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La couche liaison de données est la deuxième couche (couche 2) du modèle OSI à sept couches. La couche liaison de données répond aux demandes de la couche réseau située au-dessus d’elle et émet des demandes à la couche physique située en dessous.

Cette couche assure un transport fiable des données sur le support réseau.

La couche liaison de données est concernée par des services tels que l’adressage physique, la topologie du réseau, la gestion de la liaison physique, la synchronisation, le contrôle d’erreur et le contrôle de flux. La couche liaison de données est divisée en deux sous-couches : la couche contrôle d’accès au support (MAC) et la couche contrôle de liaison logique (LLC) juste au-dessus.

La couche MAC contrôle la manière dont les ordinateurs du réseau accèdent au réseau afin d’y transmettre des données. La couche LLC contrôle des services tels que la synchronisation des paquets, le contrôle de flux et la vérification des erreurs.

Carte d’interface réseau (NIC)

La carte d’interface réseau (NIC) moderne est un exemple de périphérique fonctionnant au niveau de la couche liaison de données. Pour bien comprendre le fonctionnement des réseaux, vous devez comprendre le fonctionnement de la NIC. Pour qu’un réseau fonctionne, un mécanisme doit être mis en place pour transmettre des paquets aux nœuds du réseau.

Ce mécanisme doit donner à chaque système un identifiant unique, tout comme une maison a une adresse unique. À l’intérieur de chaque carte réseau gravée dans une puce ROM se trouve une valeur de 48 bits appelée adresse de contrôle d’accès au support, ou adresse MAC. L’adresse MAC est l’équivalent de l’adresse municipale d’une maison. Cette adresse est unique et ne change pas.

Deux NIC ne doivent jamais partager la même adresse MAC. Les organisations qui fabriquent des NIC ou des équipements intégrant des NIC doivent s’inscrire auprès de l’IEEE et demander un bloc de leurs propres adresses MAC. Elles utilisent le bloc d’adresses MAC pour les attribuer aux différentes NIC qu’elles fabriquent.

Les adresses MAC sont généralement exprimées sous la forme d’un nombre HEX à 12 chiffres plutôt que d’un nombre de 48 bits. Pour connaître l’adresse MAC d’une carte réseau, vous pouvez ouvrir une invite de commande et taper IPCONFIG /all.

La couche liaison de données est l’endroit où la plupart des réseaux locaux (LAN) sont définis. Parmi les technologies et protocoles les plus courants généralement associés à cette couche figurent Ethernet, Token Ring, FDDI, ATM, SLIP et PPP. Sur les réseaux modernes, le protocole de liaison de données le plus courant est Ethernet. Pour que deux hôtes du réseau puissent communiquer directement entre eux, ils doivent utiliser le même protocole de couche 2.

Commutateurs de réseau

Les commutateurs de réseau sont très courants sur les réseaux modernes. Les commutateurs de réseau sont en fait des ponts multiport. L’objectif d’un commutateur est de recevoir des données de n’importe quel appareil qui lui est connecté, puis de retransmettre les données uniquement à l’appareil auquel elles sont destinées. Cela fait du commutateur un dispositif plus intelligent qu’un hub.

Le commutateur utilise l’adresse MAC pour déterminer comment déplacer les paquets entre ses ports afin de les transmettre directement à leur destinataire. Les commutateurs de réseau conservent des tables MAC en mémoire. Ils utilisent ces tables pour suivre les adresses MAC qu’ils « apprennent » au fur et à mesure que le trafic passe par le dispositif.

Lorsqu’un commutateur voit un paquet être reçu pour la première fois sur un port, il suit le MAC dans sa table MAC pour ce port. S’il reçoit un paquet destiné à une adresse MAC qu’il a apprise, il l’achemine vers le bon port. Si un commutateur rencontre une adresse MAC dont il n’a pas pris connaissance, il commute le paquet sur tous les ports et tous les nœuds connectés au commutateur recevront le paquet pour une inspection plus approfondie.

Contrairement aux réseaux locaux traditionnels utilisant des concentrateurs, les commutateurs de réseau permettent aux nœuds de transmettre en même temps sans provoquer de collisions sur le réseau. Les commutateurs ont permis aux réseaux de dépasser la gamme des 10 MHz en communiquant en duplex intégral.

Comment les données sont-elles transmises ?

En théorie, nous savons que les données sont converties en zéros et en uns pour être placées sur le réseau. Comment cela fonctionne-t-il réellement ? Eh bien, la carte réseau utilise l’électricité pour envoyer et recevoir des données. Un zéro correspond à l’absence de signal électrique, tandis qu’un un correspond à un signal électrique. Les données se déplaçant sur le fil sont perçues comme un modèle d’électricité. La question suivante est : comment ce modèle d’électricité atteint-il le système cible ? Tout commence avec la carte d’interface réseau qui place les blocs de données, également appelés trames, sur le support réseau.

Ces trames sont lues par les NIC, qu’elles appartiennent à un ordinateur, un commutateur, un routeur ou tout autre périphérique réseau. Les trames commencent par l’adresse MAC du système cible. En outre, la trame contient l’adresse MAC du système source, suivie des données réelles transportées dans la trame. La fin de la trame contient une section appelée CRC, ou contrôle de redondance cyclique, qui est utilisée pour garantir l’intégrité de la trame.

Lorsque le commutateur réseau reçoit la trame, il vérifie ses tables MAC (comme nous l’avons vu précédemment) afin de déterminer quel port doit commuter la trame. La trame poursuit son chemin jusqu’à ce qu’elle atteigne le système cible. Une fois que le système cible a reçu la trame, la carte réseau cible fait entrer la trame dans le système et remonte la pile réseau pour la traiter. Le système cible continue à recevoir des trames et, lorsque toutes les trames sont reçues, les données sont présentées à l’application.

Si vous avez poursuivi votre lecture, la prochaine question logique est la suivante : comment le système source obtient-il l’adresse MAC du système cible ? Eh bien, si le système source n’a pas encore communiqué avec le système cible, il envoie un paquet de diffusion spécial appelé ARP (address resolution protocol). Lorsqu’un système envoie un paquet ARP, il crée une trame avec un MAC cible de FF-FF-FF-FF-FF.

Cette trame est reçue par tous les nœuds du réseau sur le même sous-réseau. La trame contenant l’adresse IP cible, chaque nœud accepte la trame de diffusion et vérifie si son adresse IP correspond à la charge utile. Le nœud de réseau qui trouve une correspondance répondra à la source par une réponse ARP fournissant au système source son adresse MAC. Une fois que le système source a l’adresse MAC cible, les deux systèmes peuvent communiquer directement l’un avec l’autre.