Couches de modèle OSI et protocoles dans les réseaux informatiques

Qu'est-ce que le modèle OSI ?

Le Modèle OSI (Interconnexion de systèmes ouverts) est un modèle conceptuel de référence qui décrit comment les données circulent entre les systèmes d'un réseau. Il divise la communication en sept parties.tracLe modèle OSI comporte plusieurs couches, chacune ayant une responsabilité clairement définie et un ensemble spécifique de protocoles. Bien que son implémentation ne corresponde pas exactement à celle des réseaux réels (TCP/IP est la pile de protocoles effectivement déployée), les couches OSI restent le vocabulaire standard utilisé par les ingénieurs pour analyser les problèmes de réseau.

Caractéristiques du modèle OSI

• Une couche est créée uniquement lorsqu'un niveau distinct d'abstracune tion est nécessaire.
• La fonction de chaque couche est choisie de manière à être conforme à un protocole normalisé internationalement.
• Les couches doivent être suffisamment nombreuses pour séparer les préoccupations, mais suffisamment peu nombreuses pour éviter une complexité incontrôlée.
• Chaque couche dépend de la couche immédiatement inférieure pour les services primitifs et expose des services à la couche immédiatement supérieure.
• Une modification apportée à une couche ne devrait pas nécessiter de modifications dans les couches situées au-dessus ou en dessous.

Pourquoi utiliser le modèle OSI ?

• Fournit un vocabulaire commun pour comprendre la communication au sein d'un réseau.
• Facilite le dépannage en séparant les fonctions en couches réseau indépendantes.
• Aide les ingénieurs à assimiler les nouvelles technologies grâce à la cartographieping les faire glisser sur des couches familières.
• Permet de comparer les relations fonctionnelles entre différentes piles de protocoles.

Histoire du modèle OSI

• Fin des années 1970 — L’ISO a lancé un programme visant à définir des normes générales de mise en réseau.
• 1973 — Un système expérimental à commutation de paquets mis en place au Royaume-Uni a mis en évidence la nécessité de protocoles de niveau supérieur.
• 1983 — Le modèle OSI a d'abord été publié sous forme de spécification d'interface détaillée.
• 1984 — L’ISO a officiellement adopté l’architecture OSI comme norme internationale (ISO 7498).

Les 7 couches du modèle OSI

Le modèle OSI est une architecture de référence en couches, où chaque couche remplit une fonction spécifique. Les sept couches interagissent pour acheminer les données de l'émetteur au récepteur.

• Couches supérieures (Application, Présentation, Session) : traiter de la sémantique des applications et s'exécuter principalement dans un logiciel.
• Couches inférieures (Transport, Réseau, Liaison de données, Physique) : Ils traitent du transport des données, de la mise en paquets, du tramage et du support physique. Les aspects liés à la liaison de données et au support physique incluent également le matériel.

Les sept couches, de haut en bas, sont :

1. Application
2. Présentation
3. Session
4. Transports
5. Réseau
6. Liaison de données
7. Physique

Diagramme des couches réseau.

Couche physique

Le Couche physique Elle définit les spécifications électriques, mécaniques et physiques de la connexion de données. Elle transporte les bits bruts sur un support de transmission et ne se préoccupe pas des protocoles ni de la sémantique des couches supérieures. L'interface PRI (Primary Rate Interface) est un exemple de télécommunications fonctionnant à ce niveau ; pour en savoir plus, consultez la section… Tutoriel PRI.

Parmi les exemples de matériel de la couche physique, on peut citer les cartes réseau, le câblage Ethernet, les répéteurs et les concentrateurs réseau.

Couche de liaison de données

Le Couche de liaison de données Il détecte et corrige les erreurs pouvant survenir au niveau de la couche physique et gère le protocole établissant et interrompant la liaison entre deux périphériques directement connectés. Il structure les données brutes en trames et gère l'adressage physique (MAC).

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

1. Contrôle d'accès au support (MAC) : contrôle la manière dont les appareils accèdent au support partagé et la manière dont ils transmit revendre.
2. Contrôle de liaison logique (LLC) : Il identifie et encapsule les protocoles de la couche réseau et détecte les erreurs.

Fonctions importantes de la couche liaison de données

• Encadrement : divise les données de la couche réseau en trames.
• Ajoute un en-tête contenant l'adresse physique (MAC) de la source et de la destination.
• Assure la transmission de trames de bout en bout entre périphériques adjacents.
• Détecte les erreurs et redemande les images endommagées ou perdues.
• Offre un mécanisme permettant de traverser des réseaux indépendants interconnectés.

Couche de réseau

Le Couche réseau Il assure les moyens fonctionnels et procéduraux de transférer des séquences de données de longueur variable entre des hôtes situés sur des réseaux différents. Il gère l'adressage logique (IP), le routage et le transfert de paquets.

La livraison au niveau réseau n'est pas intrinsèquement fiable ; cette garantie incombe à la couche transport. Les protocoles de gestion de couche à ce niveau comprennent :

1. Protocoles de routage (OSPF, BGP, RIP).
2. Gestion de groupe multicast (IGMP).
3. Attribution d'adresses au niveau réseau (DHCP).

Couche de transport

Le Couche de transport S'appuyant sur la couche réseau, elle assure le transport de données de bout en bout entre les processus des machines source et de destination. Elle garantit la qualité de service, notamment l'ordonnancement, la fiabilité et le contrôle de flux.

La couche transport divise les messages des couches supérieures en segments, les numérote et les réassemble chez le destinataire. Elle garantit une livraison sans erreur et dans l'ordre lorsqu'elle est utilisée avec des protocoles fiables comme TCP, ou accepte une perte de paquets au profit de la vitesse lorsqu'elle est utilisée avec UDP.

Fonctions importantes de la couche de transport

• Segmente le message reçu de la couche Session et numérote chaque segment.
• Achemine chaque segment vers le processus approprié sur la machine de destination en utilisant les ports.
• Garantit que le message complet arrive sans erreur, retransmitintervenir lorsque nécessaire.
• Gère le contrôle du flux afin qu'un émetteur rapide ne surcharge pas un récepteur lent.

Couche de session

Le Couche de session Il contrôle les dialogues (sessions) entre deux ordinateurs. Il établit, gère et met fin aux connexions logiques, gère l'authentification lorsque nécessaire et prend en charge les dialogues en mode duplex intégral et semi-duplex. Il est le plus souvent mis en œuvre dans des environnements utilisant des appels de procédure distante.

Fonctions importantes de la couche Session

• Établit, maintient et met fin à une session entre deux systèmes.
• Permet aux deux systèmes d'entamer un dialogue contrôlé.
• Ajoute des points de contrôle à un flux de données afin qu'une session puisse reprendre après une interruption.

Couche de présentation

Le Couche de présentation Il définit le format d'échange de données entre deux entités communicantes et gère la compression et le chiffrement. On l'appelle parfois le couche de syntaxe.

Fonctions de la couche de présentation

• Traduction de jeux de caractères (par exemple, ASCII vers EBCDIC).
• Compression des données pour réduire le nombre de bits transmis.
• Chiffrement des données — par exemple, TLS pour protéger l'intégrité et la confidentialité des données utiles.
• Fournit une prise en charge des formats pour des services tels que la messagerie électronique et le transfert de fichiers.

Couche d'application

Le Couche d'application Il s'agit de la couche la plus proche de l'utilisateur final et la seule qui interagit directement avec les applications. Elle ne contient pas les applications elles-mêmes ; elle expose plutôt les services réseau utilisés par les applications.

Fonctions de la couche Application

• Identifie les partenaires de communication, détermine la disponibilité des ressources et synchronise la communication.
• Permet aux utilisateurs de se connecter à un hôte distant.
• Fournit des services de messagerie et d'accès à l'annuaire.
• Offre un accès à une base de données distribuée pour des informations globales sur les objets et les services.

Interaction entre les couches du modèle OSI

Les informations envoyées d'une application informatique à une autre transitent par les couches OSI de l'émetteur, par le câble, puis remontent par les couches du récepteur.

• Chaque couche communique avec la couche supérieure, la couche inférieure et la couche homologue correspondante sur le système distant.
• Dans le schéma ci-dessous, la couche liaison de données du premier système communique avec les couches réseau et physique du même hôte et avec la couche liaison de données du système distant.

Protocoles pris en charge à chaque couche OSI

Couche	Nom	Protocoles communs
Layer 7	Application	SMTP, HTTP, HTTPS, FTP, POP3, SNMP, DNS
Layer 6	Présentation	MPEG, ASCII, SSL, TLS
Layer 5	Session	NetBIOS, SAP, RPC
Layer 4	Transports	TCP, UDP, SCTP
Layer 3	Réseau	IPv4, IPv6, ICMP, IPsec, ARP, MPLS
Layer 2	Liaison de données	Ethernet, PPP, Frame Relay, ATM, HDLC
Layer 1	Physique	RS-232, 100BaseTX, ISDN, IEEE 802.11 (signalisation physique)

Différences entre OSI et TCP/IP

Modèle OSI	Modèle TCP/IP
Il établit une distinction claire entre les interfaces, les services et les protocoles.	Ne trace pas de ligne de démarcation stricte entre services, interfaces et protocoles.
Comporte sept couches.	Comporte quatre couches (Application, Transport, Internet, Accès réseau).
Utilise une couche réseau dédiée au routage.	Utilise une seule couche Internet qui combine routage et adressage.
Possède des couches physiques et de liaison de données distinctes.	Combine les couches physique et liaison de données en une seule couche d'accès réseau.
La couche transport est orientée connexion.	Le TCP / IP La couche transport est à la fois orientée connexion (TCP) et non orientée connexion (UDP).
La taille minimale d'un en-tête OSI est d'environ 5 octets.	La taille minimale de l'en-tête TCP/IP est de 20 octets.

Avantages du modèle OSI

• Normalise les routeurs, les commutateurs et autres matériels autour de limites de couches bien définies.
• Réduit la complexité et standardise les interfaces.
• Facilite l'ingénierie modulaire : les fournisseurs peuvent innover au sein d'une couche sans en perturber les autres.
• Garantit l'interopérabilité des technologies entre les différents fournisseurs.
• Accélère l'évolution des protocoles réseau.
• Fournit une prise en charge des services avec et sans connexion.
• Il demeure le modèle de référence standard dans l'enseignement des réseaux informatiques.
• Offre la flexibilité nécessaire pour s'adapter à de nombreux types de protocoles.

Inconvénients du modèle OSI

• L'intégration des protocoles du monde réel dans les couches OSI peut être fastidieuse.
• Il s'agit uniquement d'un modèle de référence — il ne définit pas de protocoles spécifiques.
• Certains services sont dupliqués entre les différentes couches (par exemple, la vérification des erreurs au niveau du transport et de la liaison de données).
• Les couches ne peuvent pas s'exécuter en parallèle — chacune attend la sortie de la couche précédente.

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