OSI et TCP/IP CNAM 2006-2007

Présentation Un modèle d’architecture développé par l’Organisation Internationale de Normalisation (ISO : International Standards Organization) est exploité pour décrire la structure et les fonctions des protocoles de transmission des données. Ce modèle d’architecture est appelé Modèle de référence de l’interconnexion de Systèmes Ouverts (OSI : Open Systems Interconnect Reference Model). Il permet d’expliquer les transmissions de données.

Les couches (1/2) Le modèle de référence OSI comporte 7 couches, définissant les différentes fonctions des protocoles de transmission de données. Couche Physique, définit les caractéristiques physiques du matériel réseau Couche Liaison, assure la transmission des données sur la liaison physique Couche Réseau, gère les connexions au travers du réseau pour les couches supérieures Couche Transport, assure la détection et la correction d’erreur bout en bout Couche Session, gère les sessions entre applications Couche Présentation, standardise la présentation des données destinées aux applications Couche Application, comporte les programmes d’applications utilisant le réseau.

Les couches (2/2) La transmission de données entre une application locale et une application équivalente à distance requiert l’utilisation de chaque couche. Pour le transfert de données sur un réseau sous-jacent, les couches supérieures dépendent des couches inférieures. Néanmoins, il n’est pas nécessaire que les différentes couches connaissent le fonctionnement des couches situées au-dessus ou au dessous d’elles; elles doivent uniquement savoir comment leur passer les données.

Les protocoles TCP/IP Bien que le modèle OSI s’avère utile, les protocoles TCP/IP ne correspondent pas exactement à sa structure, c’est pourquoi les couches du modèle OSI sont exploitées de la manière suivante : Couche Application Couche Présentation Couche Session Couche Transport Couche Réseau Couche Liaison de données Couche Physique

Couche Application Dans la hiérarchie de protocole, la couche application correspond au niveau où sont localisées les opérations du réseau accessibles à l’utilisateur. Dans ce texte, une application TCP/IP représente toute opération de réseau exécutée au-dessous de la couche Transport : ceci inclus, toutes les opérations avec lesquelles l’utilisateur dialogue ainsi que les autres opérations de ce niveau que l’utilisateur ne connaît pas obligatoirement.

Couche Présentation Pour que les applications coopérantes puissent échanger des données, elles doivent utiliser la même représentation de données. Dans le modèle OSI, cette couche fournit les sous programmes de présentation de données. Cette fonction est intégrée dans les applications.

Couche Session A l’instar de la couche Présentation, la couche Session n’existe pas sous la forme d’une couche séparée dans la hiérarchie du protocole TCP/IP. La couche Session OSI gère les sessions (connexions) entre les applications coopérantes. Dans TCP/IP, cette fonction est souvent exécutée au niveau de la couche Transport; le terme session n’est pas utilisé. Pour TCP/IP, les termes socket et port sont utilisés pour décrire le chemin par l’intermédiaire duquel les applications coopérantes communiquent.

Couche Transport Cette couche du modèle de référence OSI garantit que le récepteur reçoit les données telles qu’elles ont été envoyées. Dans TCP/IP, le protocole de contrôle de transmission (TCP : Transmission Control Protocol) exécute cette fonction. Toutefois, TCP/IP proposent un 2ième service au niveau de la couche Transport : le service datagramme (UDP : User Datagram Protocol) qui n’offre pas de test de fiabilité de bout en bout.

Couche Réseau La couche Réseau gère les connexions sur le réseau et isole les protocoles de la couche supérieure des détails du réseau sous-jacent. Le protocole Internet (IP) – qui isole les couches supérieures du réseau sous-jacent, gère l’adressage et transmet les données – est généralement décrit comme étant la couche Réseau de TCP/IP.

Couche Liaison de données La couche Liaison de données garantit la fiabilité de la transmission des données sur le réseau physique sous-jacent. TCP/IP crée rarement des protocoles localisés dans la couche Liaison de données. La plupart des RFC associés à la couche Liaison de données expliquent comment IP peut utiliser les protocoles de liaison de données. Les RFC (Request For Comments) sont un ensemble de documents qui font référence auprès de la Communauté Internet et qui décrivent, spécifient, aident à l'implémentation, standardisent et débattent de la majorité des normes, standards, technologies et protocoles liés à Internet et aux réseaux en général.

Couche Physique La couche Physique définit les caractéristiques du matériel nécessaire à l’acheminement du signal de transmission de données. Des éléments tels que les niveaux de tension ainsi que le nombre et la localisation des broches de l’interface sont définis au niveau de la couche Physique.

Architecture des protocoles TCP/IP (1/2) Comme dans le modèle OSI, les données sont transmises de haut en bas dans la pile lors de leur envoi sur le réseau, et de bas en haut dans la pile lors de leur réception à partir du réseau. La structure à 4 couches de TCP/IP est représentée conformément à la procédure de traitement des données lorsque celles-ci parcourent la pile du protocole de haut en bas, à partir de la couche Application jusqu’au réseau physique sous-jacent.

Architecture des protocoles TCP/IP (2/2) Chaque couche de la pile ajoute des informations de contrôle de manière à garantir une transmission des données correcte. Ces informations de contrôle portent le nom d’en-tête puisqu’elles précèdent les données à transmettre. Chaque couche traite toutes les informations provenant de la couche directement située au-dessus d’elle comme étant des données et place son propre en-tête devant ces informations. Cette procédure d’ajout des informations de transmission au niveau de chaque couche s’appelle l’encapsulation. Chaque couche requiert son en-tête avant de transmettre les données à la couche supérieure.

Couches constitutives de l’architecture de Protocole TCP/IP (1/2)

Couches constitutives de l’architecture de Protocole TCP/IP (2/2)

Structures de données L’une des grandes forces de TCP/IP réside dans le fait que son plan d’adressage permet d’identifier précisément chaque machine hôte connectée à Internet. Cette adresse IP doit être convertie en l’adresse appropriée du réseau physique sur lequel le datagramme est transmis.

Datagramme Les protocoles TCP/IP ont été développés pour transmettre des données sur ARPANET, qui était alors un réseau à commutation de paquet. Un paquet correspond à un bloc de données, contenant les informations nécessaires à sa transmission, à l’instar d’une lettre sous enveloppe sur laquelle l’adresse du destinataire est précisée. Un réseau à commutation de paquets utilise les informations d’adressage contenues dans le paquet pour transférer des paquets d’un réseau physique vers un autre, en les acheminant vers leur destination finale. Chaque paquet est transmis sur le réseau indépendamment des autres paquets.

Exemples de RFC définissant les protocoles de la couche Accès réseau RFC 826, Protocole de résolution d’adresse (ARP : Address Resolution Protocol), établissant la correspondance entre les adresses IP et les adresses Ethernet. RFC 894, Standard pour la transmission des datagrammes IP en vue de les transmettre sur les réseaux Ethernet.

IP (1/2) Le protocole Internet transmet le datagramme en utilisant l’adresse de destination contenue dans le cinquième mot de l’en-tête. L’adresse de destination est une adresse IP standard de 32 bits permettant d’identifier le réseau de destination et la machine hôte connectée à ce réseau. Si l’adresse de destination correspond à l’adresse d’une machine hôte connectée au réseau local, le paquet est transmis directement vers la destination. Dans le cas contraire, le paquet est alors transmis vers une passerelle afin d’être transmis à la machine hôte.

IP (2/2) Les passerelles sont des périphériques qui transfèrent les paquets entre les différents réseaux physiques. L’acheminement ou routage correspond à la sélection de la passerelle à utiliser pour la transmission de données. Les passerelles Internet sont généralement référencées comme étant des routeurs IP puisqu’elles utilisent le protocole Internet pour acheminer les paquets entre les réseaux. IP détermine le routage approprié pour chaque paquet.