Chapitre 7. Protocoles de contrôle de liaison de données 07-1

Transcription

1 Chapitre 7 Protocoles de contrôle de liaison de données 07-1

2 Contenu Contrôle de flux Contrôle d erreurs HDLC 07-2

3 Couche de liaison de données 07-3

4 Couche de liaison de données Les responsabilités s les plus importantes de la couche de liaison de données sont Le controle de débitd et le contrôle d erreursd erreurs. 07-4

5 Mise en frames La couche de liaison de données réaliser l empaquetage des données, c est c à dire leurs mise en frames,, de façon à ce que chaque frame soit distinguable de l autre. l Les frames utilisent une chaine de bits comme séparateur de frame pour les distinguer/séparer. 07-5

6 Contrôle de débit S assure que l expéditeur ne submerge pas le récepteur et prévient le débordement de tampon (buffer). le contrôle de débit est réalisé par un ensemble de procédures utilisées pour restreindre le volume de données que l expéditeur peut envoyer avant de recevoir un avis de réception. 07-6

7 Contrôle de débit 07-7

8 Contrôle de débit Le contrôle d erreurs dans la couche de liaison de données est réalisé par une répétition de requêtes automatique (ARQ), qui retransmet les données. 07-8

9 Les protocoles de livraisons 07-9

10 Modèle de transmission de frame 07-10

11 Canaux sans bruit ni erreur Assumons qu un canal soit idéal et qu il n y ait pas de perte ni duplication et de corruption de frame. Nous introduisons, pour ce type de canaux, deux protocoles : Le protocole Simplest Le protocole Stop et attente (Stop-and-Wait) 07-11

12 Le protocole Simplest 07-12

13 Le débit Simplest L expéditeur envoie une séquence de frames sans se soucier du récepteur. Exemple: pour envoyer trois frames, trois événements se produisent au niveau du site expéditeur et trois événements au niveau du site récepteur. On remarque que les frames sont représentées par des boites bleues dont la hauteur indique la différence de temps de transmission entre le premier bit et le dernier bit de la frame

14 Protocole Stop et attente 07-14

15 Stop et attente La source transmet la frame La destination reçoit la frame et envoie un accusé de réception La source attend ce dernier avant d envoyer la frame suivante La destination peut arrêter le flux en n envoyant pas d accusé de réception 07-15

16 Utilisation de la liaison Stop et attente Lorsqu'un message est envoyé comme une séquence de frames F 1, F 2,, F n Le temps total pour envoyer les données est t = nt F où T F est le temps mis pour envoyer une frame et recevoir l'ack T F = 2t prop + t frame où t frame est actuellement le seul temps qui transmet les données Le facteur d' utilisation ou d'efficacité est donc défini par : U = n nt ( 2 t + t ) 2t prop 1+ 2a prop frame frame = 1+ 1 t frame =

17 Utilisation de la liaison stop et attente 07-17

18 Contrôle de débit des fenêtres coulissantes Permet à de multiples frames d être en transition à la fois La réception a un tampon qui supporte W frames Le transmetteur peut envoyer jusqu à W frames sans accusé de réception Chaque frame est numérotée L accusé de réception inclut le numéro de la prochaine frame espérée/attendue 07-18

19 Contrôle de débit des fenêtres coulissantes La technique de la fenêtre coulissante utilise une arithmétique du type modulo-n Les adresses se situent entre 0 et n-1 La taille de la fenêtre est de n-1 pour empêcher toute ambiguïté avec les ACKs qui inclus la prochaine frame attendue : Si on assume une taille de fenêtre de n L expéditeur peut envoyer au début frames 0 à n-1 Le récepteur est prêt à recevoir la frame 0 Cela veut-il dire qu il est prêt à recevoir les frames suivantes? 07-19

20 Contrôle de débit des fenêtres coulissantes La fenêtre expéditrice: Se rétrécie à partir de la gauche durant l envoie des frames S étend vers la droite à la réception des ACKs La fenêtre réceptrice : Se rétrécie à partir de la gauche à la réception de frames S étend vers la droite durant des ACKs

21 Fenêtre coulissante: Diagramme 07-21

22 Fenêtre coulissante: Diagramme 07-22

23 Fenêtre coulissante: Exemple 07-23

24 Fenêtre coulissante: Utilisation Exemple: le protocole d un fenêtre coulissante sans erreur. On envoie W frames, on reçoit un ACK. Deux cas: Cas 1: W 2a + 1 Le ACK de la frame 1 atteint A avant que la fenêtre ne soit vide. A Frame 2a+1 Ack Frame a+3 Frame a+2 B Dans ce cas, l expéditeur peut continuer à transmettre sans faire de pause, et le ratio d utilisation actuelle par rapport à une utilisation maximum est

25 Fenêtre coulissante: Utilisation Cas 2: W < 2a + 1 A vide la fenêtre à t = W et ne plus envoyer de frame jusqu à t = 2a + 1 A Frame W Ack W a + 2 W a + 1 B A Ack Frame W a + 2 B 07-25

26 Fenêtre coulissante: Utilisation En conclusion, pour une fenêtre coulissante sans erreur on a : U = 1 W 2a + 1 W W < 2a 2a

27 Contrôle d erreurs Détection et correction d erreurs Frames perdues Frames endommagées Répétition automatique de requête (ARQ) Détection d erreurs Accusé de réception positif Retransmission après timeout Accusé de réception négatif et retransmission 07-27

28 Répétition automatique de requête (ARQ) Stop et attente (stop-and-wait) Go-back-N Rejet sélectif (retransmission sélective) 07-28

29 Stop et attente (Wait) La source transmet une trame singulière Attente d un accusé de réception (ACK) Si la trame reçue est endommagée, elle est ignorée/écartée Le transmetteur à un timeout S il n y a pas d AR avant le timeout, retransmettre Si l AR est endommagé, le transmetteur ne le reconnaitra pas Le transmetteur retransmettra Le récepteur recevra deux copies de la trame Usage de ACK0 et ACK1 Pros et cons: Simple Inefficace 07-29

30 Stop-et-attente: Diagramme Frame 0 est envoyée et reconnue (ACK1). Frame 1 est perdue et est renvoyée après un timeout. Le renvoie de la frame 1 est reconnu (ACK0). Frame 0 est envoyée et reconnue mais ACK1 se perd. L expéditeur ne sais pas ce qui se passe, après le timeout, il renvoie la frame 0 qui est, cette fois, reconnue (ACK1)

31 Go-Back-N Basé sur le principe de la fenêtre coulissante S il n y a pas d erreur, on a un ACK de la prochaine frame espérée/attendue S il y a erreur, réponse avec réjection Ignorer cette frame et toutes celle qui suivent jusqu à ce que la frame erronée soit reçue correctement Le transmetteur doit retourner et retransmettre cette frame et toutes les frames subséquentes 07-31

32 Go Back N Dans le protocole Go-Back-N, la séquence des chiffres est du type modulo 2 m, où m est la taille du champ de la séquence des chiffres en bits. La fenêtre expéditrice est un concept abstrait défini par une boite imaginaire de taille 2 m 1 avec trois variables: S f, S n, et S size. la fenêtre expéditrice coulisse d un ou plusieurs slots lorsqu un accusé de réception valide arrive

33 Go Back N ARQ 07-33

34 Go Back N ARQ La fenêtre réceptrice est aussi un concept abstrait défini par une boite imaginaire de taille 1 avec une seule variable R n. La fenêtre coulisse lorsqu une frame valide arrive; le coulissage se fait d un slot à la fois

35 Go Back N : Frame endommagée 07-35

36 Go Back N ARQ Dans le Go-Back-N ARQ, la taille de la fenêtre expéditrice doit être plus petite que 2 m et la taille de la fenêtre réceptrice est toujours

37 Go Back N : Frame perdue 07-37

38 Go Back N : Accusé de réception endommagée 07-38

39 Diagramme du Go Back N 07-39

40 Rejet Sélectif Aussi connu comme retransmission sélective Ne sont retransmises que les trames rejetées Les trames subséquentes sont acceptées par le récepteur et mise en mémoire tampon (buffered) Minimise la retransmission Le récepteur doit maintenir un tampon suffisamment grand Le traitement de données et plus complexe à la transmission 07-40

41 Diagramme du Rejet-Sélectif 07-41

42 High-Level Data Link Control HDLC est actuellement un protocole conçu pour supporter les communication half-duplex et full-duplex Se fait sur des liaisons point-à-point et multipoints Réalise les mécanismes ARQ. HDLC fournit trois modes de transmission NRM, ABM, et ARM

43 Types de Station HDLC Station primaire Opérations de contrôle de liaison Les trames issues sont appelées commandes Maintient une liaison logique séparée pour chaque station secondaire Station secondaire Sous le contrôle d une station primaire Les trames issues sont appelées réponses Station combinée Fournit aussi bien des commandes que des réponses 07-43

44 Configurations de la liaison HDLC Non-balancée une station primaire et une ou plusieurs stations secondaires Supporte full-duplex et half-duplex Balancée Deux stations combinées Supporte full-duplex et half-duplex 07-44

45 Modes de Transfert HDLC (1) Mode normal de réponse (NRM) Configuration non-balancée La primaire initie le transfert vers la secondaire La secondaire ne peut transmettre que des données en réponse à une commande d un primaire Utilisé sur des lignes de type multi-drop L ordinateur hôte est primaire Les terminaux sont des secondaires 07-45

46 Modes de Transfert HDLC (2) Mode balancé asynchrone (ABM) Configuration balancée N importe quelle station peut initier une transmission sans recevoir de permission Mode le plus utilisé Pas d entête de polling 07-46

47 Modes de Transfert HDLC (3) Mode de réponse asynchrone (ARM) Configuration balancée La station secondaire peut initier une transmission sans recevoir de permission du primaire La station primaire est responsable de la ligne Rarement utilisé 07-47

48 Structure de la frame Transmission du type synchrone Les transmissions sont réalisées par des trames Un seul format de trame pour tous les échanges de données et de contrôle 07-48

49 Les champs du flag Délimite la trame aux deux extrémités Peut fermer une trame et ouvrir une autre Le récepteur est à l affut d une séquence du flag pour synchroniser Le gavage de bit (stuffing) est utilisé pour éviter la confusion avec des données contenant est inséré après chaque séquence de cinq 1s Lorsque le récepteur détecte cinq 1s il vérifie le bit suivant: Si c est un 0, il le supprime Si c est un 1 et que le 7ième bit est 0, il l accepte comme flag Si les bits 6 et 7 sont 1, l envoyeur indique une abortion 07-49

50 Bourrage et suppression de bits 07-50

51 Bourrage de bits 07-51

52 Champ d adresse Identifie la station secondaire Généralement d une longueur de 8 bits Peut être étendu à des multiples de 7 bits Le bit le plus à gauche de chaque octet indique s il s agit du dernier octet (1), ou pas (0) Tous les 1 ( ) sont diffusés/retransmis 07-52

53 Champ de contrôle Diffère suivant le type de frame Information/données à transmettre à l usager user (couche supérieure suivante) Contrôle de flux et d erreurs pris en charge (piggybacked) par les trames d information Supervision - ARQ lorsque piggyback n est pas utilisé Control de liaison non-numéroté - supplémentaire Le premier ou les deux premiers bits du champ de contrôle identifient le type de la trame 07-53

54 Diagramme du champ de contrôle 07-54

55 Frame-I Si le premier bit du champ de contrôle est 0, la trame est une trame-i. N(S) P/F N(R) 07-55

56 Champ de contrôle de la Frame-I bits NS P/F NR regular mode bits NS P/F NS extended mode NS: transmission du numéro de séquence NR: réception du numéro de séquence P/F: bit final ou de poll Frame de type commande: demande de réponse (P poll) Frame de type réponse: indique une réponse (F final) 07-56

57 Champ de contrôle de la Frame-S Si on a 10 dans les 2 premiers bits du champ de contrôle, cela signifie que la frame est une trame-s. Code RR RNR REJ SREJ 07-57

58 Champ de contrôle de la frame-s bits S P/F NR regular mode Champs ou code S RR: prêt à recevoir (bits: 00) Accusé de réception positif, prêt pour une frame-i Utilisé lorsqu il n y a pas de données à retourner; sinon NR est envoyé dans une frame-i RNR: pas prêt à recevoir (bits 10) Accusé de réception positif, pas prêt à recevoir REJ: rejet (bits 01) Accusé de réception négatif, méthode go-back-n ARQ SREJ: rejet sélectif (bits: 11) Accusé de réception négatif, méthode du rejet sélectif 07-58

59 Champ de contrôle de la frame-s bits S 0000 P/F NR extended mode Le champ S est similaire à celui du mode régulier Les quatre zéros sont nécessaires pour que le champ soit de longueur de 2 octets ou 16 bits

60 U-trame 07-60

61 Commandes et réponses de contrôle de la frame-u 07-61

62 Champ de contrôle de la frame-u bits M1 P/F M2 SNRM: mode de réponse normal choisi (M1 = 00, M2 = 001) SABM: mode asynchrone balancé choisi (M1 = 11, M2 = 100) SABME: mode asynchrone balancé choisi étendu (M1 = 11, M2 = 110) DISC: déconnexion (M1=00, M2=010) UA: accusé de réception non numéroté (M1 = 00, M2 = 110) RSET: numéros de séquence de transmission et de réception réinitialisés (M1 = 11, M2=001) FRMR: rejet de frame (M1 = 10, M2=001) 07-62

63 Commandes et Réponses HDLC 07-63

64 Bit Poll/Final L usage dépend du contexte Frame de commande P bit 1 pour solliciter (poll) la réponse de l autre partie Frame de réponse F bit 1 indique une réponse à la commande sollicitée 07-64

65 Champ d information Uniquement dans l information et dans certaines frames non-numérotés Doit contenir un nombre intégral d octets De longueur variable 07-65

66 Champ du FCS FCS (Frame Check Sequence) Détection d erreurs 16 bit CRC (x 16 +x 12 +x 5 +1) 32 bit CRC optionnel 07-66

67 L opération HDLC Echange d information, supervision et dénumérotation de frame Trois phases Initialisation Transfer de données Déconnection 07-67

68 L opération HDLC Un des messages SNRM, SABM, SABME, est utilisé pour configurer initialement la liaison. Etablit le mode et la longueur de la séquence des numérotation UA est utilisé comme accusé de réception pour les frame-u Le transfert de données s effectue après la configuration de la liaison. Le message DISC est utilisé pour terminer la connexion. Si une frame-u est endommagé, FRMR est envoyé comme réponse

69 Connexion A SABM B UA DISC UA 07-69

70 Echange simple bidirectionnel de données NR NS Frame type A I,0,0 B I,0,1 I,1,3 I,1,1 I,2,1 Numéros de séquence NR : message suivant attendu S,RR,2 Frame type Message NR 07-70

71 Go-Back-N ARQ A B I,1,0 I,0,0 I,2,0 S,REJ,1 I,1,0 I,2,0 I,3,0

72 Rejet sélectif ARQ A B I,1,0 I,0,0 I,2,0 S,SREJ,1 I,1,0 I,3,0

73 Récepteur occupé A B I,3,0 S,RNR, 4 S,RR,0,P S,RNR,4,F S,RR,0,P S,RR,4,F I,4,0

74 Timeout A B I,1,0 I,0,0 I,0,0 I,1,0 S,RR,2