Le Modèle OSI et ses Couches : Une Explication Détaillée
Le modèle OSI (Open Systems Interconnection) est un cadre conceptuel utilisé pour comprendre et concevoir l'interconnectivité des systèmes et réseaux informatiques. Afin d'établir les liaisons entre les équipements informatiques, le modèle OSI a été normalisé (ISO 7498) par l'ISO (International Standard Organization) dans les années 1980.
Au moment de la conception de ce modèle, la prise en compte de l’hétérogénéité des équipements était fondamentale. Aussi, pour éviter la multiplication des solutions d’interconnexion d’architectures hétérogènes, l’ISO (International Standards Organisation), organisme dépendant de l’ONU et composé de 140 organismes nationaux de normalisation, a développé un modèle de référence appelé modèle OSI (Open Systems Interconnection). En effet, ce modèle devait permettre l’interconnexion avec des systèmes hétérogènes pour des raisons historiques et économiques.
Il ne devait en outre pas favoriser un fournisseur particulier. Enfin, il devait permettre de s’adapter à l’évolution des flux d’informations à traiter sans remettre en cause les investissements antérieurs. Le modèle OSI n’est pas une véritable architecture de réseau, car il ne précise pas réellement les services et les protocoles à utiliser pour chaque couche. Il décrit plutôt ce que doivent faire les couches.
Les premiers travaux portant sur le modèle OSI datent de 1977. Ils ont été basés sur l’expérience acquise en matière de grands réseaux et de réseaux privés plus petits ; le modèle devait en effet être valable pour tous les types de réseaux. En 1978, l’ISO propose ce modèle sous la norme ISO IS7498.
Le modèle OSI est une référence incontournable pour comprendre comment les données circulent dans un réseau. Créé en 1978, le modèle OSI pose un cadre conceptuel pour comprendre le process de toute communication réseau en décomposant cette communication en 7 parties nommées « couches ».
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Ce modèle est souvent comparé à la suite de protocoles TCP/IP. La donnée va suivre un chemin descendant lors de l’envoi, côté émetteur, avant de suivre le chemin inverse, côté récepteur, où l’information initiale va être reconstituée, étape par étape.
Le modèle OSI comprend sept couches distinctes : physique, liaison de données, réseau, transport, session, présentation et application. Le modèle TCP/IP, lui, s’organise en quatre couches : accès réseau, internet, transport et application. Il combine certaines fonctions des couches OSI, notamment en regroupant les couches session, présentation et application en une seule couche application.
Les Sept Couches du Modèle OSI
Le modèle OSI est divisé en sept couches empilées. Chaque couche du modèle OSI est associée à une fonction bien précise dans le traitement et la transmission des données. On parle de couches basses pour désigner celles les plus proches du matériel, et de couches hautes pour celles les plus proches de l’utilisateur. La couche 4 (Transport) est au milieu : elle fait le lien entre les deux mondes.
Couche 7 - Application
La couche application se trouve en haut de la pile - c'est celle que voient la plupart des utilisateurs. Dans le modèle OSI, c'est la couche « la plus proche de l'utilisateur final ». Les applications qui fonctionnent au niveau de la couche 7 sont celles avec lesquelles les utilisateurs interagissent directement.
Elle crée une interface directe via des applications réseau comme un navigateur web (Google Chrome, Firefox, Safari, etc.), la messagerie électronique, le protocole FTP, ou d'autres applications autonomes comme Skype, Outlook, Office. Toutes sont des exemples d'applications de la couche 7.
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Par exemple, un client de messagerie qui transfère des messages entre le client et le serveur fonctionne sur la couche 7.
Couche 6 - Présentation
La couche présentation désigne une zone indépendante de la représentation des données au niveau de la couche d'application. La partie présentation va se charger de formater, « traduire » les données pour les transmettre à la couche Application, ou la couche réseau selon le sens de circulation de l’information.
En général, c'est au niveau de cette couche qu'est effectuée la préparation ou la traduction du format d'application au format de réseau, ou du format de réseau au format d'application. En d'autres termes, la couche « présente », c'est-à-dire formate les données pour l'application ou le réseau.
C'est en quelque sorte un traducteur dans un langage commun à toutes les applications. Elle constitue donc l’interface entre le Réseau et l’Application afin de leur rendre les données « présentables ».
Un bon exemple de fonction de la couche 6, c'est le cryptage et le décryptage des données pour une transmission sécurisée, ou encore la compression des données. Par exemple, la communication avec un serveur Web via HTTPS utilise des informations chiffrées.
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Couche 5 - Session
Pour que deux dispositifs, ordinateurs ou serveurs, puissent « parler » entre eux, il faut créer une session, et cela se passe au niveau de la couche du même nom. Lorsque deux machines doivent échanger, une session doit être créée et paramétrée.
Les fonctions de la couche 5 impliquent la configuration, la coordination (le temps pendant lequel le système doit attendre une réponse, par exemple) et la terminaison entre les applications à chaque fin de session. Cette couche va donc organiser la session en établissant des règles (combien de temps attendre une réponse avant de fermer la session, etc.).
Elle assure la synchronisation du dialogue entre hôtes. Par exemple, cette couche peut établir des points de contrôle tous les x octets. La session doit être ouverte suffisamment longtemps pour que les données soient transférées, mais elle doit être fermée une fois le transfert terminé.
Par exemple, si 10 Mo de données sont transférés et que seuls 5 Mo sont complets, la couche session s'assure que seuls 5 Mo sont retransmis.
Couche 4 - Transport
La couche transport s'occupe de la coordination du transfert de données entre les systèmes finaux et les hôtes. La couche de transport détermine les conditions du transfert d’informations entre les hôtes de la manière la plus optimale (Quel numéro de port utiliser, doit-on s’assurer de la bonne réception de la donnée, etc.).
Elle gère la quantité de données à envoyer, le rythme, la destination, etc. Elle va, par exemple, définir une vitesse de transmission optimale selon la qualité de la connexion de l’émetteur et du récepteur. Pour rendre les transferts plus efficaces et plus rapides, la couche transport divise les données en segments plus petits.
L'exemple le plus connu de la couche transport est celui du protocole de contrôle de transmission (TCP), lui-même construit sur le protocole Internet (IP), communément appelé TCP/IP. Les numéros de port TCP et UDP fonctionnent au niveau de la couche 4, tandis que les adresses IP fonctionnent au niveau de la couche 3, la couche réseau.
Couche 3 - Réseau
C'est au niveau de la couche réseau que se trouvent la plupart des fonctionnalités du routeur. Cette couche s’occupe du routage des paquets entre les noeuds d’un réseau, de l’adresse A à l’adresse B, lorsque les données doivent être transférées sur des réseaux différents (opérateurs tier).
Elle est très surveillée par les professionnels des réseaux. Pour l’adressage, cette couche va déterminer le meilleur chemin physique pour y parvenir. Dans son sens le plus élémentaire, cette couche est responsable de la transmission des paquets, y compris le routage par différents routeurs.
Vous savez peut-être que tel ordinateur de Boston veut se connecter à tel serveur en Californie, mais des millions de chemins différents sont possibles. Les routeurs de cette couche permettent de le faire efficacement.
Couche 2 - Liaison de données
La couche de liaison de données assure le transfert des données de noeud à noeud (entre deux noeuds directement connectés), et gère également la correction des erreurs de la couche physique. Au même titre que la couche réseau, la couche liaison va se charger de la transmission de données, mais cette fois au sein d’un même réseau, en agissant sur la liaison entre 2 noeuds directement connectés.
Cette couche comprend aussi deux sous-couches : la couche de contrôle d'accès au support (MAC) et la couche de contrôle de liaison logique (LLC). La couche liaison de données transforme les paquets reçus de la couche réseau en trames.
Dans le monde des réseaux, la plupart des commutateurs fonctionnent au niveau de la couche 2. Cette couche est l'un des aspects de la transmission réseau où les normes sont essentielles.
Couche 1 - Physique
Au bas de cette liste, la couche physique décrit les caractéristiques électriques, logiques et physiques du système, c'est-à-dire de tous les composants, depuis le type de câble jusqu'à la liaison par radiofréquence (comme dans les systèmes sans fil 802.11), en passant par la disposition des broches, les tensions et autres exigences physiques. La partie physique constitue l’infrastructure physique impliquée dans les échanges qui compose le réseau.
En cas de problème de réseau, les professionnels des réseaux commencent souvent par vérifier la couche physique pour s'assurer que tous les câbles sont correctement connectés et que, par exemple, la fiche d'alimentation n'a pas été retirée du routeur, du commutateur ou de l'ordinateur.
Critiques du Modèle OSI
Beaucoup de personnes reprochent à OSI son aspect trop théorique, et son décalage avec les protocoles de réseau modernes comme TCP / IP. La plus grosse critique que l’on peut faire au modèle est qu’il n’est pas du tout adapté aux applications de télécommunication sur ordinateur !
Certains choix effectués sont en désaccord avec la façon dont les ordinateurs et les logiciels communiquent. Cela tient tout simplement du fait que le modèle est relativement complexe, et que du coup les premières implémentations furent relativement lourdes et lentes.
Importance et Utilité du Modèle OSI
Cela permet en premier lieu de séparer un processus de communication réseau très complexe et d’évaluer ses composants. Le modèle OSI nous permet de penser notre réseau en morceaux ou en couches. Ensuite, la technologie réseau aujourd’hui comporte de multiples références au modèle OSI et à ses couches.
La structure du modèle aide à encadrer les discussions sur les protocoles et à comparer les différentes technologies. Même si certains estiment que le modèle OSI est obsolète (du fait de sa nature théorique et du fait qu'il est moins important que le modèle TCP/IP à 4 couches), Vikram Kumar affirme « qu'aujourd'hui, il est difficile de comprendre la technologie des réseaux sans faire référence au modèle OSI et à ses couches, car la structure du modèle aide à cadrer les discussions sur les protocoles et à distinguer les différentes technologies ».
Le modèle OSI est un outil d’analyse et de diagnostic essentiel pour les professionnels réseau. Il permet de localiser une panne ou une latence selon la couche concernée. En pratique, tous les protocoles ne se répartissent pas parfaitement dans les 7 couches.
Le modèle OSI est une grille de lecture incontournable pour toute personne amenée à comprendre, déployer ou dépanner un réseau informatique. Même si vous n’êtes pas technicien, maîtriser ses principes vous aidera à mieux dialoguer avec les prestataires, les équipes IT ou les fournisseurs de solutions.