Unité de données du protocole

Dans les télécommunications , une unité de données de protocole ( PDU ) est une unité unique d'informations transmises entre entités homologues d'un réseau informatique . Elle est composée d'informations de contrôle spécifiques au protocole et de données utilisateur . Dans les architectures en couches des piles de protocoles de communication , chaque couche implémente des protocoles adaptés au type ou au mode spécifique d'échange de données.

Par exemple, le protocole TCP (Transmission Control Protocol ) implémente un mode de transfert orienté connexion et l'unité de données de protocole de ce protocole est appelée segment , tandis que le protocole UDP (User Datagram Protocol ) utilise des datagrammes comme unités de données de protocole pour la communication sans connexion . Au niveau de la couche Internet , l'unité de données de protocole est appelée paquet , quel que soit son type de charge utile.

Dans le contexte des réseaux de données à commutation de paquets , une unité de données de protocole (PDU) est mieux comprise par rapport à une unité de données de service (SDU).

Les fonctionnalités ou services du réseau sont implémentés dans des couches distinctes . La couche physique envoie des uns et des zéros sur un fil ou une fibre. La couche de liaison de données organise ensuite ces uns et ces zéros en blocs de données et les achemine en toute sécurité au bon endroit sur le fil. La couche réseau transmet les données organisées sur plusieurs réseaux connectés, et la couche transport livre les données à l'application logicielle appropriée à la destination.

Entre les couches (et entre l'application et la couche supérieure), les couches transmettent des unités de données de service (SDU) à travers les interfaces. La couche supérieure comprend la structure des données dans la SDU, mais la couche inférieure au niveau de l'interface ne la comprend pas ; de plus, la couche inférieure traite la SDU comme la charge utile , s'engageant à la faire parvenir à la même interface à la destination. Pour ce faire, la couche de protocole (inférieure) ajoutera à la SDU certaines données dont elle a besoin pour exécuter sa fonction ; ce que l'on appelle l'encapsulation . Par exemple, elle peut ajouter un numéro de port pour identifier l'application, une adresse réseau pour faciliter le routage, un code pour identifier le type de données dans le paquet et des informations de vérification des erreurs. Toutes ces informations supplémentaires, ainsi que l'unité de données de service d'origine de la couche supérieure, constituent l' unité de données de protocole au niveau de cette couche.

L'unité de données de protocole (SDU) et les métadonnées ajoutées par la couche inférieure peuvent être plus grandes que la taille maximale de l'unité de données de protocole (PDU) de cette couche (appelée unité de transmission maximale ; MTU). Dans ce cas, l'unité de données de protocole doit être divisée en plusieurs charges utiles d'une taille adaptée à la transmission ou au traitement par la couche inférieure ; un processus connu sous le nom de fragmentation IP .

L'importance de ce principe réside dans le fait que le PDU est l'information structurée transmise à une couche de protocole correspondante plus loin dans le parcours des données, qui permet à la couche de fournir la fonction ou le service prévu. La couche correspondante, ou « homologue », décode les données pour extraire l'unité de données de service d'origine, décide si elle est exempte d'erreurs et où l'envoyer ensuite, etc. À moins que nous ne soyons déjà arrivés à la couche la plus basse (physique), le PDU est transmis au homologue en utilisant les services de la couche inférieure suivante dans la « pile » de protocoles. Lorsque le PDU passe par l'interface de la couche qui l'a construit à la couche qui le délivre simplement (et ne comprend donc pas sa structure interne), il devient une unité de données de service pour cette couche. L'ajout d'informations d'adressage et de contrôle (encapsulation) à un SDU pour former un PDU et le passage de ce PDU à la couche inférieure suivante en tant que SDU se répètent jusqu'à ce que la couche la plus basse soit atteinte et que les données passent sur un support sous forme de signal physique.

Le processus ci-dessus peut être comparé au système postal dans lequel une lettre (SDU) est placée dans une enveloppe sur laquelle est inscrite une adresse (informations d'adressage et de contrôle), ce qui en fait un PDU. Le bureau de poste expéditeur peut ne regarder que le code postal et placer la lettre dans un sac postal de sorte que l'adresse sur l'enveloppe ne soit plus visible, ce qui en fait désormais un SDU. Le sac postal est étiqueté avec le code postal de destination et devient ainsi un PDU jusqu'à ce qu'il soit combiné avec d'autres sacs dans une caisse, où il est alors désormais un SDU, et la caisse est étiquetée avec la région vers laquelle tous les sacs doivent être envoyés, ce qui fait de la caisse un PDU. Lorsque la caisse atteint la destination correspondant à son étiquette, elle est ouverte et les sacs (SDU) retirés uniquement pour devenir des PDU lorsque quelqu'un lit le code du bureau de poste de destination. Les lettres elles-mêmes sont des SDU lorsque les sacs sont ouverts, mais deviennent des PDU lorsque l'adresse est lue pour la livraison finale. Lorsque le destinataire ouvre enfin l'enveloppe, le SDU de niveau supérieur, la lettre elle-même, émerge.

Les unités de données du protocole du modèle OSI sont :

• La couche 4 : la couche de transport PDU est le segment ou le datagramme .
• La couche 3 : la PDU de la couche réseau est le paquet .
• La couche 2 : la couche de liaison de données PDU est la trame .
• La couche 1 : la PDU de la couche physique est le bit ou, plus généralement, le symbole .

Étant donné un contexte relatif à une couche OSI spécifique, PDU est parfois utilisé comme synonyme de sa représentation à cette couche.

Les unités de données de protocole pour la suite de protocoles Internet sont :

• La couche de transport PDU est le segment TCP pour TCP et le datagramme pour UDP
• Le PDU de la couche Internet est le paquet .
• Le PDU de la couche de liaison est la trame .

Sur TCP/IP sur Ethernet, les données sur la couche physique sont transportées dans des trames Ethernet .

• Pour IPX , le paquet IPX est le PDU de couche réseau pour IPX et peut également être utilisé simultanément dans la couche de transport.
• Le paquet SPX au-dessus d'IPX est un PDU de couche de transport.
• Le PDU de couche de liaison est la trame.

La PDU de la couche de liaison de données dans les réseaux en mode de transfert asynchrone (ATM) est appelée cellule .

Une unité de données de protocole de contrôle d'accès au support ( MAC PDU ou MPDU ) est un message échangé entre les entités de contrôle d'accès au support (MAC) dans un système de communication basé sur le modèle OSI en couches.

Dans les systèmes où le MPDU peut être plus grand que l'unité de données de service MAC (MSDU), le MPDU peut inclure plusieurs MSDU en raison de l'agrégation de paquets . Dans les systèmes où le MPDU est plus petit que le MSDU, un MSDU peut générer plusieurs MPDU en raison de la segmentation des paquets .