Modèle OSI et TCP/IP

Lycée Diderot – BTS I.R.I.S
NOTIONS FONDAMENTALES SUR LES RÉSEAUX
CHAP. 2
G.VALET
MODÈLES OSI ET TCP/IP
Nov 2010
Ve rs i o n 2 . 0
Courriel : [email protected] , URL : http://www.diderot.org
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en Informatique et réseaux
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Notions fondamentales sur les réseaux – Chap 2 : Les modèles OSI et TCP/IP
LE BESOIN D’UN MODÈLE
Modèle OSI
Modèle TCP/IP
Démonstration
 Devant la diversité des matériels, des logiciels et des
interfaces, il a fallu trouver un modèle
 Couvrant tous les aspects de la communication en réseau
 Modèle universel sur lequel s’appuierait les développeurs et
fabricants de matériel réseau
 Le principe : décomposer en plusieurs couches
 Chaque couche ayant un rôle bien défini
 Chaque couche servant de support à la couche supérieure
 Exemple d’un modèle utilisé dans les systèmes d’exploitation
L’OS, grâce aux pilotes
fournit une couche
d’abstraction aux logiciels
Représente tous les
éléments matériels
(Disque, périphériques, …)
Couche Logicielle
Couche OS
BIOS
Couche Matérielle
Les logiciels n’ont pas
besoin de connaître chaque
périphérique pour l’utiliser
Joue le rôle d’interface entre
le système d’exploitation et
les périphériques
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Notions fondamentales sur les réseaux – Chap 2 : Les modèles OSI et TCP/IP
LE MODÈLE OSI
Modèle OSI
Modèle TCP/IP
Démonstration
 Modèle à 7 couches finalisé en 1994
 Normalisé par l’ISO ( ISO 7498)
 « Open System Interconnexion » : Interconnexion de systèmes ouverts
 Utilisé pour modéliser toute communication entre ordinateurs
 Il y a 2 catégories de couches
 Les 4 couches inférieures :
Couches bas-niveau fournies en
général par le système
d’exploitation et les
périphériques matériels
 Les 3 couches supérieurs :
Orientées application, elles sont
réalisées à l’aide de
bibliothèques ou de programmes
(logiciels) spécifiques
Applications
+
bibliothèques
7
6
5
4
OS +
Périphériques
3
2
1
3
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Notions fondamentales sur les réseaux – Chap 2 : Les modèles OSI et TCP/IP
POURQUOI EST-CE SI IMPORTANT ?
Modèle OSI
Modèle TCP/IP
Démonstration
 Tout apprentissage sur les réseaux passent par la
connaissance du modèle OSI
 Ennuyeux car trop théorique ?
 Il y a peu d’applications de ces modèles dans la vie réelle ?
 Il n’est pas nécessaires de connaître le modèle pour réussir dans les
réseaux ?
 Bien évidemment, tout cela est faux
 Ces modèles permettent de comprendre à quel niveau est fourni tel
service
 Ils permettent de comparer des technologies entre elles et de mettre
en évidence les avantages et inconvénients
 De nos jours, Il est très rare de ne pas trouver une référence au
modèle OSI dans une documentation technique
 Exemple : Commutateur de niveau 3 (L3) signifie que ce commutateur est
capable de fournir un service de niveau 3
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Notions fondamentales sur les réseaux – Chap 2 : Les modèles OSI et TCP/IP
PRINCIPE
Modèle OSI
Modèle TCP/IP
Démonstration
 Chaque couche fournit à la couche supérieure un service
 La couche de niveau N :
 Utilise les services de la couche N-1
 Fournit un service à la couche N+1
 La couche N est comme un « sous traitant »
pour la couche N+1
 Les couches s’appuient sur le travail
réalisé par les couches inférieures en toute
transparence
 Cela beaucoup plus facile, le travail sur une
couche donnée
N+1
N
N-1
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Notions fondamentales sur les réseaux – Chap 2 : Les modèles OSI et TCP/IP
LES 7 COUCHES
Modèle OSI
Modèle TCP/IP
Démonstration
 Le modèle est organisé en 7 couches
7
Application
Fournit un point d’accès aux services réseaux. Le
modèle ne donne aucune spécification à cette couche
6
Présentation
Chargée du codage et de la conversion des données
applicatives transmises
5
Session
Gère la synchronisation des échanges et des
transactions par ouverture ou fermeture de session
4
Transport
Gère les communications de bout en bout entre
processus
3
Réseau
Gère les communications de proche en proche à
travers des réseaux physiques différents
2
Liaison
Gère les communication entre 2 hôtes reliés
directement par un support physique.
1
Physique
Chargée de transmettre les données à envoyer sur le
support physique. Service limité à l’envoi d’un bit
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Notions fondamentales sur les réseaux – Chap 2 : Les modèles OSI et TCP/IP
OSI À L’ŒUVRE
Modèle OSI
Modèle TCP/IP
Démonstration
Chaque couche transfère
les données aux couches
inférieures
Fonctionnement des couches
4
Application
Présentation
Les services de la couche
application sont sollicités.
Le transfert des données
est démarré
3
Session
Logiciel
Et matériel
Utilisateur
1
L’utilisateur
provoque la création
de la
communication
2
Les logiciels
convertissent les
données au format
numérique
Transport
Réseau
Liaison
Réseau
Physique
5
Les données sont
transmises sur le support
7
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Notions fondamentales sur les réseaux – Chap 2 : Les modèles OSI et TCP/IP
VOYAGE ENTRE LES COUCHES
Modèle TCP/IP
Modèle OSI
Démonstration
5
Exemple d’une communication entre 2 nœuds d’un réseau
L’application reçoit les données.
Toutes les informations propres à
chaque couche ont été supprimées
Nœud récepteur
Nœud émetteur
Application
Présentation
1
L’émetteur
prépare la
transmission
Equipement
intermédiaire
Equipement
intermédiaire
(Commutateur)
(Routeur)
Application
Présentation
Session
Session
Transport
Transport
Réseau
Réseau
Réseau
Liaison
Liaison
Liaison
Liaison
Physique
Physique
Physique
Physique
2
La couche physique
transmet sur le support
Les équipements intermédiaires
traitent les données et les
expédient sur le support
3
4
Le récepteur traite les données
reçues afin de les fournir à la
bonne application
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Notions fondamentales sur les réseaux – Chap 2 : Les modèles OSI et TCP/IP
COUCHES ET PROTOCOLES
Modèle TCP/IP
Modèle OSI
Démonstration
 Chaque couche fournit un ou plusieurs services
 Ces services sont assurés grâce à un protocole
 Chaque protocole est organisé autour de 2 éléments
principaux :
 Les entêtes : Informations nécessaires au bon fonctionnement du
protocole
 Les données : Destinées à être transmises à la couche supérieure
Entêtes
Données
En-queue
 Exemple du protocole IP
Version
4 bits
Adresse IP source
32 bits
Entêtes IP
Adresse IP dest
32 bits
L’ensemble entête + données
+ en-queue est un PDU
(Protocol Data Unit)
Données
Données
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Notions fondamentales sur les réseaux – Chap 2 : Les modèles OSI et TCP/IP
ECHANGES ENTRE COUCHES HOMOLOGUES
Modèle OSI
Modèle TCP/IP
Démonstration
 Dans une communication entre 2 nœuds, chaque couche
homologue s’échange des données
Echanges entre couches homologues
NŒUD A
Application
La couche
Transport
communique
avec son
homologue
sur le nœud B
NŒUD B
Liaison virtuelle
Application
Présentation
Présentation
Session
Session
Transport
Transport
Réseau
Réseau
Liaison
Liaison
Physique
SUPPORT DE TRANSMISSION
Tout passe par le
support physique
bien entendu
Physique
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Notions fondamentales sur les réseaux – Chap 2 : Les modèles OSI et TCP/IP
UNITÉ DE DONNÉES DE PROTOCOLE
Modèle OSI
Modèle TCP/IP
Démonstration
 Il s’agit pour chaque couche de définir la forme des « entête +
données » échangée avec la couche homologue
 Chaque couche possède son PDU
PDU et couches OSI
Application
Présentation
Dépend du
protocole utilisé
Session
Chaque application utilise sa propre
terminologie concernant le PDU. Par exemple,
le protocole FTP s’échange des « commandes ».
Pour HTTP, il s’agit plutôt de
« requêtes/réponses »
Les messages permettent de contrôler le flux
de données entre 2 nœuds finaux
Transport
Segment ou
Message
Réseau
Paquet
Les paquets sont échangés entre des routeurs
avant d’arriver à destination
Liaison
Trame
Une trame est une suite organisée de bits
échangés entre nœuds du même réseau
Physique
Bit
Un bit à 0 ou à 1 tout simplement
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Notions fondamentales sur les réseaux – Chap 2 : Les modèles OSI et TCP/IP
PRINCIPE D’ENCAPSULATION
Modèle OSI
Modèle TCP/IP
Démonstration
 Chaque couche « encapsule » les données et entêtes des
couches supérieures
Principe de l’encapsulation
Nœud A
Nœud B
Application
E7
Présentation
E6
D5
E4
Transport
E3
Réseau
Physique
D6
E5
Session
Liaison
D7
E2
D4
D3
D2
SUPPORT DE TRANSMISSION
Application
Présentation
Session
Transport
Réseau
Liaison
Physique
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Notions fondamentales sur les réseaux – Chap 2 : Les modèles OSI et TCP/IP
L1 : LA COUCHE PHYSIQUE
Modèle OSI
Modèle TCP/IP
Démonstration
 Chargée de la transmission effective sur le support
 Elle transmet un bit ou un train de bit continu
 Elle assure la conversion d’un bit en signaux électriques ou lumineux
 Ce travail est réalisé par un circuit électronique spécifique
 Ce circuit utilise un codage adapté à la bande passante du support de
transmission
 Bien entendu, ce circuit dépend est spécifique au support
 Il existe deux catégories de codage
 En bande de base
 Le signal ne subit pas de transposition de fréquences
 Cas d’une interface Ethernet
 En large bande
 Le signal est transposé par différentes techniques de modulation
 Cas du modem ADSL
 C’est, en général l’interface réseau qui gère la couche physique
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Notions fondamentales sur les réseaux – Chap 2 : Les modèles OSI et TCP/IP
L2 : LA COUCHE LIAISON DE DONNÉES
Modèle OSI
Modèle TCP/IP
Démonstration
 Gère la communication entre 2 nœuds directement connectés
par un support physique
 Sur un même segment de réseau dans le cas des réseaux LAN
 Entre 2 nœuds adjacents pour les réseaux WAN
 Les données sont organisées sous forme de trames
 Ces trames ne franchissent pas le réseau local
 La trame contient une adresse physique
 Exemple d’Ethernet : l’adresse MAC
 Cette couche gère également le contrôle d’erreurs
 Une somme de contrôle (checksum) est utilisée
 Exemple de protocoles travaillant sur la couche 2
 Ethernet, ATM, 802.11n (Wifi), PPP
 Exemple d’équipement travaillant sur la couche 2
 Commutateur Ethernet (Switch)
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Notions fondamentales sur les réseaux – Chap 2 : Les modèles OSI et TCP/IP
L3:LA COUCHE RÉSEAU
Modèle OSI
Modèle TCP/IP
Démonstration
 Gère les communications de proche en proche
 C’est la 1 ère couche concernée par les communications inter -réseaux
 Cette couche est chargée de construire une communication de bout
en bout en utilisant les équipements voisins
 Elle réalise :
 Le routage : Détermine un chemin vers la destination
 Le relayage : Transmet les paquets vers l’équipement suivant
 Le contrôle de flux : prise en compte de la congestion réseau
 Utilise l’adresse logique
 Adresse IP (ipv4 et ipv6)
 Exemples de protocoles : IP, ICMP, IPX, ARP, IGMP
 Exemple d’équipement :
 Le routeur
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Notions fondamentales sur les réseaux – Chap 2 : Les modèles OSI et TCP/IP
L4 : LA COUCHE TRANSPORT
Modèle OSI
Modèle TCP/IP
Démonstration
 Elle gère les communications de bout en bout entre processus
distants
Communication inter-processus
Le processus dialogue
avec le processus distant
et demande une page web
Le processus dialogue
avec le processus distant
et demande le
téléchargement d’un
fichier
Nœud A
Processus
(Client Web)
Processus
(Serveur mail)
Processus
(Client FTP)
Nœud B
Port
Port
Port
Port
Port
(Serveur FTP)
(Serveur Web)
Processus
(Client mail)
Le processus dialogue
avec le processus distant
et demande à lire les
nouveau courriels
Nœud C
Processus
Processus
Port
Support
de transmission
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Notions fondamentales sur les réseaux – Chap 2 : Les modèles OSI et TCP/IP
L4 : RÔLES DE LA COUCHE TRANSPORT
Modèle OSI
Modèle TCP/IP
Démonstration
 Connexion entre processus
 Multiplexage proposant plusieurs terminaisons sur un même nœud
grâce au port
 Segmentation et réordonnencement des données
 Rappel : Le PDU est le segment ou message
 Contrôle de flux
 La vitesse de transmission peut être gérée en fonction des capacités
hétérogènes de réception/transmission des nœuds impliqués
 Deux modes :
 Le mode orienté connexion
 Priorité est donnée à l’intégrité des données
 Le mode non orienté connexion
 Priorité est donné à la rapidité de transmission
 Exemples de protocoles :
 TCP, UDP, SCTP, FCP
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Notions fondamentales sur les réseaux – Chap 2 : Les modèles OSI et TCP/IP
L5 : LA COUCHE SESSION
Modèle OSI
Modèle TCP/IP
Démonstration
 Elle est chargée de l’ouverture, du maintien et de la fermeture
d’une session entre processus
 Elle est donc fortement liée aux notions suivantes :
 Authentification :
 Exemple : Ouverture de session avec login/mot de passe
 Permissions :
 Exemple : Droits accordés à l’utilisateur pendant la session
 Restauration de session :
 Exemple : L’utilisateur retrouve ses droits si la connexion est interrompue
 Elle assure aussi la communication multipoint
 Typiquement : Visio-conférence, téléphonie
 Exemple de protocoles:
 SSH, SIP, L2TP, PPTP
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Notions fondamentales sur les réseaux – Chap 2 : Les modèles OSI et TCP/IP
L6 : LA COUCHE PRÉSENTATION
Modèle OSI
Modèle TCP/IP
Démonstration
 Chargée du codage des données applicatives
 Les couches 1 à 5 ne se préoccupent pas de la signification des
octets qu’elles transportent
 La couche 6 prépare ces données pour la couche applicative
 Exemple : Encodage de caractères (UTF -8, ISO …)
 Chargée aussi de la sérialisation de structures complexes
sous forme d’une suite d’octets
 Exemple : XML
 A l’occasion, L6 peut aussi réaliser du cryptage ou de la
compression
 Exemple de protocoles :
 ASCII, Unicode, MIME, HTML
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Notions fondamentales sur les réseaux – Chap 2 : Les modèles OSI et TCP/IP
L7 : LA COUCHE APPLICATION
Modèle OSI
Modèle TCP/IP
Démonstration
 L7 est considérée comme le point d’accès réseau de toute
application
 Le modèle OSI n’a pas pour rôle de spécifier de règles à ce
niveau
 Il existe une multitude d’applications si bien qu’il est
impossible d’être exhaustif
 Quelques exemples de protocoles :






DNS : Domain Name System
DHCP : Dynamic Host configuration Protocol
HTTP : HyperText Transfer Protocol
IMAP : Internet Message Access Protocol
RTP : Real-time Transfer Protocol
…
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Notions fondamentales sur les réseaux – Chap 2 : Les modèles OSI et TCP/IP
LE MODÈLE TCP/IP
Modèle OSI
Modèle TCP/IP
Démonstration
 Modèle basé sur 4 couches seulement
 S’inspire d’une approche plus pragmatique
 Conçu pour modéliser le réseau Internet
 TCP/IP représente une pile de protocoles à l’usage d’Internet
 Les 4 couches sont :
Modèle TCP/IP
Application
Transport
Internet
Accès au réseau
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Notions fondamentales sur les réseaux – Chap 2 : Les modèles OSI et TCP/IP
COMPARAISON OSI, TCP/IP
Modèle OSI
Modèle TCP/IP
Démonstration
Comparaison OSI – TCP/IP
OSI
TCP/IP
Application
Présentation
Application
Session
Transport
Transport
Réseau
Internet
Liaison
Physique
Accès au réseau
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Notions fondamentales sur les réseaux – Chap 2 : Les modèles OSI et TCP/IP
DÉMONSTRATION - WIRESHARK
Modèle OSI
Modèle TCP/IP
Démonstration
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