Couche liaison de données

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Couche liaison de données
Pour permettre aux utilisateurs de communiquer, le modèle OSI divise les fonctions d’un réseau de
données en couches.
Pour récapituler :
La couche application fournit une interface à l’utilisateur.
La couche transport a pour fonction de diviser et de gérer les communications entre les processus
s’exécutant sur les deux systèmes d’extrémité.
Les protocoles de couche réseau organisent les données de communication de sorte qu’elles
puissent voyager à travers les interréseaux de l’hôte source vers un hôte de destination.
Pour que les paquets de couche réseau soient transportés de l’hôte source à l’hôte de destination, ils
doivent traverser différents réseaux physiques. Ces réseaux physiques peuvent consister en types
différents de supports physiques, tels que des fils de cuivre, des micro-ondes, des fibres optiques et
des liaisons satellites. Les paquets de couche réseau ne sont pas en mesure d’accéder directement à
ces différents supports.
Le rôle de la couche liaison de données OSI est de préparer les paquets de couche réseau pour être
transmis et de contrôler l’accès aux supports physiques.
Ce chapitre présente les fonctions générales de la couche liaison de données et des protocoles qui lui
sont associés.
Objectifs pédagogiques
• À l’issue de ce chapitre, vous serez en mesure d’effectuer les tâches suivantes :
• Décrire le rôle des protocoles de couche liaison de données dans la transmission des données
• Décrire comment la couche liaison de données prépare les données à être transmises sur le
support du réseau
• Décrire les différents types de méthodes de contrôle d’accès au support
• Identifier plusieurs topologies réseau logiques courantes et de décrire comment la topologie
logique détermine la méthode de contrôle d’accès au support d’un réseau donné
• Expliquer le but de l’encapsulation des paquets en trames pour permettre l’accès aux
supports
• Décrire la structure de trame de la couche 2 et d’identifier les champs génériques
• Décrire le rôle des champs d’en-tête et de queue de bande de trame clés, y compris
l’adressage, la qualité de service, le type de protocole et la séquence de contrôle de trame

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1/ Accès aux supports
1/ Prise en charge des services de couche supérieure et connexion à ces services
La couche liaison de données permet d’échanger des données via un support local commun.
La couche liaison de données assure deux services de base :
Elle permet aux couches supérieures d’accéder aux supports par des techniques telles que le
verrouillage de trame.
Elle contrôle la manière dont les données sont placées sur les supports et reçues des supports par
des techniques telles que le contrôle d’accès au support et la détection des erreurs.
Tout comme pour chacune des couches OSI, il existe des termes spécifiques à cette couche :
• Trame : l’unité de données de protocole (ou PDU) de la couche liaison de données.
• Nœud : la notation de couche 2 des périphériques réseau connectés à un support commun.
• Support (physique)* : le média permettant de procéder au transfert des informations entre
deux nœuds.
• Réseau (physique)** : deux nœuds ou plus connectés à un support commun.
La couche liaison de données est responsable de l’échange des trames entre les nœuds via les
supports d’un réseau physique.

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* Il est important de comprendre la signification du terme support dans le contexte de ce chapitre.
Dans ce contexte, ce terme se réfère au matériel qui transporte les signaux représentant les données
transmises. Un support est le câble de cuivre, la fibre optique ou l’air à travers lequel voyagent les
signaux. Dans ce chapitre, le terme support n’est pas lié à la programmation de contenu (par
exemple, audio, image, télévision et vidéo) en question lorsqu’il est fait référence au contenu
numérique et au multimédia.
** Un réseau physique diffère d’un réseau logique. Les réseaux logiques sont définis au niveau de la
couche réseau par l’organisation du système d’adressage hiérarchique. Les réseaux physiques
représentent l’interconnexion des périphériques sur un support commun. Un réseau physique est
parfois également nommé segment de réseau.
Accès des couches supérieures aux supports
Comme nous l’avons vu, un modèle de réseau permet à chaque couche d’opérer en se souciant au
minimum du rôle des autres couches. La couche liaison de données se charge à la place des couches
supérieures de transmettre et de recevoir les données depuis et sur le réseau. Cette couche fournit
des services permettant de prendre en charge les processus de communication de chaque support à
travers lequel les données doivent être transmises.

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Un échange de paquets de couche réseau peut impliquer de nombreuses transitions de support et de
couche liaison de données. Au niveau de chaque tronçon le long du chemin, un périphérique
intermédiaire (en général, un routeur) accepte une trame d’un support, décapsule la trame, puis
transmet le paquet dans une nouvelle trame correspondant au support de ce segment du réseau
physique.
Imaginons une conversation de données entre deux hôtes distants : par exemple, un ordinateur situé
à Paris conversant avec un serveur Internet situé au Japon. Bien que les deux hôtes puissent
communiquer avec leurs protocoles de couche réseau homologues (par exemple, IP), de nombreux
protocoles de couche liaison de données sont probablement utilisés pour transporter les paquets IP
via divers types de réseaux locaux et étendus. Cet échange de paquets entre deux hôtes nécessite
qu’il existe une diversité de protocoles au niveau de la couche liaison de données. Chaque transition
effectuée au niveau d’un routeur peut nécessiter un protocole de couche liaison de données
différent en vue du transport sur un nouveau support.
Dans la figure, chaque liaison établie entre les périphériques utilise un support différent. Une liaison
Ethernet peut être établie entre le PC et le routeur. Les routeurs sont connectés via une liaison
satellite et l’ordinateur portable est connecté au dernier routeur via une liaison sans fil. Dans cet
exemple, pendant son voyage du PC vers l’ordinateur portable, un paquet IP est encapsulé en une
trame Ethernet, décapsulé, traité, puis encapsulé en une nouvelle trame de liaison de données pour
traverser la liaison satellite. Pour la dernière liaison, le paquet utilise une trame de liaison de
données sans fil du routeur vers l’ordinateur portable.
La couche liaison de données isole efficacement des transitions de support pouvant avoir lieu de
bout en bout les processus de communication survenant au niveau des couches supérieures. Un
paquet est reçu d’un protocole de couche supérieure et orienté vers un protocole de couche
supérieure (dans ce cas, IPv4 ou IPv6) qui n’a pas besoin de savoir quel support sera utilisé par la
communication.
Sans la couche liaison de données, un protocole de couche réseau (par exemple, IP) devrait prévoir
d’établir une connexion à chaque type de support pouvant figurer le long d’un chemin de livraison.
En outre, le protocole IP devrait s’adapter à chaque développement d’une nouvelle technologie de
réseau ou d’un nouveau support. Ce processus ferait obstacle à l’innovation et au développement de
protocoles et de supports de réseau. Ceci est l’une des raisons majeures de l’approche en couches
appliquée aux réseaux.
La plage des services de couche liaison de données doit comprendre tous les types de supports
actuellement utilisés et les méthodes d’accès à ces supports. En raison du nombre de services de
communication fournis par la couche liaison de données, il est difficile de généraliser le rôle de ces
services et de fournir des exemples d’un ensemble générique de services. Pour cette raison, un
protocole donné peut prendre en charge ou ne pas prendre en charge ces services de couche liaison
de données.

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2/ Contrôle du transfert sur les supports locaux
Les protocoles de couche 2 spécifient l’encapsulation d’un paquet en une trame et les techniques
permettant de placer le paquet encapsulé sur chaque support et de le récupérer. La technique
utilisée pour placer la trame sur les supports et la récupérer des supports est nommée méthode de
contrôle d’accès au support. Pour que les données soient transférées à travers plusieurs supports
différents, différentes méthodes de contrôle d’accès au support peuvent être requises au cours
d’une même communication.
Chaque environnement réseau que les paquets rencontrent alors qu’ils voyagent d’un hôte local à un
hôte distant peut présenter différentes caractéristiques. Par exemple, un environnement réseau
peut consister en de nombreux hôtes cherchant à accéder sur mesure au support du réseau. Un
autre environnement peut consister uniquement en une connexion directe entre deux périphériques
via lesquels les données circulent séquentiellement en tant que bits et de manière organisée.
Les méthodes de contrôle d’accès au support décrites par les protocoles de couche liaison de
données définissent les processus qui permettent aux périphériques réseau d’accéder aux supports
du réseau et de transmettre des trames dans divers environnements réseau.
Un nœud constituant un périphérique final utilise un adaptateur pour établir la connexion au réseau.
Par exemple, pour se connecter à un réseau local, le périphérique utiliserait la carte réseau
appropriée afin d’établir une connexion aux supports de ce réseau. L’adaptateur gère le verrouillage
de trame et le contrôle d’accès aux supports.
Au niveau des périphériques intermédiaires tels qu’un routeur, où le type de support peut différer
selon chaque réseau connecté, différentes interfaces physiques sur le routeur sont utilisées pour
encapsuler le paquet dans la trame appropriée et une méthode adéquate de contrôle d’accès au
support est utilisée pour accéder à chaque liaison. Le routeur présenté dans la figure comporte une