Couches de modèle OSI et protocoles dans les réseaux informatiques

Qu’est-ce que le modèle OSI ?

Le modèle OSI est un modèle logique et conceptuel qui définit la communication réseau utilisée par les systèmes ouverts à l'interconnexion et à la communication avec d'autres systèmes. L'Open System Interconnection (modèle OSI) définit également un réseau logique et décrit efficacement le transfert de paquets informatiques en utilisant différentes couches de protocoles.

Caractéristiques du modèle OSI

Voici quelques caractéristiques importantes du modèle OSI :

• Une couche ne doit être créée que là où des niveaux d'abstraction définis sont nécessaires.
• La fonction de chaque couche doit être sélectionnée conformément aux protocoles normalisés au niveau international.
• Le nombre de couches doit être grand afin que des fonctions distinctes ne soient pas placées dans la même couche. En même temps, il doit être suffisamment petit pour que l'architecture ne devienne pas trop compliquée.
• Dans le modèle OSI, chaque couche s'appuie sur la couche inférieure suivante pour exécuter des fonctions primitives. Chaque niveau devrait être en mesure de fournir des services au niveau supérieur suivant
• Les modifications apportées à une couche ne devraient pas nécessiter de modifications dans d'autres cuves.

Pourquoi le modèle OSI ?

• Vous aide à comprendre la communication sur un réseau
• Le dépannage est plus facile en séparant les fonctions en différentes couches réseau.
• Vous aide à comprendre les nouvelles technologies au fur et à mesure de leur développement.
• Vous permet de comparer les relations fonctionnelles principales sur différentes couches réseau.

Histoire du modèle OSI

Voici les jalons essentiels de l’histoire du modèle OSI :

• À la fin des années 1970, l'ISO a mené un programme visant à développer des normes générales et des méthodes de mise en réseau.
• En 1973, un système expérimental de commutation de paquets au Royaume-Uni a identifié la nécessité de définir des protocoles de niveau supérieur.
• En 1983, le modèle OSI était initialement destiné à être une spécification détaillée des interfaces réelles.
• En 1984, l'architecture OSI a été officiellement adoptée par l'ISO comme norme internationale.

7 couches du modèle OSI

Le modèle OSI est un système d'architecture de serveur en couches dans lequel chaque couche est définie en fonction d'une fonction spécifique à remplir. Toutes ces sept couches travaillent en collaboration pour transmettre les données d'une couche à l'autre.

• Les couches supérieures: Il traite des problèmes d'application et est principalement implémenté uniquement dans les logiciels. Le niveau le plus élevé est le plus proche de l'utilisateur final du système. Dans cette couche, la communication d'un utilisateur final à un autre commence par l'utilisation de l'interaction entre la couche application. Il sera traité jusqu'à l'utilisateur final.
• Les couches inférieures: Ces couches gèrent les activités liées au transport de données. La couche physique et les couches de liaison de données sont également implémentées dans les logiciels et le matériel.

Les couches supérieure et inférieure divisent en outre l'architecture du réseau en sept couches différentes, comme ci-dessous.

• Application
• Présentation
• Session
• Transport
• Réseau, liaison de données
• Couches physiques

Étudions chaque couche en détail :

Couche physique

La couche physique vous aide à définir les spécifications électriques et physiques de la connexion de données. Ce niveau établit la relation entre un appareil et un support de transmission physique. La couche physique ne concerne pas les protocoles ou autres éléments de couche supérieure. Un exemple de technologie qui fonctionne au niveau de la couche physique dans les télécommunications est le PRI (Primary Rate Interface). En apprendre davantage sur PRI et comment ça marche, vous pouvez consulter cet article informatif.

Des exemples de matériel dans la couche physique sont les adaptateurs réseau, Ethernet, les répéteurs, les hubs réseau, etc.

Couche de liaison de données

La couche liaison de données corrige les erreurs qui peuvent survenir au niveau de la couche physique. La couche vous permet de définir le protocole pour établir et terminer une connexion entre deux périphériques réseau connectés.

Il s'agit d'une couche compréhensible d'adresse IP, qui vous aide à définir l'adressage logique afin que tout point de terminaison soit identifié.

La couche vous aide également à mettre en œuvre le routage des paquets via un réseau. Il vous aide à définir le meilleur chemin, qui vous permet de transporter les données de la source vers la destination.

La couche liaison de données est subdivisée en deux types de sous-couches :

1. Couche de contrôle d'accès au support (MAC) - Elle est chargée de contrôler la manière dont les appareils d'un réseau accèdent au support et permettent de transmettre des données.
2. Couche de contrôle de lien logique - Cette couche est responsable de l'identité et de l'encapsulation des protocoles de la couche réseau et vous permet de trouver l'erreur.

Fonctions importantes de la couche liaison de données

• Cadrage qui divise les données de la couche réseau en trames.
• Permet d'ajouter un en-tête au cadre pour définir l'adresse physique de la machine source et de la machine de destination
• Ajoute les adresses logiques de l'expéditeur et des destinataires
• Il est également responsable du processus d'approvisionnement jusqu'à la livraison du processus de destination de l'intégralité du message.
• Il propose également un système de contrôle des erreurs dans lequel il détecte les retransmissions endommagées ou les trames perdues.
• La couche Datalink fournit également un mécanisme pour transmettre des données sur des réseaux indépendants reliés entre eux.

Couche de transport

La couche transport s'appuie sur la couche réseau pour assurer le transport des données d'un processus sur une machine source vers un processus sur une machine de destination. Il est hébergé sur un ou plusieurs réseaux et maintient également la qualité des fonctions de service.

Il détermine la quantité de données à envoyer, où et à quelle vitesse. Cette couche s'appuie sur les messages reçus de la couche application. Cela permet de garantir que les unités de données sont livrées sans erreur et dans l’ordre.

La couche de transport vous aide à contrôler la fiabilité d'une liaison grâce au contrôle de flux, au contrôle des erreurs et à la segmentation ou à la désegmentation.

La couche transport offre également un accusé de réception de la transmission réussie des données et envoie les données suivantes au cas où aucune erreur ne se produirait. TCP est l’exemple le plus connu de couche transport.

Fonctions importantes des couches de transport

• Il divise le message reçu de la couche session en segments et les numérote pour créer une séquence.
• La couche transport garantit que le message est remis au bon processus sur la machine de destination.
• Il garantit également que l'intégralité du message arrive sans aucune erreur, sinon il doit être retransmis.

Couche de réseau

La couche réseau fournit les moyens fonctionnels et procéduraux permettant de transférer des séquences de données de longueur variable d'un nœud à un autre connecté dans des « réseaux différents ».

La livraison des messages au niveau de la couche réseau ne garantit pas la fiabilité du protocole de couche réseau.

Les protocoles de gestion de couche appartenant à la couche réseau sont :

1. protocoles de routage
2. gestion de groupe multicast
3. attribution d'adresses au niveau de la couche réseau.

Couche de session

Session Layer contrôle les dialogues entre ordinateurs. Il vous aide à établir le démarrage et la fin des connexions entre l'application locale et distante.

Cette couche demande une connexion logique qui doit être établie selon les besoins de l'utilisateur final. Cette couche gère toutes les connexions importantes ou la validation du mot de passe.

La couche session offre des services tels que la discipline de dialogue, qui peut être duplex ou semi-duplex. Il est principalement implémenté dans des environnements d'application qui utilisent des appels de procédure distante.

Fonction importante de la couche de session

• Il établit, maintient et termine une session.
• La couche session permet à deux systèmes d'entrer dans un dialogue
• Il permet également à un processus d'ajouter un point de contrôle au flux de données.

Couche de présentation

La couche présentation permet de définir la forme sous laquelle les données doivent être échangées entre les deux entités communicantes. Il vous aide également à gérer la compression et le cryptage des données.

Cette couche transforme les données sous la forme acceptée par l'application. Il formate et crypte également les données qui doivent être envoyées sur tous les réseaux. Cette couche est également connue sous le nom de couche de syntaxe.

La fonction des couches de présentation

• Traduction du code de caractères ASCII vers EBCDIC.
• Compression des données : Permet de réduire le nombre de bits à transmettre sur le réseau.
• Cryptage des données : vous aide à crypter les données à des fins de sécurité, par exemple le cryptage d'un mot de passe.
• Il fournit une interface utilisateur et une prise en charge de services tels que la messagerie électronique et le transfert de fichiers.

Couche d'application

La couche application interagit avec un programme d'application, qui constitue le niveau le plus élevé du modèle OSI. La couche application est la couche OSI, la plus proche de l’utilisateur final. Cela signifie que la couche d'application OSI permet aux utilisateurs d'interagir avec d'autres applications logicielles.

La couche application interagit avec les applications logicielles pour implémenter un composant communicant. L'interprétation des données par le programme d'application sort toujours du cadre du modèle OSI.

Un exemple de couche application est une application telle que le transfert de fichiers, la messagerie électronique, la connexion à distance, etc.

La fonction des couches d'application est

• La couche application vous aide à identifier les partenaires de communication, à déterminer la disponibilité des ressources et à synchroniser la communication.
• Il permet aux utilisateurs de se connecter à un hôte distant
• Cette couche fournit divers services de messagerie
• Cette application offre des sources de bases de données distribuées et un accès à des informations globales sur divers objets et services.

Interaction entre les couches du modèle OSI

Les informations envoyées d'une application informatique à une autre doivent passer par chacune des couches OSI.

Ceci est expliqué dans l'exemple ci-dessous :

• Chaque couche d'un modèle OSI communique avec les deux autres couches situées en dessous et avec sa couche homologue dans un autre système informatique en réseau.
• Dans le diagramme ci-dessous, vous pouvez voir que la couche liaison de données du premier système communique avec deux couches, la couche réseau et la couche physique du système. Il vous aide également à communiquer avec la couche liaison de données du deuxième système.

Protocoles pris en charge à différents niveaux

Couche	Nom	Protocoles
Layer 7	Application	SMTP, HTTP, FTP, POP3, SNMP
Layer 6	Présentation	MPEG, ASCH, SSL, TLS
Layer 5	Session	NetBIOS, SAP
Layer 4	Transport	TCP, UDP
Layer 3	Réseau	IPV5, IPV6, ICMP, IPSEC, ARP, MPLS.
Layer 2	Liaison de données	RAPA, PPP, Frame Relay, ATM, Câble Fibre, etc.
Layer 1	Physique	RS232, 100BaseTX, RNIS, 11.

Différences entre OSI et TCP/IP

Voici quelques différences importantes entre les modèles OSI et TCP/IP :

Modèle OSI	Modèle TCP/IP
Le modèle OSI offre une distinction claire entre les interfaces, les services et les protocoles.	TCP/IP n'offre aucun point de distinction clair entre les services, les interfaces et les protocoles.
OSI utilise la couche réseau pour définir les normes et protocoles de routage.	TCP/IP utilise uniquement la couche Internet.
Le modèle OSI utilise deux couches physiques et de liaison de données distinctes pour définir la fonctionnalité des couches inférieures	TCP/IP n'utilise qu'une seule couche (lien).
Dans le modèle OSI, la couche transport est uniquement orientée connexion.	Une couche de Modèle TCP/IP est à la fois orienté connexion et sans connexion.
Dans le modèle OSI, la couche liaison de données et la couche physique sont des couches distinctes.	Dans TCP, la couche liaison de données et la couche physique sont combinées en une seule couche hôte-réseau.
La taille minimale de l'en-tête OSI est de 5 octets.	La taille minimale de l'en-tête est de 20 octets.

Avantages du modèle OSI

Voici les principaux avantages/avantages de l’utilisation du modèle OSI :

• Il vous aide à standardiser le routeur, le commutateur, la carte mère et tout autre matériel
• Réduit la complexité et standardise les interfaces
• Facilite l’ingénierie modulaire
• Vous aide à garantir l’interopérabilité de la technologie
• Vous aide à accélérer l’évolution
• Les protocoles peuvent être remplacés par de nouveaux protocoles lorsque la technologie évolue.
• Fournit une prise en charge des services orientés connexion ainsi que des services sans connexion.
• Il s'agit d'un modèle standard en matière de réseaux informatiques.
• Prend en charge les services sans connexion et orientés connexion.
• Offre une flexibilité pour s’adapter à différents types de protocoles

Inconvénients du modèle OSI

Voici quelques inconvénients/inconvénients de l’utilisation du modèle OSI :

• La mise en place de protocoles est une tâche fastidieuse.
• Vous ne pouvez l'utiliser que comme modèle de référence.
• Ne définit aucun protocole spécifique.
• Dans le modèle de couche réseau OSI, certains services sont dupliqués dans de nombreuses couches telles que les couches de transport et de liaison de données.
• Les couches ne peuvent pas fonctionner en parallèle car chaque couche doit attendre pour obtenir les données de la couche précédente.

Résumé

• Le modèle OSI est un modèle logique et conceptuel qui définit la communication réseau utilisée par les systèmes ouverts à l'interconnexion et à la communication avec d'autres systèmes.
• Dans le modèle OSI, la couche ne doit être créée que là où des niveaux d'abstraction définis sont nécessaires.
• La couche OSI vous aide à comprendre la communication sur un réseau
• En 1984, l'architecture OSI a été officiellement adoptée par l'ISO comme norme internationale.

Couche	Nom	Fonction	Protocoles
Layer 7	Application	Pour autoriser l’accès aux ressources du réseau.	SMTP, HTTP, FTP, POP3, SNMP
Layer 6	Présentation	Pour traduire, crypter et compresser des données.	MPEG, ASCH, SSL, TLS
Layer 5	Session	Pour établir, gérer et terminer la session	NetBIOS, SAP
Layer 4	Transport	La couche transport s'appuie sur la couche réseau pour assurer le transport des données d'un processus sur une machine source vers un processus sur une machine de destination.	TCP, UDP
Layer 3	Réseau	Pour fournir l'interconnexion de réseaux. Pour déplacer des paquets de la source à la destination	IPV5, IPV6, ICMP, IPSEC, ARP, MPLS.
Layer 2	Liaison de données	Pour organiser les bits en trames. Pour fournir une livraison de bout en bout	RAPA, PPP, Frame Relay, ATM, Câble Fibre, etc.
Layer 1	Physique	Transmettre des bits sur un support. Fournir les spécifications mécaniques et électriques	RS232, 100BaseTX, RNIS, 11.