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Rémi EVE - 2001 -

Les protocoles de liaison : HDLC, PPP, X25.2. Rémi EVE - 2001 -. Sommaire. Objectifs : Intérêt des protocoles de liaison Comprendre leur fonctionnent Où sont ils utilisés ? Les techniques : Le « Stop-and-Wait » Les protocoles à fenêtres Les normes et les produits :

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  1. Les protocoles de liaison : HDLC, PPP, X25.2 Rémi EVE - 2001 -

  2. Sommaire Objectifs : • Intérêt des protocoles de liaison • Comprendre leur fonctionnent • Où sont ils utilisés ? Les techniques : • Le « Stop-and-Wait » • Les protocoles à fenêtres Les normes et les produits : • La norme HDLC et ses implémentations dérivées

  3. Quels services sont proposés à la couche réseau ? On peut citer trois services que la couche liaison de données peut offrir à la couche réseau : • sans connexion, sans acquittement (utilisé pour transporter la parole) • sans connexion, avec acquittement (utilisé pour des canaux peu fiables) • avec connexion, acquitté (utilisé pour des transmissions fiables) Compromis entre performances et fiabilités

  4. Transmission de trames, protocole I : Stop-and-Wait Schéma classique : • Emetteur envoi une trame • Récepteur reçoit la trame et retourne un acquittement (ACK ou NACK) • Emetteur attend l’acquittement pour émettre la prochaine trame Cas d ’utilisation : Transmission de trames longues A B (a) T,a (a) ACK (b) T,b (b)

  5. Transmission de trames, protocole I : Stop-and-Wait Problème n°1 : Perte d ’une trame ou d ’un ACK => Timer A B (a) T,a A B Time out (a) T,a (a) T,a ACK (a) Time out (b) ACK T,b (b) T,a ACK (a) ACK Perte d ’un acquittement Doublons

  6. Transmission de trames, protocole I : Stop-and-Wait Problème n°2 : Doublons => Numérotation des trames et ACK (0 & 1) A B (a) T,a,0 (a,0) Time out ACK (a) T,a,0 T,a,0 (a,0) ACK,0 ACK (b) (b) T,b,1 T,b,1 (b,1) (b,1) Time out NACK,1 ACK Fausse perte T,b,1 ACK (c) T,c,2 (d) Perte de la trame c (d,3) T,d,3 Emetteur croit recevoir l’acquittement de la trame c

  7. Transmission de trames, protocole I : Stop-and-Wait Ce protocole permet une transmission fiable en utilisant : • N°séquence (trame) • N°acquittement (ACK et NACK) • Timer • CRC Ce protocole est aussi connu sous les termes « de protocoles à bits alternés » Inconvénient : un faible taux d’utilisation du canal Comment améliorer ce taux ? 01111110 Trame de données FLAG TYPE N°TRAME DONNEES FCS FLAG Les différentes trames utilisées Trame d ’acquittement TYPE FLAG ACK + N° FCS FLAG

  8. 1ère amélioration : Communication bidirectionnelle Comment communiquer dans les deux sens ? Technique du « piggyback » : Inclusion du champ ACK dans les trames de données. Une trame envoyée est acquittée par : • Une trame de données si le récepteur a une trame à envoyer • Une trame de contrôle dans le cas contraire Une trame peut acquitter plusieurs trames en une seule opération Trame de données FLAG TYPE N°TRAME ACK+N° PAQUET FCS FLAG Trame de contrôle FLAG ACK+N° FCS TYPE FLAG

  9. 2ième amélioration : Le pipeline L’émetteur peut envoyer plusieurs trames en attendant un acquittement Problème : plus de contrôle du flux (risque de saturation du récepteur) A B A B (a) (a) T,a,0 T,a,0 (b) T,b,1 (a,0) (a,0) ACK,0 (c) T,c,2 (b,1) (c,2) (b) T,b,1 (b,1) ACK,1

  10. Contrôle du flux : Fenêtres glissantes Principe : • plusieurs trames émises à la suite • Trames numérotées sur « n » bits et modulo 2n • Taille des fenêtres : 2n-1 Trames déjà émises N° de Séquence (n° de trame) 3 0 1 2 0 1 2 3 Emetteur Trames qui peuvent êtres émises Fenêtre glissante (taille = 3) Trames déjà reçues 3 0 1 2 0 1 2 3 Récepteur Trames qui peuvent êtres reçues

  11. Contrôle du flux : Fenêtres glissantes (exemple) (Numérotation sur 2 bits) Emetteur Récepteur Emetteur envoi les trames 0 et 1 3 3 0 1 2 0 1 2 3 0 1 2 0 1 2 3 T(0,1) Récepteur attend la trame 2 s z 3 3 0 1 2 0 1 2 3 0 1 2 0 1 2 3 ACK,2 s z 3 0 1 2 0 1 2 3 3 0 1 2 0 1 2 3 T(2,3,0) Emetteur bloqué 3 3 0 1 2 0 1 2 3 0 1 2 0 1 2 3 ACK,1 3 3 0 1 2 0 1 2 3 0 1 2 0 1 2 3

  12. Comment détecter une erreur ou une perte ? Détection d’une perte : • Le Timer de l ’émetteur permet de détecter une perte L ’émetteur émet à nouveau la trame perdue Détection d ’une erreur côté récepteur : • Vérification du FCS • Réception de la trame « (x) mod n » avant la trame « (x-1) mod n » Deux possibilités pour récupérer une erreur : • « GO-BACK-N » • « Selective Repeat »  Dans tous les cas, l ’émetteur doit mémoriser les trames non acquittées

  13. « GO-BACK-N » « GO-BACK-N » : • La transmission est reprise depuis la trame perdue ou erronée Méthode simple mais peu efficace A B (a) T,a,0 (a,0) (b) T,b,1 Trame erronée ACK,1 REJ,1 (c) T,c,2 (b) T,b,1 (b,1) (c) T,c,2 (c,2) (d) T,d,3 (d,3) ACK,3

  14. « SELECTIVE-REPEAT » « Selective Repeat » : • Seule la trame perdue ou erronée est retransmise Plus efficace que le GO-BACK-N Implémentation plus complexe Mémorisation des trames côté récepteur A B (a) T,a,0 (a,0) (b) T,b,1 Trame erronée ACK,1 SREJ,1 (c) T,c,2 Buffer (b) T,b,1 (b,1) (B ordonne les trames) ACK,3

  15. Norme : HDLC (High Level Data Link Control) L’ISO défini un protocole de liaison « générique ». Cette norme propose 3 modes de fonctionnement selon la topologie du réseau : • Normal Response Mode (NRM) Point-to-point ou multipoint • Asynchronous Response Mode (ARM) Point-to-point Secondaire initie une transmission • Asynchronous Balanced Mode (ABM) Point-to-point Full-duplex Half-duplex Primaire Secondaire Secondaire Full-duplex Primaire Secondaire Full-duplex Prim/Sec Prim/Sec

  16. La trame HDLC « générique » On distingue 3 types de trames : • Information (contient les données) • Supervision (gestion des erreurs : REJ,SREJ,RR,RNR) • Non numérotée (initialisation et libération : UA,DISC,SABM,SARM) 8 bits 8 bits 16/32 bits 8 bits 8 bits Flag Adresse Contrôle Information FCS Flag 0 N(S) P/F N(R) Trame d’information (données) 1 0 N(S) P/F N(R) Trame de supervision 1 1 P/F Trame non numérotée

  17. Champs de contrôle : particularité Trame de supervision : • RR : Receive Ready le récepteur est prêt à recevoir • RNR : Receive Not Ready le récepteur ou la couche réseau est débordé, demande de rémission de la trame • REJ / SREJ : Reject et Selective Reject demande de retranmission Trame non-numérotée : • DISC : Disconnect • SABM : Set Asynchronous Balanced Mode • UA : Acquittement

  18. Exemple de transmission en mode HDLC NRM Primaire A Secondaire B Légende RR, RNR (acquittement) REJ, SREJ (rejet) UA (ack non numéroté) ARM / ABM / NRM (mode) Disc (disconnect) P/F : Poll/Final B,SNRM,P Demande connexion B,UA,F Accepte la connexion B,I,N(S)=0,N(R)=0 B reçoit I,0 B,I,N(S)=1,N(R)=0,P B reçoit I,0 & P bit B,I,N(S)=0,N(R)=2 A reçoit I,0 & ACK B,I,N(S)=1,N(R)=2 A reçoit I,1 B,I,N(S)=2,N(R)=2,F A reçoit I,2 & F bit B,RR,N(R)=3,P B reçoit ACK & P bit B,RR,N(R)=2,F A reçoit I,2 & F bit B,DISC,P B reçoit déconnexion & P bit B,UA,F A reçoit un ACK & F bit adresse du secondaire

  19. Hiérarchie des protocoles de liaison SDLC - 1970 (SNA) HDLC (ISO) ABM NRM NRM PPP LAPB (X25.2) LAPD (RNIS) SDLC (SNA) LAP (X25.2) LLC (LANs) LAPDm (GSM) SDLC : Synchronous Data Link Control (IBM) HDLC : High Data Link Control (ISO) PPP : Point-to-Point protocol LAP : Link Access Procedure

  20. Les réseaux X.25 La norme X.25 : Adopté par l’ITU (International Telecommunications Union) en 1976, elle définie l’interface entre un ETTD (serveur, routeur, terminal,...) et un ETCD (modem,…). Objectif : Répondre aux besoins croissants de connexions distantes. Exemple : Les réseaux publics français sont basés sur X.25 (Transpac en 1979, Minitel, …). La norme X.25 couvre les 3 premières couches de l ’OSI. Le niveau liaison : • Rendre fiable le canal entre un ETCD et un ETTD • Protocole LAPB (Link Access Procedure Balanced) qui est une implémentation d ’HDLC (fenêtre coulissante, …)

  21. Exemple de réseau X.25 ETTD (pc) ETTD (pc) ETCD (modem) ETTD (pc) X.25 ETTD ETTD ETTD ETTD Switch X.25/3 X.25/3 réseau réseau réseau réseau réseau X.25/2 X.25/2 liaison liaison liaison liaison liaison X.25/1 X.25/1 Physique Physique Physique Physique Physique

  22. Un produit : PPP (Point-to-Point Protocol) SLIP et SLIP+ : Prédécesseurs de PPP, mais trop rigide (manque de modularité). Objectif : • Faire transiter des paquets de données sur des liaisons point-à-point • Accéder à Internet depuis un poste isolé (via un modem) Implémentation d ’HDLC Caractéristiques : • Communication bidirectionnelle et garde l’ordre des paquets • Supporte divers protocoles de niveau réseau (IP,IPX,…) • Contrôle d’accès via des procédures d’authentifications • Optimisation de la communication • Modularité • Contrôle d ’erreurs

  23. Composants de PPP 1) Trame HDLC 2) Protocole de contrôle de liaison (LCP : Link Control Protocol) • Etablissement, maintien et libération de la connexion • Négociation d ’options (taille des trames,…) 3) Protocole de contrôle réseau (NCP : Network Control Protocol) • Une famille de protocoles de contrôle réseau (IPC,IPXCP,NBTP,...) qui configure les protocoles de la couche réseau IP IPX Couche réseau NCP CHAP PPP PAP LCP Couche liaison Couche physique

  24. Phases d ’une transmission avec PPP LCP : Link-Control-Protocol NCP : Network-Control-Protocol • Phase II [option] : Authentification • Deux modes disponibles : • PAP • Simple, mais le mot de passe transite en • clair sur le réseau • CHAP • Fourni une protection contre les attaques Phase I : Chaque extrémité du lien PPP envoi des paquets LCP pour configurer et tester la ligne Phase III : PPP envoi des paquets NCP pour choisir et configurer un ou plusieurs protocoles réseau disponibles (IP, IPX). (Cette phase peut lors d ’une connexion Internet permettre d’obtenir une adresse IP pour toute la durée de la connexion) Phase IV : Transfert des datagrammes Evénement

  25. Exemple d ’utilisation de PPP Connexion à un réseau d’entreprise FTP, WWW Machine isolée TCP UDP Réseau téléphonique Serveur d ’accès Modem IP PPP / SLIP Physique Réseau entreprise Connexion à Internet Modem Internet Fournisseur d ’accès Exemple de produits PPP PPP se trouve essentiellement comme couche logicielle : • Intégré au système d’exploitation dans windows, solaris2 • « MacPPP » pour Macintosh • « pppd » sous Linux

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