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{{tag>cours mooc informatique réseau}}


====== Protocole ======

Notes et transcriptions du cours intitulé [[000_start|“Principes des réseaux de données”]] proposé par **Mines Telecom** sur la plateforme **FUN-MOOC**.


Nous allons étudier dans cette séance la notion de protocole.

===== SDU : Service Data Unit =====

Pour réaliser les règles définies par un protocole, les entités homologues ont besoin d’échanger des informations.

Il y a au minimum les informations que l’utilisateur demande de
transmettre que nous appellerons **SDU** pour **S**ervice **D**ata **U**nit dans l’entité protocolaire.

L’objectif du service de communication est en général de délivrer la
même donnée, le même SDU, à destination. Donc ce qui rentre et sort
aux extrémités d’une voie de communication est identique.

{{sdu.png}}

===== PDU : Protocole Data Unit =====

Pour réaliser le service de communication, les deux entités
homologues vont s’échanger des messages que nous appellerons **PDU** pour **P**rotocol **D**ata **U**nit.

Ces **PDU** vont, en plus du contenu du **SDU**, contenir des informations dont le protocole a besoin pour construire les propriétés qu’il fournit. Ainsi, par exemple :

  * un protocole qui assure que les SDU seront délivrés dans le bon ordre introduira un numéro de séquence.
  * Un protocole qui assure que des SDU erronés ne sont pas délivrés introduira un code de détection d’erreur.
  * Un protocole avec accusé de réception qui, comme le service du même nom à la poste, veut pouvoir informer l’émetteur que le SDU est bien délivré, introduira des PDU « accusés de réceptions ». Ces PDU circulent dans le sens inverse des données.

{{pdu.png}}

===== ICP =====

On appellera **ICP** pour **I**nformations de **C**ontrôle **P**rotocolaire, toutes ces informations qui sont ajoutées par les entités protocolaires homologues. On parle aussi d’**entête**, ou **header** en anglais, car ces informations sont souvent placées avant le SDU dans le PDU. Elles peuvent également être ajoutées en fin de SDU : par exemple un code détecteur
d’erreurs. On peut parler dans ce cas d’**enqueue**, ou **trailer**, en anglais.

Ces données ne sont utilisées que par ces entités protocolaires. Les utilisateurs du service n’en ont pas connaissance.

Il faut bien loger ces données supplémentaires. Elles vont donc
s’ajouter au SDU. Si le PDU porte toutes les données du SDU, les
données de protocole sont ajoutées. Si le PDU sert uniquement à la
gestion du protocole, on parle de PDU de protocole.

Il est aussi possible que l’entité protocolaire fasse des opérations sur les données. Aussi, les données soumises peuvent être transformées pour former le SDU. C’est le cas par exemple pour un protocole de compression des données, d’un protocole de chiffrement ou de présentation des données. C’est évidemment le cas dans la couche physique ou les données doivent être codées et modulées dans une grandeur physique. Vous verrez la semaine prochaine un exemple de
modification des données dans le cas du protocole HDLC.

On appelle souvent « **enveloppe** » ces informations de contrôle protocolaires que nous avons notées ICP. On dit aussi que les données sont **encapsulées** dans le PDU.

{{icp.png}}

La description du contenu de l’ICP est toujours décrite dans une norme
et est souvent appelée **format de trame**.


===== Charge utile et débit utile =====

Voyons les conséquences de ce mécanisme d’encapsulation sur l’utilisation de la voie de communication.

En général, la taille du PDU est supérieure à la taille des données. Une surcharge, **overhead** en anglais, est introduite. En conséquence, le débit utile (<m>D_u</m>) pour l’utilisateur, est la quantité de données utiles (<m>T_u</m>) transmise par unité de temps. Si <m>T_u</m> est la taille des données soumises et <m>T_{PDU}</m>, la taille du PDU, une première définition simple du rendement <m>R</m> d’un protocole est le rapport:

<m> R = T_u/T_{PDU} </m>

Vous voyez ainsi que le débit qui est fourni par un protocole sera différent du débit de la voie utilisée par ce protocole.

Le débit disponible pour l'utilisateur ou débit utile (<m>D_u</m>) est le produit du rendement et du débit de la voie <m>D_{voie}</m>

<m> D_u = R * D_{voie} </m>

<note>
Vous verrez dans la suite du cours que cette définition basée uniquement sur la taille des messages est insuffisante.
</note>


===== Pile protocolaire =====


Notre pile protocolaire peut maintenant être complétée par ces messages protocolaires.

Chaque couche utilise des PDU qui lui sont propres. Pour la couche « i »
nous les noterons « i PDU ».

Ces i PDU circulent dans les deux sens entre les entités homologues de
la couche i.

{{pile_protocolaire.png}}

===== Taille des PDU successifs =====

En conséquence, la taille des PDU évolue jusqu'à la couche physique ; seul niveau où l’information est effectivement transmise à l’équipement distant.

La figure suivante illustre l'augmentation de la taille des données induite par la traversée d' une couche protocolaire d'indice n.

{{encapsulations_successives.png}}

Les données <m>E_{n+1}</m> sont fournies par l’utilisateur qui est situé dans la couche immédiatement supérieure. Un PDU du protocole 'n' (n PDU) est composé de l’information de contrôle protocolaire notée « n ICP », et du n SDU.

Entre la couche n+1 et la couche n, il existe une interface que nous
appellerons **SAP** pour **S**ervice **A**ccess **P**oint. Nous décrirons, dans la prochaine séquence, le rôle de ce Point d’Accès au Service.

Du coté de l’émetteur, vous observez que la donnée initiale est complétée, on dit aussi encapsulée, dans chaque entité protocolaire traversée, par des informations de contrôle protocolaire. À l’inverse, du coté du récepteur, ces informations de contrôle protocolaire sont extraites et utilisées par le protocole. On dit que l’information utile est décapsulée pour être délivrée à la couche supérieure. L'utilisateur n'a pas connaissance de ces données, c'est la notion de transparence : l'usager peut s'appuyer sur le service sans avoir à connaître son fonctionnement.

Ces couches et enveloppes sont clairement mises en évidence par l'analyseur de réseau Wireshark que vous installerez et utiliserez en TP en semaine 4.

Dans cette séance, nous avons vu la notion de protocole et ses conséquences. Dans la prochaine séance, nous verrons comment interagissent les couches.

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