B. Modèle OSI

B. LE MODÈLE OSI

En 1977, l'Organisation Internationale de Normalisation (ISO) a créé, pour des raisons de compatibilité entre les différentes machines, un ensemble de lois régissant les différentes couches, baptisé modèle OSI (Open System Interconnection model). Celui-ci est appelé modèle de référence OSI parce qu'il traite de la connexion entre les systèmes ouverts (avec d'autres systèmes).

Le modèle OSI préconise le découpage de la communication en 7 couches, afin de permettre de normaliser les méthodes d'échange entre deux systèmes. Chaque couche a un rôle bien particulier et communique sur requête (sur demande) de la couche supérieure en utilisant des services de la couche inférieure (sauf pour la couche physique 1).

Les données transférées par les services sont des SDU (Service Data Unit). L'échange de l'information suit un protocole avec des couches distantes de mêmes niveaux. Les données transférées par ce protocole sont des PDU (Protocol Data Unit).

Cette structure en couches a été créée pour simplifier considérablement la compréhension globale du système et pour faciliter sa mise en œuvre. On doit pouvoir remplacer une couche par une autre couche de même niveau, sans avoir à changer les autres niveaux. Les interfaces entre couches doivent être respectées pour sauvegarder la simplicité de l'édifice.

Fig. 1 — Couches du modèle OSI (Source : Wikipédia)

 

 

Les couches du modèle sont au nombre de sept. Les quatre premières couches sont les couches réseau : elles transportent physiquement les données d'une application vers une autre, sans erreur. Les trois autres sont chargées de formater les informations et de procurer des voies d'accès multiples à la même application.

1. La couche Application (C7)

Cette couche a pour objectif de fournir des services aux utilisateurs d'un réseau. C'est elle qui contient l'application informatique (le programme) qui veut communiquer avec un ordinateur distant. C'est à ce niveau qu'on rencontrera des programmes de transfert de fichiers, d'émulation de terminal, de soumission de travaux à distance, d'échange de courrier électronique, etc. Parmi les protocoles de cette couche : HTTP/HTTPS, FTP, SMTP, DNS, SNMP, SSH, Telnet, RDP.

2. La couche Présentation (C6)

Elle fournit une représentation des données (une représentation qui ne dépend pas des ordinateurs, systèmes d'exploitation, etc.) et inclut des services tels que le chiffrement, la compression et le formatage des données. En effet, il existe de multiples manières de coder les informations en informatique suivant le matériel et les logiciels utilisés.

·    Divers codes existent pour coder les caractères (ASCII, EBCDIC, UTF-8, Unicode, etc.).

·    Les nombres peuvent être codés sur un nombre d'octets différents.

·    Les octets de poids fort et de poids faible peuvent être répartis différemment (endianness : big-endian ou little-endian).

3. La couche Session (C5)

Cette couche offre la possibilité d'organiser les échanges en unités indépendantes. Elle offre aussi une structure de contrôle pour la communication entre applications. Elle établit, maintient et clôt les sessions entre les applications. L'un des points forts de cette couche est la sécurité.

 

 

Organisation des échanges :

·    Droit à la parole : half-duplex (l'un après l'autre) ou full-duplex (simultané).

·    Notion d'activité : on peut la démarrer, l'arrêter, l'interrompre ou la recommencer.

·    Points de synchronisation permettant la reprise après incident.

4. La couche Transport (C4)

Elle est chargée d'établir les connexions, de maintenir la qualité de la connexion et d'interrompre cette dernière de manière ordonnée une fois la conversation terminée. Cette couche transporte des blocs d'octets de longueur quelconque. Elle s'assure que les données sont délivrées sans erreur et dans l'ordre.

Protocoles utilisés à ce niveau :

n  TCP (Transmission Control Protocol) : protocole avec connexion, fiable, avec contrôle de flux et retransmission.

n  UDP (User Datagram Protocol) : protocole sans connexion, non fiable, mais rapide et léger.

n  QUIC (Quick UDP Internet Connections) : protocole moderne basé sur UDP, combinant les avantages de TCP et TLS.

5. La couche Réseau (C3)

Elle permet aux couches supérieures d'être indépendantes des types de liaisons de données ou technologies de transmission. Elle transporte des blocs d'octets de taille limitée (paquets). Elle s'occupe de l'adressage et du routage des paquets à leur destination et a besoin d'un plan d'adressage et du contrôle de flux. Elle est responsable de l'établissement d'une connexion logique entre source et destination sur un réseau.

 

 

Protocoles utilisés :

n  IP (Internet Protocol) v4 et v6 : protocole principal de niveau réseau sur Internet.

n  ICMP : messages de contrôle et d'erreur (ping, traceroute).

n  X.25 : historique, commutation par paquets.

6. La couche Liaison de données (C2)

Elle fournit les moyens fonctionnels et procéduraux nécessaires à l'établissement, au maintien et à la libération des connexions entre entités de réseaux. Elle est chargée d'acheminer sans erreur les données sur chaque liaison du réseau en masquant aux autres couches les différences physiques du réseau. Elle assemble les données en trames, auxquelles elle ajoute des informations de contrôle : l'adresse de destination, la longueur du message, l'information de synchronisation, la détection d'erreur, etc.

Exemples en contexte WAN :

n  HDLC (High Level Datalink Control) : utilisé par les réseaux X.25 et PPP.

n  Frame Relay : commutation de trames sur circuit virtuel.

n  ATM (Asynchronous Transfer Mode) : commutation de cellules de taille fixe.

Exemples en contexte LAN :

n  Ethernet (IEEE 802.3) : standard dominant des réseaux locaux.

n  Wi-Fi (IEEE 802.11) : réseau local sans fil.

 

 

7. La couche Physique (C1)

Elle permet de véhiculer l'information et de transformer des séquences de bits (0 ou 1) en séquences de grandeur physique appropriée au médium de communication. Elle fournit aussi les caractéristiques mécaniques (connecteurs), fonctionnelles (activation et désactivation de la connexion physique), ainsi que les signaux électriques ou optiques. Cette couche est matérialisée par le câble, les connecteurs et l'entrée de la carte de communication.

Elle spécifie les éléments suivants :

·    La vitesse de transfert des données (débit nominal).

·    Le type de câble utilisé (coaxial, UTP, fibre optique, liaison radio).

·    Le niveau du signal électronique ou lumineux représenté par un 1 ou un 0.