identificateurs permettant de connaître entre
  autres la qualité de service (QoS).
• L'ATM permet de transférer des données à une
  vitesse allant de 25Mbps à plus de 622Mbps (il
  est même prévu d'obtenir plus de 2Gbps sur fibre
  optique).

23
Architecture du Protocole ATM

• LATM est doté dun modèle de référence de
  protocole qui organise ces différentes fonctions
  en
• couches indépendantes
• plans indépendants.

24
Figure 1 Architecture du Protocole ATM
Plan de Gestion
Couche Gestion
Plan Control
Plan Usager
Upper layer
Upper layer
Couche Adaptation ATM
Couche ATM
Couche Physique
25
Couches ATM

• Couche physique comportent les fonctions de
  transmission ( électriques, radioélectriques ou
  optiques ), les fonctions de modulation ou de
  codage (par exemple la superposition de
  linformation binaire ) et enfin le système de
  transmission ex. trame. La vitesse de transfert
  des données est de 25.6Mbps jusquà 622.08 Mbps.
• Couche ATM s'appuie sur la couche physique.
  Elle offre des services pour le transfert de
  cellules. Elle définit et fixe les dimensions des
  cellules. Elle établie et interrompe les
  connexion virtuelles. Enfin elle contrôle aussi
  la saturation

26
Couches ATM

• Couche dAdaptation ATM (AAL) Lutilisation du
  protocole ATM a crée le besoin dune couche
  dadaptation ATM pour supporter les protocoles de
  transfert qui ne sont pas basées sur le modèle
  ATM et qui se reposent au dessus de lATM . AAL
  transfert les paquets (plus grands que les
  cellules ) venant des couches sup. vers la
  couche ATM qui seront transportées a travers le
  réseau ATM. Comme, elle collecte les données des
  cellules ATM et les transfert vers les couches a
  haut niveau.

27
Couches ATM

• Couche Hautes se sont les couches de protocoles
  qui ne sont pas a la base ATM.
• Exemple
• La couche réseau de IP protocole. Dans ce cas
  réseau a base IP peut interconnecter au réseau a
  base ATM. Dans ce cas sera facile de segmenter le
  paquet IP en cellules pour transmission, et
  ré-assembler les cellules en trame pour la
  réception.
• PCM (Pulse Code Modulation) cest une
  application qui produit des stream de bits a
  partir de la voie

28
Plans ATM

• Plan Usager décrit le transfert des information,
  control du flux, correction derreurs.
• Plan de Control fait le traitement des appels et
  contrôle les connexion entre le nuds du réseau
  de signalisation fondé sur lATM.
• Plane de Gestion fut récemment scindé en deux
  sous-ensembles la gestion des couches et le
  plan de gestion proprement dit. Lensemble rend
  compte du fait que des liens entre couches sont
  indispensables à la gestion et à lexploitation
  dun réseau.

29
Protocole de la Couche Liaison

• le protocole dans cette couche offre le service
  de livraison entre deux machines connectées
  physiquement.
• Trame Transmet data-gramme en utilisant.
• Trame en-tête données a transporter.
• Deux types de liaison On peut différencier les
  réseaux selon leur types de liaison. On distingue
  deux types
• Liaison Point a Point.
• Liaison Diffusion ( Broadcast ).
• Contrôle dErreurs
• Détection dErreurs .
• Correction dErreurs.
• Transmission fiable.
• Contrôle de flux.

30
Structure de Trame (Frame)

• La structure du Trame est une série de bits (
  type HDLC).
• Composée de
• Trame en-tête données a transporter.
• HDLC (High Level Data Link Contrôle) est le
  format le plus utilisés.

31
Figure Structure du Trame
32
Structure du Trame

• Trame en-tête données queue.
• en-tête délimiteur adresse contrôle
  protocole.
• queue FCS délimiteur.
• délimiteur ( flag) cest un octet 01111110.
• Le délimiteur délimite le trame aux deux
  extrémités. Un seul délimiteur peut être utilise
  entre deux trames.
• Récepteur est continuellement a la chasse du
  délimiteur pour synchroniser le début du trame.
• Récepteur peut confondre donnée et un délimiteur.
• Byte stuffing et bit stuffing sont deux
  techniques qui introduisent des bits pour
  résoudre le problème

33
Structure du Trame

• Byte stuffing hérité de lusage des terminaux,
  on utilise des caractères de contrôle délimiteurs
  qui délimitent les zones dune trame. Exemple
  ESC caractère qui indique que ce qui suit est un
  caractère de contrôle. Comme ESC peut apparaître
  dans les données du trame utile. Si cest le cas,
  on le dédouble (byte stuffing),
• On envoi ESC X pour le debut de len-tête.
• On envoi ESC Y pour la fin du trailer.
• On envoi ESC Z pour ESC.
• bit stuffing cest une solution du problème,
  comment? Si cinq bits à '1' apparaissent
  consécutivement dans un paquet à transmettre,
  l'émetteur introduit un bit à '0' après le
  cinquième bit à '1.
• Lémetteur ajoute aussi le flag au trame.
• Paquet
  0110111111111111111110010.
• trame en construction 011011111 11111
  11111 110010.
• Trame 01111110
  0110111110111110111110110010 01111110.

34
Structure du Trame

• Récepteur a lautre cote, après la détection du
  flag du départ, observer le stream si après
  chaque 5 bits de 1 le sixième bit est
• 0 il élimine le 0.
• 1 et septième est 0 il laccepte comme flag.
• 1 et septième est 1 émetteur envoyait une
  condition dinterrompt.
• Adressage Cest un octet de longueur réservé aux
  adresse de source et destination.
• Contrôle octet qui contrôle le type de trame.
  HDLC définit 3 types de trames.
• Protocole un octet permettant au destinataire de
  savoir à quel protocole réseau va délivrer les
  données (info) 21h pour IP, 29h pour AppleTalk,
  27h pour DECNet.

35
Structure du Trame

• Info (Données) les paquets envoyés par la couche
  réseau (data-gramme IP).
• FCS (Frame Check Sequence) cest un code de
  détection derreurs. permet un contrôle à la
  réception de la trame.
• Préambule ne contient pas d'information, si ce
  n'est quun signal d'horloge.

36
Liaison à Diffusion

• Liaison Diffusion (Broadcast) consiste à partager
  un seul support de transmission. Chaque message
  envoyé par un équipement sur le réseau est reçu
  par tous les autres.
• C'est l'adresse spécifique placée dans le message
  qui permettra à chaque équipement de déterminer
  si le message lui est adressé ou non.
• À tout moment un seul équipement à le droit
  d'envoyer un message sur le support. Il faut donc
  qu'il écoute au préalable si la voie est libre
  si ce n'est pas le cas il attend.

37
Liaison à Diffusion Topologie

• Ce mode de liaison a les topologies en bus ou en
  anneau et aussi les réseaux satellitaires ou
  radio suivent également ce mode de communication.
  
• Dans une telle configuration la rupture du
  support peut provoquer l'arrêt du réseau, par
  contre la panne d'un des éléments ne provoque pas
  (en général) la panne globale du réseau.

38
Figure Topologie de Liaison a Diffusion

39
Liaison à Diffusion

• Donc
• Plusieurs nuds ( émetteurs, récepteurs,routeurs
  ) partagent le même lien.
• Protocole utilise Ethernet, Division du milieu
  (FDM, TDM),
• Tous les nuds qui partagent le lien reçoivent
  une copie de la trame.
• Adressage Physique Plusieurs nuds donc une
  adresse doit être associée à chaque nud qui
  partage ce lien.
• Les réseaux locaux ( LAN ) adoptent ce mode de
  liaison.

40
Protocole Liaison Point a Point PPP

• Dans le mode de liaison point à point le support
  physique (le câble) relie une paire d'équipements
  seulement.
• Quand deux éléments non directement connectés
  entre eux veulent communiquer ils le font par
  l'intermédiaire des autres noeuds du réseau.
• Ce mode de liaison adopte les topologies
  suivantes

41
Protocole Liaison Point a Point PPP Topologie

• Reseau étoile le site central reçoit et envoie
  tous les messages, le fonctionnement est simple,
  mais la panne du noeud central paralyse tout le
  réseau.

étoile
42
Protocole Liaison Point a Point PPP

• Reseau a boucle simple chaque noeud recevant un
  message de son voisin en amont le réexpédie à son
  voisin en aval. Pour que les messages ne tournent
  pas indéfiniment le noeud émetteur retire le
  message lorsqu'il lui revient. Si l'un des
  éléments du réseau tombe en panne, alors tout
  s'arrête.
• Reseau double boucle Le problème de boucle
  simple est partiellement résolu par la double
  boucle dont chacune des boucles fait tourner les
  messages dans un sens opposé. En cas de panne
  d'un équipement, on reconstitue une boucle simple
  avec les éléments actifs des deux boucles, mais
  dans ce cas tout message passera deux fois par
  chaque noeud. Il en résulte alors une gestion
  très complexe.

43
Protocole Liaison Point a Point PPP

• Reseau en maillage régulier l'interconnexion
  est totale ce qui assure une fiabilité optimale
  du réseau, par contre c'est une solution coûteuse
  en câblage physique.
• Reseau en maillage irrégulier Si l'on allège le
  plan de câblage, les maillage régulier le
  maillage devient irrégulier et la fiabilité peut
  rester élevée mais elle nécessite un routage des
  messages selon des algorithmes parfois complexes.

44
Protocole Liaison Point a Point PPP

• 1 - Établissement dune connexion PPP entre les
  deux machines.
• émetteur émet configure_request.
• récepteur répond  configure_ack, ou
  configure_reject .
• 2 Échanges dinformations.
• 3 - Fermeture de la connexion PPP entre les deux
  machines.
• émetteur émet terminate request.
• récepteur répond  terminate_ack.
• Exemple PPP fonctionne avec lignes téléphoniques
  connexion avec un modem 56K, connexions X25.

45
Protocole Liaison Point a Point PPP

• Le protocole PPP offre les services suivants
• Gestion de plusieurs protocole réseaux (IP ou
  DecNet)
• Fonctionne sur des types de liens physiques
  différents (série, parallèle, synchrone,
  asynchrone)
• détection derreurs
• vérification que la connexion est toujours en vie
• Mais PPP ne pas offrir les services suivants
• Correction des erreurs,
• Contrôle de flux,
• Préserver lordre

46
Contrôle dErreurs

• Le signal électrique peut subir des perturbations
  , présence de bruit, notamment lors du transport
  des données sur un long trajet. Ainsi, le
  contrôle de la validité des données est
  nécessaire.
• C'est pourquoi il existe des mécanismes
  permettant de garantir un certain niveau
  d'intégrité des données, c'est-à-dire de fournir
  au destinataire une assurance que les données
  reçues sont bien similaires aux données émises.

47
Contrôle dErreurs

• La protection contre les erreurs peut se faire de
  deux façons
• soit en fiabilisant le support de transmission,
  c'est-à-dire en se basant sur une protection
  physique. Une liaison conventionnelle a
  généralement un taux d'erreur compris entre 10-5
  et 10-7.
• soit en mettant en place des mécanismes logiques
  de détection et de correction des erreurs.
• La plupart des systèmes de contrôle d'erreur au
  niveau logique sont basés sur un ajout
  d'information (on parle de "redondance")
  permettant de vérifier la validité des données.

48
Contrôle dErreurs

• On admet deux types derreurs possibles
• Trame perdu narrive pas a sa destination.
• Trame endommagé arrive mais quelques bits sont
  inverses 0 a 1 ou 1 a 0. Dans ce cas on a
• Erreur a 1 bit un seul bit inverse dans le
  trame.
• Burst erreurs un nombre considérable de bits
  sont inverses.
• Contrôle derreurs cest le mécanisme de
  détection et correction des erreurs qui se
  produisent pendant la transmission des trames.

49
Détection dErreurs

• Lémetteur envoie les données D un code
  derreur CE. Grâce au CE reçu, le destinataire
  regarde si le D reçu est bon. Trois techniques
  utilisées qui sont
• Bits de Parité.
• Checksums.
• Contrôle de Redondance Cyclique CRC.
• Problème CE a pu aussi être endommagé pendant la
  transmission. Le destinataire peut croire que
  tout est bon alors que non. Il faut trouver un CE
  qui minimise cette probabilité.

50
Bits de Parité

• Cest la méthode de détection derreur la plus
  simple.
• Ajouter CE 1 bit, a la fin du trame avant sa
  Transmis.
• La valeur du bit est telle que dans le trame le
  nombre des bits a  1  pair ou impair selon
  lentente.
• Vérification de la parité a la réception.
• Par exemple Si lémetteur transmis le caractère
  G (1110001).
• Émetteur avant transmission introduit 1 bit a la
  fin 11110001.
• Vérification de la parité, récepteur admit que
• si le nombre de bits a  1  impair, trame
  reçu sans erreur.
• si le nombre de bits a  1  pair, erreur dans
  le trame.
• CE peut être endommager pendant la transmission
  si un nombre pair de bits est inverse. Lerreur
  passe inaperçu, cest lexemple de la présence de
  bruit de fond.

51
Checksums

• Cest une vérification de la somme des octets
  qui composent le trame. La valeur de CE dépende
  du nombre total des bits dans le trame. Soit une
  données du Trame, telle que ci-dessous
• Émetteur
• Addition bit à bit des mots de 16 bits du
  segment
• Segment 4865 6C6C 6F20 776F 726C 642E
  271FA
• Checksum est donc
• Checksum CE segment 71FA 2 71FC

52
Checksums

• Récepteur additionne les mots de 16 bits
• Si le résultat donne 71FC, alors cest bon
• Sinon, élimine le segment ou bien dit  pas bon 
  à lapplication
• Technique facile mais lerreur peut être
  inaperçu, ex.

53
Contrôle de Redondance Cyclique CRC  

• CRC (Cyclic Redundancy Check) est une technique
  très puissant quand la détection derreur. Il
  représente la principale méthode de détection
  d'erreurs utilisée dans les télécommunications.
• Principe
• Comme les techniques précédentes, CRC associé a
  chaque trame un CE appelé FCS ( Frame Check
  Sequence).
• Soit les données du message dans le trame est de
  k bits. Lémetteur génère une valeur de FCS de (n
  k ) bits tel que la valeur du trame a
  transmettre qui est donc de n bits, sera
  divisible par un nombre prédéterminé.
• Trois différentes méthodes de calcul de CRC
• Arithmétique, polynomiale et logique digital.

54
Contrôle de Redondance Cyclique CRC Arithmétique
Méthode 

• Le message M à envoyer dans le trame est de k
  bits.
• M est le trame de n bits
• M' M FCS k ( n k ) bits.
• Le nombre prédéterminé P dont M sera divisible
  est de n k 1 bits.
• Donc le quotient M'/P na pas de reste. Il est
  clair
• M 2n-k M FCS.
• Car le produit 2n-k M revient a décaler les k
  bits vers la gauche et ajouter n k zéros, pour
  avoir k bits en total. Ajoutons FCS nous
  obtiendrons donc M.
• Divisons
• 2n-k M / P Q R / P.
• On veut le reste R 0.

55
Contrôle de Redondance Cyclique CRC
Méthode Arithmétique

• Comme la division est un modelo 2, R est au
  moins 1 bit de moins que le diviseur.
• On va prendre FCS R donc
• M/ P 2n-k M / P R / P Q ( R R ) / P.
• Or tout nombre binaire ajoute a lui même son
  modelo 2 produit 0 car
• Donc pas de reste dans cette division. Donc M
  est divisible par P et le FCS est ainsi égal au
  reste de la division de 2n-k M (auquel on a
  préalablement concaténé n bits nuls correspondant
  à la longueur du FCS) par P.

11010011 11010011 -----------------
00000000
56
Contrôle de Redondance Cyclique CRC
Méthode Arithmétique

• Exemple
• M 1010001101 ( 10 bits).
• P 110101 ( 6 bits ).
• FCS R ( 5 bits ) a calculer.
• Donc n 15, k 10 et (n-k ) 5.
• Le produit 2n-k M 25 M 101000110100000.
• Divisons ce produit par P 110101 il reste.
• FCS R 01110.
• Le trame a envoyer M est obtenu en ajoutant FCS
  au produit.
• M 101000110101110.
• Le Récepteur divise M par P, sil ny pas de
  reste donc aucune erreur détecter.

57
Contrôle de Redondance Cyclique CRC Méthode
Arithmétique  

• Pour une solution meilleur P devrait être de 1
  bit plus grand que le FCS désiré et le choix de
  la valeur exacte de P dépende du type derreurs
  prévu.
• Puissance de la méthode CRC
• Soit
• Tr T ? E.
• T trame envoyé, Tr trame reçu, E erreur.
• Sil y a erreur E ? 0 , elle ne peut être
  détecté si et seulement si.
• Tr est divisible par P qui est équivalent a E
  divisible par P.

58
Contrôle de Redondance Cyclique CRC Méthode 
Polynomiale  

• consiste à traiter les séquences binaires comme
  des polynômes binaires (c-à-d des polynômes dont
  les coefficients correspondent à la séquence
  binaire). Ainsi la séquence binaire
• 0110101001.
• peut être représenté sous la forme polynomiale
  suivante
• 0X9 1X8 1X7 0X6 1X5 0X4 1X3
  0X2 0X1 1X0.
• soit.
• X8 X7 X5 X3 X0.
• ou encore.
• X8 X7 X5 X3 1.

59
Contrôle de Redondance Cyclique CRC Méthode 
Polynomiale  

• De cette façon, le bit de poids faible de la
  séquence (le bit le plus à droite) représente le
  degré 0 du polynôme (X0 1), le 4ème bit en
  partant de la droite représente le degré 3 du
  polynôme (X3), ... Une séquence de n bits
  constitue donc un polynôme de degré n-1.
• Toutes les expressions polynomiales sont
  manipulées par la suite avec une arithmétique
  modulo 2.
• Dans ce mécanisme de détection d'erreur, un
  polynôme prédéfini G(X) appelé polynôme
  générateur est connu de l'émetteur et le
  récepteur.

60
Contrôle de Redondance Cyclique CRC Méthode 
Polynomiale  

• La détection d'erreur consiste pour l'émetteur à
  effectuer un algorithme sur les bits du trame
  affin de générer un FCS, et de transmettre ces
  deux éléments au récepteur.
• Il suffit alors au récepteur d'effectuer le même
  calcul affin de vérifier que le CRC est valide.

61
Contrôle de Redondance Cyclique CRC Méthode 
Polynomiale  

• Soit M le message correspondant aux k bits de la
  trame à envoyer.
• M(X) le polynôme associé a M.
• Le message transmis M' M FCS k ( n k
  ) bits.
• Le FCS est tel que
• M'(X)/G(X)0.
• Le code FCS est ainsi égal au reste de la
  division polynomiale de M(X) (auquel on a
  préalablement concaténé n bits nuls correspondant
  à la longueur du FCS) par G(X).

62
Contrôle de Redondance Cyclique CRC Méthode 
Polynomiale  

• Par exemple
• M 1011 0001 (B1 hex).
• soit G(X) X3 1 en binaire 1001.
• Étant donné que G(X) est de degré 3, il s'agit
  d'ajouter 4 bits nuls à M et faire la division
  par G pour obtenir le reste
• 10110001001010100000 / 1001.
• Le reste de la division de M par G est donc
• CRC 0011.

63
Contrôle de Redondance Cyclique CRC Méthode 
Polynomiale  

• Pour créer M' il suffit de concaténer le CRC
  ainsi obtenu aux bits de la trame à transmettre
• M' 1011000100101010 0011.
• 10110001001010100011.
• Ainsi, si le destinataire du message effectue la
  division de M' par G, il obtiendra un reste nul
  si la transmission s'est effectuée sans erreur .
• Polynômes générateurs.

64
Contrôle de Redondance Cyclique CRC Méthode 
Polynomiale  

• Les polynômes générateurs les plus couramment
  employés sont
• CRC-12 X12 X11 X3 X2 X 1.
• CRC-16 X16 X15 X2 1.
• CRC CCITT V41 X16 X12 X5 1Ce code est
  notamment utilisé dans la procédure HDLC.
• CRC-32 (Ethernet) X32 X26 X23 X22 X16
  X12 X11 X10 X8 X7 X5 X4 X2 X
  1.
• CRC ARPA X24 X23 X17 X16 X15 X13 X11
  X10 X9 X8 X5 X3 1.

65
Contrôle de Redondance Cyclique CRC Méthode 
Logique Digital  

• On utilise les registres pour effectuer les
  opérations de décalages et de XOR sur les bits
• Exemple k 16 bit CRC

15
14
13
12
11
10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0
XOR
Message bits
Decalage a gauche
Math cest une equation X16 X12 X5 1
66
Correction dErreurs

• Sil y a détection dune erreur alors peut être
  corriger par
• Reçu positif la destination envoi a la source un
  message indiquant que le trame est reçu sans
  erreurs.
• Retransmission la source retransmis le trame
  duquel la destination na pas transmis  reçu
  positif  après une durée-passe  time-out .
• Reçu négative et retransmission la destination
  envoi un reçu négative indiquant une erreur a été
  détecte dans la trame. La source retransmis une
  copie du trame en conséquence.

67
Correction dErreurs

• Ce mécanismes de correction est appelé Demande
  de Répétition Automatique (ARQ).
• Trois types de ARQ
• Arrêt-et-Attend (Stop-and-Wait) ARQ la source
  transmet le trame et attend le reçu (Ack. ).
  Attend Pas de transmission jusquà reçu.

68
Correction dErreurs

• Go-Back-N ARQ source peut transmettre une série
  de trames. Pourvu quil ny pas derreur la
  destination accepte les trames envoyés. Sil la
  destination détecte une erreur dans un trame,
  elle arrête daccepter les trames et envoi un
  négative reçu a la source pour faire savoir
  quelle naccepte aucun trame jusquà ce que le
  trame defecte soit retransmit a nouveau.
• Selective-Reject ARQ source peut transmettre une
  série de trames. La destination accepte les
  trames envoyés. Sil la destination détecte un
  erreur dans un trame, elle continue daccepter
  les trames et envoi un négative reçu a la source
  pour faire savoir quelle un trame est defecte.
  Les trames sont met a la mémoire. Quand une copie
  du trame defecte sera retransmit a nouveau, la
  destination organise lordre des trames a
  nouveau.

69
Contrôle de flux

• Techniques qui assure que les trames envoyés ne
  surcharge pas la mémoire (buffer ) de la
  destination.
• La destination réserve une partie de la mémoire
  de données.
• Quand un trame arrive, la destination va mettre
  le trame dans la partie de mémoire réserve pour
  son processus ( détection derreur etc. ) avant
  de le passer a la couche supérieur.
• Dans le cas de labsence du contrôle de flux, les
  buffers peuvent être remplis ce qui nous ramène a
  la congestion.
• Deux Techniques de contrôle de flux
• Arrêt et Attend (Stop-and-Wait).
• Fenêtre de Glissage (Sliding-Window).

70
Figure Modèle de Transmission
destination
source
trames
temps
narrive pas
defecte
Presence derreurs
Absence derreurs
71
Contrôle de flux

• Hypothèse
• La durée de transmission du Trame est la durée
  pour que tous les bits du trame sont transmis.
  Elle est proportionnelle a la longueur du trame (
  nombre de bits ).
• La durée de propagation est le temps met pour
  quun bit traverse le lien réseau entre la source
  et la destination.

72
Contrôle de flux Arrêt et Attend

• Arrêt-et-Attend (Stop-and-Wait) ARQ la source
  transmet le trame et attend le reçu (Ack. ).
• Attend Pas de transmission jusquà obtention
  dun reçu.
• Dans le cas ou le message est compose de
  plusieurs trames  Attend  peut ne pas être bon.
  Pourquoi?
• On défini
• B R x d / V.
• Tel que
• B est le lien réseau en bits nombre de bits
  présent dans le lien quand le lien est totalement
  rempli de bits.
• R est le taux de bits dans le lien en bps.
• d longueur physique du lien en mètres.
• V la vitesse de propagation en m / s.

73
Contrôle de flux Arrêt et Attend

• On a défini le temps de propagation, a, comme
  étant la temps pour quun bit propage de la
  source a la destination
• a B / L.
• ou L est le nombre de bits dans le trame ( en
  bits). On B est normalise a 1.

74
Contrôle de flux Arrêt et Attend

• Si a lt 1, le temps de propagation est donc
  inférieur au temps de transmission (B 1 ).
• Dans ce cas, le trame est tellement long de façon
  que le premier bit de la trame est déjà arrive a
  la destination avant que la source complète la
  transmission du Trame.
• Si a gt 1 , le temps de propagation est donc
  supérieur au temps de transmission (B 1 ).
• Dans ce cas, la transmission du trame est achevée
  avant que le premier bit de la trame soit arrive
  a la destination.
• Dans les deux cas on peut remarquer
  schématiquement que pour un taux de bit très
  élevé dans le lien et/ou pour une distance très
  grand du lien, le lien est sous-utilise. Cest a
  dire quil peut se trouver q un seul trame dans
  le lien.
• Ainsi la technique Arrêt et Attend fait défaut.

75
Contrôle de flux Fenêtre de Glissage

• A partir de la discussion de la technique Arrêt
  et Attend, on peut déduire quon peut améliorer
  la situation on permettant la transition de
  multi- trames en même temps.
• Destination réserve un espace de mémoire (buffer)
  pour W trames.
• Source peut envoyer W trames sans attendre le
  reçu message de la destination.
• Pour reconnaître les trames acceptes, le reçu
  message doit inclure le numéro de séquence du
  trame accepte.
• Dans ce cas la destination transmis un seul
   reçu  message avec un numéro de séquence W 1
  pour faire savoir la source quelle a accepte les
  W trames et prêt daccepter les W trames suivants
  en commencant par le numéro de séquence W1.
• La source est préparée a envoyé les W trames
  suivants.

76
Contrôle de flux Fenêtre de Glissage

• Donc
• Source maintient une liste de numéros de séquence
  lesquels on lui permet d'envoyer.
• Destination maintient une liste de numéros de
  séquence prêt a recevoir.
• Chacune de ces listes peut être considérée comme
  une fenêtre de trames.
• L'opération est appelée fenêtre de glissage