Que signifient MPDU et MSDU dans le Wi-Fi ?
Dans les réseaux Wi-Fi basés sur la norme IEEE 802.11, les notions de MSDU (MAC Service Data Unit) et de MPDU (MAC Protocol Data Unit) jouent un rôle fondamental dans le processus de transmission des données. Ces deux unités sont directement liées à la manière dont les données sont encapsulées, traitées et transmises à travers les couches du modèle OSI, en particulier entre la couche Liaison de données (MAC) et la couche Physique.
Comprendre la différence entre MSDU et MPDU est essentiel pour analyser les performances du réseau, le fonctionnement des mécanismes de fragmentation et d’agrégation, ainsi que l’efficacité du traitement des paquets dans un environnement sans fil.
Définition de MSDU (MAC Service Data Unit)
Le MSDU est l’unité de données fournie par la couche supérieure (généralement la couche réseau ou IP) à la sous-couche MAC du protocole 802.11. Il représente la charge utile (payload) que la couche MAC doit traiter et transmettre.
- Contenu typique : Paquet IP incluant les en-têtes IP, TCP/UDP et les données applicatives (par exemple, une requête HTTP ou un segment vidéo).
- Fonction : Sert de point de départ pour la création du MPDU. Le MSDU est encapsulé par la couche MAC dans un ou plusieurs MPDU.
- Taille maximale : Dépend des capacités du dispositif, mais est généralement limitée à 2304 octets (plus les en-têtes de sécurité éventuels).
En résumé, le MSDU est ce que la couche MAC reçoit avant toute opération de fragmentation, d’encapsulation ou d’agrégation.
Définition de MPDU (MAC Protocol Data Unit)
Le MPDU est l’unité finale transmise par la couche MAC à la couche physique pour être envoyée sur le support radio. C’est l’unité qui contient l’en-tête MAC, le MSDU (ou une portion de celui-ci), ainsi que d’autres informations nécessaires pour la transmission correcte.
- Contenu : En-tête MAC, éventuellement un fragment ou un agrégat de MSDU, et une séquence de contrôle (FCS).
- Fonction : Prêt à être transmis via la couche physique (PHY) sur l’interface radio Wi-Fi.
- Taille maximale : En général, environ 4095 octets, selon la norme 802.11 et les capacités du matériel.
Le MPDU peut contenir :
- Un seul MSDU.
- Un fragment d’un MSDU (en cas de fragmentation).
- Plusieurs MSDU agrégés (dans le cas de l’agrégation AMSDU ou AMPDU).
Relation entre MSDU et MPDU
La relation entre le MSDU et le MPDU peut varier selon que le réseau utilise ou non des techniques d’agrégation ou de fragmentation :
| Scénario | Relation MSDU – MPDU |
|---|---|
| Sans agrégation ni fragmentation | Un MSDU correspond à un MPDU |
| Avec agrégation AMSDU | Plusieurs MSDU sont encapsulés dans un seul MPDU |
| Avec fragmentation | Un MSDU est divisé en plusieurs MPDU |
| Avec agrégation AMPDU | Plusieurs MPDU sont regroupés pour être transmis ensemble |
Exemples d’utilisation dans une transmission Wi-Fi
Voici un scénario typique :
- Un appareil envoie un paquet IP vers un point d’accès (AP).
- Ce paquet devient un MSDU lorsqu’il arrive à la couche MAC.
- Le MSDU est encapsulé dans un MPDU (ou divisé selon les paramètres de QoS, fragmentation ou agrégation).
- Le MPDU est ensuite transmis physiquement via ondes radio.
Importance de l’agrégation (AMSDU et AMPDU)
Dans les réseaux Wi-Fi modernes (notamment 802.11n, 802.11ac et 802.11ax), l’agrégation permet d’améliorer le débit et l’efficacité :
- AMSDU (Aggregated MSDU) : Plusieurs MSDU sont regroupés dans un seul MPDU. Réduit l’en-tête par paquet mais augmente le risque de perte si une erreur survient.
- AMPDU (Aggregated MPDU) : Plusieurs MPDU sont envoyés comme une seule transmission. Plus résistant aux erreurs, chaque MPDU peut être accusé de réception individuellement.
Différences clés entre MSDU et MPDU
| Critère | MSDU | MPDU |
|---|---|---|
| Niveau | Service (entrée de la couche MAC) | Protocole (sortie de la couche MAC) |
| Contenu | Données utilisateur (ex : paquet IP) | Données + en-têtes MAC + FCS |
| Visible à l’utilisateur ? | Oui, indirectement (contenu utile) | Non (traitement interne de la couche MAC) |
| Possibilité d’agrégation | Oui (AMSDU) | Oui (AMPDU) |
Questions fréquentes liées à MPDU et MSDU
Est-ce que chaque paquet IP devient un MPDU ?
Pas nécessairement. Un paquet IP devient d’abord un MSDU, et ensuite peut être encapsulé dans un ou plusieurs MPDU selon les mécanismes de transmission utilisés.
Pourquoi la distinction est-elle importante ?
Elle permet d’optimiser le traitement des paquets, d’améliorer le débit global et de gérer efficacement la QoS et la fiabilité du lien Wi-Fi.
Les mécanismes MPDU/MSDU sont-ils visibles depuis les outils de diagnostic ?
Oui, mais uniquement à l’aide d’outils spécialisés comme Wireshark, configurés pour capturer le trafic au niveau MAC, avec une carte Wi-Fi compatible en mode moniteur.
Conclusion
Les unités de données MSDU et MPDU sont des éléments fondamentaux dans la transmission Wi-Fi. Le MSDU représente les données utiles issues des couches supérieures, tandis que le MPDU est l’unité prête à être transmise sur le canal radio. Leur manipulation via la fragmentation ou l’agrégation joue un rôle crucial dans la performance, la fiabilité et l’efficacité des communications sans fil. Maîtriser ces concepts est indispensable pour tout professionnel ou passionné de réseaux sans fil.