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+title: "Réseaux et Protocole: couche liaison"
+date: 2024-03-29
+tags: ["OSI", "ethernet"]
+categories: ["Réseaux et protocoles", "Cours"]
+mathjax: true
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+
+Commençons déjà par la terminologie:
+
+ * *nœuds* : équipement (routeur, host)
+ * *canal de communication* : lien adjacent entre nœuds;
+ * *frame* : paquet de la couche liaison (niveau 2)
+
+La couche 2 transmet une frame entre deux **nœuds ajacents**. Il existe les
+liaisons **filaires** (ethernet) et **sans-fils** (wifi, LTE). Chaque protocole
+propose des caratéristiques différentes (fiabilité, rapidité etc.)
+
+Comme pour les autres couches étudiée jusqu'à maintenant, celle-ci encapsule les
+éléments de celle au dessus en y ajoute son entête. La couche liason ajoute
+ainsi les propres mécanismes de contrôles de flux entre les nœuds adjacent ou
+encore la détection voire la correction d'erreur. Le mode de communication peut
+être *half-duplex* ou *full-duplex*
+
+La couche liason est implémentée sur chacun des nœuds, elle peut l'être
+directement sur le contrôleur réseau de façon matérielle mais aussi logicielle.
+
+## Détection d'erreur
+
+Elle se fait par l'ajout d'un champs *EDC* pour *Error Detection Code* dans la
+frame. C'est un simple ajout de bits de parité. Cependant ajouter un seul bit de
+parité **n'est pas assez fiable**. Il est alors préférable d'utiliser le *two
+dimentionnal parity*, un tableau à deux dimensions pour faire du *calcul de
+parité* permettant non seulement **la correction** mais aussi la **correction**.
+
+## Multiple access link
+
+Nous avons d'abors des protocole utilisé pour la communication entre deux nœuds :
+*PPP* pour *Point to Point Protocol* ou encore *ethernet*. Mais d'autres sont
+fait poue la diffusion (*broadcast*), la communication entre plusieurs nœuds
+comme le *Wifi* ou les communications par *Satellite*
+
+Dans le second cas, il nous faut un algorithme pour déterminer **l'ordre de
+transmisson** : à quel moment un équipement peut envoyer des données sur le
+canal partagé entre tous. Il n'y a pas de canal auxiliaire ( *out of band* )
+pour organiser le partage de la ressource, il faut alors organiser le
+partitionnement
+
+### MAC Protocol
+
+Le canal est divisé en plus petites pièces à l'exclusivité de nœuds. Les accès
+sont aléatoires et au tour par tour.
+
+#### partitionnement en fonction du temps
+
+Chaque station a un slot de temps fixe permettant la transmission, si la station
+n'a pas de donnée à transmettre, alors le slot passe en IDLE.
+
+#### Frequencie division multiple access *FDMA*
+
+Le canal est divisé sur plusieurs fréquences, chaque nœud se voit attribuer une
+fréquence et peut transmettre sur celle-ci en continue.
+
+#### accès aléatoire
+
+Lorqu'un nœud veut émettre, il prend la communication sur l'ensemble du canal,
+il n'y a pas de gestion de la coordination. Donc si deux nœuds ou plus émettent
+en même temps alors il y a **collision**.
+
+Ces types de protocoles définissent alors comment détecter les collisions et ce
+qu'il faut faire dans ce cas.
+
+Vopici des exemples de protocoles de type accès aléatoires: ALOHA, Slotter
+ALOHA, CSMA, CSMA/CD, CSMA/CA
+
+##### Slotted ALOHA
+
+Le temps est divisé en intervalle régulier (intervalle de temps) correspondant au
+temps nécessaire pour la transmission d'une trame. L'émetteur attend donc le
+début d'une intervalle de temps pour transmettre sa trame.
+
+En cas de collision, le nœud retransmet son paquet après avoir attendu un temps
+aléatoire. Au mieux, 37% d'efficacité.
+
+##### Carrier Sense Multiple Access
+
+C'est un protocole simple : écouter avant de transmettre :
+
+ * Si le canal est libre alors on transmet **la trame entière**;
+ * sinon on repousse la transmission
+
+##### Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection (CSMA/CD)
+
+Les collision sont possible avec CSMA, à cause du délais de propagation de la
+trame. La probabilité d'une collision est déterminée par la distance et le
+délais de propagation.
+
+Avec CSMA/CD, un hôte annule la transmission d'une trame à l'instant de la
+détection d'une collision. Dans le cadre d'Ethernet par exemple:
+
+ * Vérification du canal;
+ * Envoi d'une trame entière si le canal est libre;
+ * Si aucune collision détectée : fin!
+ * Sinon annule la transmission et envoie le *signal jam*;
+ * Entre dans le *binary exponential backoff* : choisi un nombre \\(K\\) entre
+   \\([1..2^{m-1}]\\) et attend \\(K x 512 \\)temps / bit et relance les étapes
+   à partir de la vérification du canal.
+
+#### à tour de rôle
+
+C'est un protocole reprenant le meilleur de l'accès aléatoire et du partage de
+canal
+
+Deux façons de faire :
+
+ * Un contrôleur décide du partage de la ressource et invite les équipement.
+   C'est le fonctionnent du **Bluetooth** par exemple.
+ * Un jeton donne le droit à transmission et passe d'hôte en hôte. Cette façon
+   de procéder donne lieu à un peu *d'overhead*, de plus que faire si le jeton
+   se perd?
+
+## LAN
+
+### Adressage 
+
+La base de cette des LAN est l'adresse MAC inscrite en dur dans le matériel --
+mais parfois dans le logiciel, pensez aux machines virtuelles par exemple -- sur
+48 bits. Les 3 premiers octets de cette adresse sont alloués par l'IEE en
+fonction du fabricat du périphérique.
+
+### Le protocole ARP
+
+Il fait le lien entre l'adresse Ethernet (couche liaison) et l'adresse IP 
+(couche réseau). La **table ARP** présent sur tous les hôtes connecte au reseau 
+permet de faire le lien entre les adresses MAC et IP en y associant aussi une
+durée de vie , le `TTL`.
+
+Des message de broadcast sont envoyés par les hôtes afin de connaitre l'adresse
+MAC des autres si l'entrée n'est pas disponible dans la table (encapsulé dans
+une trame Ethernet).
+
+### Ethernet
+
+C'est la technologie dominante sur les réseaux locaux depuis les années 90.
+Plusieurs implémentation sont disponibles :
+
+ * **bus** pour les réseaux coaxiaux avec un seul domaine de collision;
+ * **switch** pour les réseaux avec connecteur RJ45, ici un domaine de collision
+   par machine.
+
+D;abors il y a le préambules : une série de 8 octets dont les 7 presiers sont
+`1010101010` puis le dernier à `1010101011`. Son rôle est de  synchroniser les
+hôtes et de délimiter le début de la transmission.
+
+Viens ensuite la *trame* composées de :
+
+ * l'adresse *MAC* de destination;
+ * l'adresse *MAC* source;
+ * le *type* indiquant le protocole de la couche supérieure;
+ * la *charge utile*
+ * le contrôle d'intégrité (*CRC* pour **Cyclic Redundancy Check*).
+
+Ethernet est un protocole sans connexion : il n'y a pas de *handshake*, pas de
+mécanisme d'*ACK*, pas de retransmission. On laisse ça **à la couche supérieure.
+
+Il existe aussi plusieurs standards Ethernet en fonction du type de liaison.
+
+### Les switches
+
+C'est un équipement de la **couche liaison** qui stocket te retransmet les
+trames Ethernet. Il examine les adresse MAC dans les entêtes et envoie les
+trames vers les hôtes concernés. Il est transparent et ne nécessite pas de
+configuration pour un *switching* basique.
+
+Les switches possèdent une **table de transfert** qui contient les tuples
+`MAC:Port:TTL` mis a jour en fonction des trames qu'il voit passer. Le switch
+modifie dynamiquement cette table en fonction des trames qu'il voit passer sur
+ses différents ports. Lorqu'il doit envoyer des trames vers une adresse qu'il ne
+connait pas, alors il va emmetre une demande ARP sur **l'ensemble de ses
+ports**. Cette auto-apprentissage peur fonctionner même un fois les *switches*
+brachés les un aux autres.
+
+Il est capable de communiquer sur plusieurs canaux simultaniement sans
+collisions par exemple, communication A <---> B et C <---> D ( mais A <---> B et 
+A <--> C ne peut se faire en simultané )
+
+### VLAN
+
+Ils permettent de reduire le domaine de broadcast (ARP, DHCP) pour plusieurs
+éventuels objectifs:
+
+ * attacher logiquement des utilisateurs à leur machines / réseau;
+ * faciliter la gestion du réseau
+ * séparer les utilisateurs (sécurité, vie privée)
+
+Mais pour celà il faut des équipement compatibles et de la **configuration**.
+Par exemple avec les *ports based VLAN*  il est possible d'affecter
+dynamiquement les ports à des VLAN.
+
+L'échange de messages entre les VLANs doivent se faire via un **routeur**  ou un
+**switch de niveau 3**. Les connexions entre les différents switches doivent se
+faire va un **lien trunk** permettant de transmettre les informations relatives
+aux VLAN.
+
+Ces information son positionnées dans l'entête Ethernet au format *802,1q*. elle
+se comporte du *tag protocol* et du *vlan id*.
+
+### MPLS
+
+Ce protocole permet d'assurer un routage et un forwarding plus rapide des
+paquets. Il s'intercale entre les couches 2 et 3 et se base sut l'ajout de
+labels de taille fixe entre l'entête Ethernet et la charge utile.
+
+Le routeur MPSL regarde donc le label pour décider quoi faire avec le paquet: le
+routage est plus rapide (pas de décapsulation) et plus flexible.