Numérique et sciences informatiques (spécialité) · Première
Protocoles et bit alterné : cours de NSI en Première
Publié le 6 novembre 2026 · Mis à jour le 6 novembre 2026 · Signaler une erreur
L'essentiel
- Pour que deux éléments communicants se comprennent, ils doivent suivre le même protocole de transmission.2
- Un long message est prédécoupé en sous-messages M0, M1, M2… envoyés un par un.1
- Numéroter les sous-messages (comme le fait TCP, couche 4) est très efficace mais coûteux en ressources.1
- Le bit alterné : après la confirmation du sous-message précédent, l'émetteur envoie le suivant avec un FLAG au bit inversé.1
- Le bit alterné est simple et léger, mais fragile face à un sous-message très en retard : des protocoles plus performants l'ont remplacé.1
Pourquoi a-t-on besoin d'un protocole ?
Quand tu envoies un message à un ami, vous partagez sans y penser une langue, une façon de dire bonjour, un tour de parole. Deux machines qui s'échangent des données ont exactement le même besoin : sans règles communes, une suite de 0 et de 1 ne veut rien dire.
Dans ce cours, tu vas voir une règle d'échange très simple, le protocole du bit alterné. Elle sert d'exemple pour comprendre ce que doit faire un protocole : ordonner les échanges, détecter les erreurs et éviter de prendre un message en double pour un nouveau message. Tu en tireras aussi une idée des limites d'une solution trop simple, et de la raison pour laquelle on en utilise d'autres aujourd'hui.
Cette dernière précision compte beaucoup : un protocole n'est pas une affaire d'émetteur seul. Si l'un des deux interlocuteurs applique des règles différentes de l'autre, la transmission échoue, même si chaque machine fonctionne parfaitement de son côté.2
Découper un message en sous-messages
Un message réel peut être très long : un fichier, une page web, une photo. On ne l'envoie presque jamais d'un seul bloc. Le message est d'abord prédécoupé en sous-messages, que l'on nomme M0, M1, M2, et ainsi de suite.1 Dans l'exemple étudié, Alice veut envoyer un message M à Bob, et elle l'a préparé de cette façon.1
Découper pose aussitôt des questions. Que se passe-t-il si un sous-message est perdu en route ? S'il arrive deux fois ? S'il arrive en retard, après le suivant ? Un protocole est précisément la réponse organisée à ces questions.
Première solution : numéroter les sous-messages
La façon la plus évidente de ne pas se tromper est de numéroter chaque sous-message. Grâce aux numéros, Bob peut classer ce qui arrive dans le bon ordre, et réclamer précisément un morceau manquant.1 C'est le travail du protocole TCP, situé dans la couche 4 (transport).1 La contrepartie est claire : la méthode est très efficace, mais elle consomme beaucoup de ressources.1
Pourquoi est-ce cher ? Parce qu'il faut ajouter un numéro à chaque envoi, garder une mémoire des numéros reçus et manquants, et prévoir une logique de réordonnancement. Pour une machine très simple ou un échange très court, c'est beaucoup de mécanique.
On part donc de la question : peut-on trouver une solution plus basique ? C'est la démarche de ce cours : on met de côté la numérotation et on cherche plus simple.1
Le principe du bit alterné
Le FLAG est un bit : il vaut 0 ou 1. Il change de valeur à chaque nouveau sous-message : 0, puis 1, puis 0, puis 1… Il ne sert pas à compter, seulement à distinguer un sous-message nouveau de la répétition du précédent.
- EnvoiAlice envoie le sous-message avec son FLAG
- ContrôleBob compare le FLAG à celui qu'il a mémorisé
- AccuséBob renvoie un accusé avec le FLAG reçu
- InversionAlice inverse son FLAG et envoie le suivant
Un échange sans incident, puis avec incidents
Suivons Alice et Bob pas à pas. D'abord le cas où tout se passe bien.
| Sous-message | FLAG envoyé | Mémoire de Bob avant | Résultat |
|---|---|---|---|
| M0 | 0 | 1 | Nouveau |
| M1 | 1 | 0 | Nouveau |
| M2 | 0 | 1 | Nouveau |
Maintenant, un incident : l'accusé se perd. Bob a bien reçu le sous-message, mais Alice ne le sait pas.
Pourquoi un seul bit suffit (dans les cas simples)
Pourquoi alterner entre deux valeurs suffit-il à distinguer un nouveau sous-message d'un doublon ? Parce qu'Alice n'envoie jamais le sous-message suivant tant que le précédent n'est pas confirmé. À un instant donné, le seul sous-message en circulation est donc le sous-message courant, ou le précédent s'il a été renvoyé. Il n'y a que deux cas à distinguer : « c'est celui que je viens de garder » ou « c'est le suivant ». Un seul bit répond à cette alternative.
Les limites : quand un sous-message est très en retard
Dans le cas précédent, le doublon de M1 a été repéré sans difficulté. Mais la source invite à imaginer une situation plus gênante : et si ce premier M1 mettait encore bien plus de temps à arriver ?1
C'est la limite de fond : un seul bit ne distingue que deux positions voisines dans la suite des sous-messages. Dès qu'un message peut arriver avec plusieurs sous-messages de retard, le FLAG reprend une valeur déjà vue, et Bob se trompe. Cette fragilité est reconnue : on peut mettre ce protocole en échec sans grande difficulté.1
Où se situe ce protocole, et pourquoi on ne l'utilise plus
Les réseaux sont décrits en couches, selon le modèle OSI. TCP se place dans la couche 4 (transport).1 Le bit alterné, lui, a servi pendant longtemps dans la couche 2 de ce modèle, celle qui s'occupe de la distribution des trames Ethernet.1
Pour comparer les deux approches vues dans ce cours :
| Numérotation (TCP) | Bit alterné | |
|---|---|---|
| Information ajoutée | un numéro par sous-message | un seul bit (FLAG) |
| Remise dans l'ordre | possible1 | non |
| Redemande ciblée d'un sous-message perdu | possible1 | non, simple renvoi |
| Coût en ressources | élevé1 | faible |
| Robustesse | forte | fragile si un sous-message est très en retard1 |
Exercices corrigés
Exercice 1 Compter les trames sans incident
Alice envoie 5 sous-messages à Bob avec le protocole du bit alterné décrit dans le cours. Aucune trame ni aucun accusé ne se perd. Chaque sous-message donne lieu à un envoi de donnée et à un accusé. Combien de trames circulent en tout ?
Indice 1
Pour un sous-message, combien de trames circulent dans les deux sens ?
Voir la correction pas à pas
Pour chaque sous-message, Alice envoie une trame de donnée et Bob renvoie un accusé : 2 trames.
Il y a 5 sous-messages, donc le total vaut trames.
Sans incident, le nombre de trames est le double du nombre de sous-messages : 10 trames.
Exercice 2 Des accusés perdus
Alice envoie 6 sous-messages. Au cours de l'échange, 2 accusés différents sont perdus, et aucune trame de donnée n'est perdue. À chaque accusé perdu, Alice renvoie une fois le sous-message concerné, et cette copie arrive correctement. Combien de trames de données Alice émet-elle en tout ?
Indice 1
Combien d'envois sont nécessaires si tout se passe bien ?
Indice 2
Chaque accusé perdu ajoute un renvoi.
Voir la correction pas à pas
Sans incident, Alice émet une trame de donnée par sous-message : 6 trames.
Chaque accusé perdu provoque un renvoi supplémentaire : 2 renvois.
Total : trames de données.
Bob reçoit 8 trames de données mais n'en garde que 6 : les 2 autres sont des doublons détectés grâce au FLAG.
Alice émet 8 trames de données, dont 2 doublons que Bob ignore.
Exercice 3 Numéroter ou alterner ?
On veut numéroter en binaire 100 sous-messages différents, avec le même nombre de bits pour chaque numéro.
- Combien de bits faut-il par sous-message ?
- Compare avec le protocole du bit alterné et dis ce que l'on gagne et ce que l'on perd.
Donne la réponse numérique de la question 1.
Indice 1
Cherche la plus petite puissance de 2 supérieure ou égale à 100.
Indice 2
Compare avec le nombre de bits du FLAG.
Voir la correction pas à pas
On cherche le plus petit entier tel que .
est trop petit, convient : .
Le bit alterné n'ajoute qu'un bit, donc 6 bits de moins par sous-message.
On gagne en place et en simplicité, mais on perd la possibilité de remettre dans l'ordre et de redemander un sous-message précis, ce qui rend le protocole fragile en cas de sous-message très en retard.1
Il faut 7 bits par numéro, contre 1 seul pour le bit alterné : l'économie a pour prix une protection moindre.
Quiz
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Le protocole doit être le même pour les deux éléments.2 Avoir chacun son protocole rend l'échange impossible, et la connaissance des règles par le seul émetteur ne suffit pas non plus : le récepteur doit les appliquer aussi.
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Avec des numéros, Bob peut classer les sous-messages arrivés dans le bon ordre et réclamer ceux qui sont perdus.1 La numérotation ne supprime pas les pertes et ne chiffre rien : elle aide seulement à les réparer. Le découpage reste nécessaire.
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Une fois la confirmation reçue, Alice envoie le sous-message suivant avec un FLAG dont le bit est l'inverse du précédent.1 Il n'est question ni de double envoi systématique, ni de destinataires multiples.
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Le FLAG est identique à celui mémorisé : c'est un doublon, ignoré. Bob doit pourtant renvoyer l'accusé, sinon Alice attendrait toujours. Garder le sous-message deux fois reproduirait précisément l'erreur que le protocole veut éviter.
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C'est le bilan de la source : protocole simple et léger, mais fragile, ce qui explique son remplacement par des protocoles plus performants.1 Un cas typique est celui d'un sous-message très en retard.
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Chaque sous-message donne une trame de donnée et un accusé : . Se tromper en répondant 4 revient à oublier les accusés, qui comptent bien comme trames.
Les questions qu'on se pose
Pourquoi ne pas simplement numéroter tous les sous-messages ?
C'est possible et très efficace : c'est ce que fait TCP, qui permet de classer les sous-messages et d'en réclamer un précis. Mais cela coûte cher en ressources.1 Le bit alterné cherche une solution plus basique, qui n'ajoute qu'un bit.
À quoi sert le FLAG, concrètement ?
Il distingue un sous-message nouveau de la répétition du précédent. Sa valeur s'inverse à chaque nouvel envoi, une fois la confirmation reçue.1 Il ne compte pas les sous-messages : il aide seulement Bob à repérer un doublon.
Que se passe-t-il si un sous-message arrive vraiment très en retard ?
C'est la faiblesse du protocole : le doublon peut ne plus être détecté.1 Dans notre modèle, une vieille copie de M1 qui arrive après M2 porte un FLAG différent de celui mémorisé par Bob, qui la prend pour un nouveau sous-message. Un seul bit ne permet pas de savoir de quand date la copie.
Faut-il apprendre le bit alterné sous la forme d'un algorithme par cœur ?
Le plus utile est de savoir raisonner sur un échange : suivre les FLAG, la mémoire du récepteur, repérer un doublon et expliquer ce qui peut mal se passer. Retiens surtout le rôle du protocole, le principe de l'inversion du FLAG et ses limites, plutôt qu'un code précis.
Le bit alterné existe-t-il encore aujourd'hui ?
Il a servi longtemps dans la couche 2 du modèle OSI pour les trames Ethernet, puis des protocoles plus performants l'ont remplacé.1 On l'étudie parce qu'il montre simplement ce qu'un protocole doit gérer.
Sources
- Pour aller plus loin : protocole du bit alterné, Académie de Lyon. Consulté le 6 novembre 2026.
- Communication numérique - Fiche liaison série, Académie d'Aix-Marseille. Consulté le 6 novembre 2026.
Les numéros dans le texte renvoient à ces sources. Une source qui ne dit pas ce qu'on lui fait dire ? Signale-le.