Le modèle OSI
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Le Modèle OSI I. INTRODUCTION En 1977 l'Organisation Internationale de Normalisation (ISO) a créé pour des besoins compatibilités entres les différentes machines tout un ensemble de lois de compatibilités en différentes couches baptisé modèle OSI (Open System Interconnection model). Le marché des réseaux utilise un modèle standard à sept couches appelé modèle OSI (Open System Interconnexions). Ce modèle est l’aboutissement des efforts accomplis par l’ISO (International Standards Organization) pour normaliser la conception des systèmes de protocoles pour les réseaux, faciliter leur interconnexion et donner aux développeurs de logiciels le plus large accès possible aux protocoles standards. Voici le modèle OSI avec ses sept couches et sa mise en correspondance avec le modèle quatre couches du protocole TCP/IP : En voici les différentes couches : Le modèle OSI Couche Fonction Couche n° 7 : application (couche sémantique) Gère l'échange des données entre deux ordinateurs Couche n° 6 : présentation (couche syntaxique) Assure l'intégrité des données quelle que soit la plate-forme Couche n° 5 : session Gère les communications entre les deux systèmes Exemple Couches supérieures du navigateur Assure le transport et l'intégrité Couche n° 4 : transport des données HTTP (protocole du World Wide Web) TCP (mise en paquets selon le protocole d'Internet) Couche n° 3 : réseau Assure le routage des données sur le réseau IP (adressage des paquets selon le protocole d'Internet) Couche n° 2 : liaison des données Contrôle le flux des informations Ethernet : mise en "frames", gestion des collisions Couche n° 1 : couche physique Spécifie le matériel du réseau et son fonctionnement Ethernet : matériel & signaux, codage des bits, etc. (voir Annexe 2) II. LE MODELE OSI A. Introduction Lorsque l'internaute interroge le web, le programme d'application qu'il utilise est un navigateur : Internet Explorer de Microsoft ou Communicator (ex-Navigator) de Netscape. La demande d'information qu'il formule (par exemple : télécharger une page web donnée) est mise en forme selon le protocole HTTP du web. Les données ainsi générées sont mises en paquets en accord avec le protocole TCP d'Internet. Chaque paquet reçoit une adresse conforme au protocole IP d'Internet. Il est ensuite introduit dans un "frame" Ethernet, puis expédié sur le réseau de l'entreprise. Tous se passe comme si nous parcourions le modèle OSI en descendant. Lorsque la réponse arrive du serveur web, les mêmes opérations se déroulent en sens inverse : tout se passe comme si nous parcourions le modèle OSI en montant. Comme nous le constatons, le modèle OSI permet de décomposer en étapes successives les opérations qu'effectue le système informatique, lorsqu'il envoie ou reçoit de l'information. B. Architecture en Couche Pourquoi un modèle en couche? L’architecture réseau dans un système d'exploitation est régie par des règles qui définissent les interfaces entre le matériel et le logiciel. Un système d'exploitation réseau utilise une architecture en couches. Une couche n’a pas à connaître la constitution des autres couches à partir du moment où elle se conforme aux règles de construction du modèle. La couche doit uniquement être capable de dialoguer avec la frontière de la couche supérieure et celle de la couche inférieure. Travailler en couche est intéressant puisque ça permet d'avoir un système ouvert qui peut s'adapter à différents logiciels et matériels sans avoir besoin de tout reconfigurer. (voir Annexe 1) C. Relations verticales entre les couches Le paquet de données transite d’une couche à une autre, chacune fournissant et utilisant des services des couches adjacentes. A aucun moment, les couches ne connaissent le contenu du paquet qu’elles traitent. On pourrait prendre un bureau de poste comme exemple dans la façon d’acheminer le courrier : en envoyant, en emballe le message pour garantir son transport ; et en recevant, on déballe le message pour lire le contenu. Tout ça est effectué par chaque couche qui ajoute ou retire ses propres informations de contrôle pour garantir le transfert du message. (voir Annexe 3) D. Relations horizontales entre les couches Il existe des relations homologues (d’égal à égal) entre les couches. Les relations que l’on peut voir sous forme d’un lien logique, se font entre les émetteurs et les récepteurs. L’exemple utilisé ici est la commande NET USE : La couche session va rajouter des informations, elles seront retirées seulement au niveau de la couche session de l’émetteur. (voir Annexe 4) III. LES DIFFERENTES COUCHES A. La Couche PHYSIQUE La couche physique est une couche basse. Elle permet de véhiculer l'information et de transformer des séquences de bits (0 ou 1) en séquence 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 couches est matérialisée par le câble, les connecteurs et l'entrée de la carte de communication (niveau hardware). Ces données seront mise en formes par la couche 2 c'est à dire la couche liaison. Elle spécifie les éléments suivants : · · · La vitesse de transfert des données Le type de câble utilisé (coaxial, UTP ou fibre optique) Le niveau du signal électronique ou lumineux, représenté par un 1 ou un 0. (voir Annexe 5) B. La Couche LIAISON Cette couche fournit les moyens fonctionnels et procéduraux nécessaires à l'établissement, au maintien et à la libération des connexions entre entités de réseaux et est chargée d'acheminer sans erreur les données sur chaque liaison du réseau (Ethernet, Token Ring, etc.) en masquant aux autres couches les différences physique du réseau. Elle assemble les données en blocs, auxquels elle ajoute des informations de contrôle pour constituer une trame de données : l'adresse de destination, la longueur du message, l'information de synchronisation, de détection d'erreur, etc. Les protocoles qui fonctionnent à ce niveau délivrent des données de carte à carte. (voir Annexe 6) C. La Couche RESEAU Cette couche permet aux couches supérieures d'être indépendantes des différents types de liaisons de données ou technologies de transmissions. Elle transporte des blocs d'octets de taille limitée. Elle s'occupe de l'adressage et du routage des paquets à leur destination et a donc besoin d'un plan d'adressage, ainsi que du contrôle de flux. Elle est aussi responsable de l'établissement d'une connexion logique entre source et une destination sur un réseau. Les protocoles suivants sont actuellement utilisés pour cette couche : · · · InternetworkPacket Exchange (IPX) de Novell Internet Protocole (IP) X.25 (voir Annexe 7) D. La Couche TRANSPORT Elle permet de faire le lien entre l'application (couches 5, 6 et 7) et la communication proprement dite (couches 1, 2 et 3). 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. Les protocoles suivants sont actuellement utilisés pour cette couche : · · · Transmission Control Protocol (TCP) Sequenced Packet Exchange (SPX) Netware Core Protocol (NCP) chez Novel (voir Annexe 8) E. La Couche SESSION Elle permet à une application de communiquer avec d'autres utilisateurs, donc de lier une application à la couche Transport. 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 de la communication: · Droit à la parole (half/full duplex => communication simultanée ou l'un après l'autre). · Notion d'activité: on peut la démarrer, l'arrêter, l'interrompre et la recommencer. · Points de synchronisation. · Etc. La couche session est aussi la première partie de l'architecture de réseau hors de la communication proprement dite. (voir Annexe 9) F. La Couche PRESENTATION Elle permet de lier le terminal à la couche Session, donc de s'adapter au type et au format des données à échanger. Elle permet de fournir une représentation des données, autrement dit une représentation qui ne dépend pas des ordinateurs, systèmes d'exploitation, etc..et inclus services tels que le cryptage, 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. Par exemple: · Plusieurs codes existent pour coder les caractères (ASCII, BCIDC, 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, autrement dit, un nombre peut être lu de gauche à droite ou de droite à gauche. · Etc. (voir Annexe 10) G. La Couche APPLICATION 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 désire communiquer avec un ordinateur distant. C'est à ce niveau qu'on rencontrera des programmes transfert de fichiers, d'émulation de terminal, de soumission de travaux à distances, d'échange de courrier électronique, etc.. Elle peut contenir de très nombreux services. (voir Annexe 11) IV. CONCLUSION Le modèle OSI n'est pas une fin en soi, mais un outil sémantique,qui permet de décomposer en opérations successives et distinctes le fonctionnement d'un système informatique en réseau. Le modèle OSI est facile à comprendre, et accessible à tous. Les couches inférieures (1 à 4) du modèle OSI concernent le transport de l'information proprement dit. On les trouve dans les ordinateurs qui communiquent via un réseau, et dans les divers dispositifs qui assurent le fonctionnement de ce réseau. Ce sont les couches que l'on invoque le plus souvent. Les couches supérieures (5 à 7) du modèle OSI se trouvent uniquement dans les logiciels de communication. Elles sont beaucoup moins utilisées. Le modèle OSI a été imaginé à une époque où tous les réseaux transportaient de l'information par commutation ou par routage de paquets. Il ne s'applique pas au système de télécommunication ATM, qui est de conception récente, et qui fonctionne grâce à la commutation de cellules et la notion de qualité de service. ANNEXES 1 – ARCHITECTURE EN COUCHES Architecture en couches L’architecture réseau dans un système d'exploitation est régie par des règles qui définissent les interfaces entre le matériel et le logiciel. Un système d'exploitation réseau utilise une architecture en couches. Une couche n’a pas à connaître la constitution des autres couches à partir du moment où elle se conforme aux règles de construction du modèle. La couche doit uniquement être capable de dialoguer avec la frontière de la couche supérieure et celle de la couche inférieure. Travailler en couche est intéressant puisque ça permet d'avoir un système ouvert qui peut s'adapter à différents logiciels et matériels sans avoir besoin de tout reconfigurer. 2 – INTERNATIONAL STANDARDS ORGANISATION International Standards Organisation Les règles de conception des réseaux sont définis par l’ISO en 1970. Les logiciels réseaux utilisent maintenant un modèle de référence qui est le modèle OSI (Open System Interconnections) : interconnexion des systèmes ouverts. Le modèle OSI créé en 1978, est composé de sept couches, ce qui en fait un système ouvert : chaque couche est indépendante l'une de l'autre. 3 – RELATIONS ENTRE LES COUCHES Relations verticales entre les couches Le paquet de données transite d’une couche à une autre, chacune fournissant et utilisant des services des couches adjacentes. A aucun moment, les couches ne connaissent le contenu du paquet qu’elles traitent. On pourrait prendre un bureau de poste comme exemple dans la façon d’acheminer le courrier : en envoyant, en emballe le message pour garantir son transport ; et en recevant, on déballe le message pour lire le contenu. Tout ça est effectué par chaque couche qui ajoute ou retire ses propres informations de contrôle pour garantir le transfert du message. 4 – RELATIONS ENTRE LES COUCHES Relations horizontales entre les couches. Il existe des relations homologues (d’égal à égal) entre les couches. Les relations que l’on peut voir sous forme d’un lien logique, se font entre les émetteurs et les récepteurs. L’exemple utilisé ici est la commande NET USE La couche session va rajouter des informations, elles seront retirées seulement au niveau de la couche session de l’émetteur. 5 – LA COUCHE PHYSIQUE La couche physique C'est une couche basse. Donne une connexion physique aux données transmises. Définit les caractéristiques physiques du réseau (suivant des normes) comme l’interface électronique utilisée, les types de câbles et de connecteurs, les valeurs électriques des câbles et des signaux, la largeur de la bande de base... Réalise le transfert physique des éléments binaires constitutifs des trames sur le support en utilisant les caractéristiques définies précédemment. Traduction de bits par des signaux électriques. C’est la première chose à tester en cas de panne réseau. 6 – LA COUCHE LIAISON La couche liaison C'est une couche basse. Délimite le début et la fin d’une trame. Insère les adresses des stations de travail émettrice et réceptrice. Définit la taille des paquets et le moyen d’adressage jusqu’au destinataire. S’assure que la route est libre : plusieurs nœuds n’essaient pas de transmettre en même temps. Détecte et corrige les erreurs. Informe l’émetteur si une erreur n’est pas corrigeable. A comme hypothèse de base que la couche physique n’est pas fiable et peut générer des erreurs. 7 – LA COUCHE RESEAU La couche réseau C'est une couche basse. Établit, maintient et termine la connexion entre deux stations. Interconnexion des réseaux locaux par routage de paquets. Traite les informations de routage : choix des chemins possibles à partir des adresses (routage entre les machines et entre les LANs). Contrôle le flux des paquets. 8 – LA COUCHE TRANSPORT La couche transport C'est une couche haute. Identifie chaque nœud du réseau par une adresse unique. Gère les connexions entre les nœuds. Éclate les longs messages en petites unités. Assemble les petites unités à l’arrivée pour recréer le message original. Est responsable du contrôle du transfert des informations de bout en bout. 9 – LA COUCHE SESSION La couche session C'est une couche haute. Fournit une interface entre l’utilisateur et le réseau. Établit les sessions entre les nœuds du réseau : la session doit être établie avant le transfert des informations. S’assure que les sessions sont correctement établies et gérées. Définit dialogue. les règles d’organisation et de synchronisation du 10 – LA COUCHE PRESENTATION La couche présentation C'est une couche haute. Est responsable de la manipulation des données plutôt que de la communication. Convertit les informations transmises sur le réseau d’un type de représentation dans un autre ; utilisée pour les systèmes hétérogènes. Exemples : Compression, Cryptage, Traduction ... 11 – LA COUCHE APPLICATION La couche application C'est une couche haute. Concerne les techniques que les programmes d’applications utilisent pour communiquer avec le réseau : elle contrôle directement des fonctions comme : le transfert de fichiers, les travaux d’impression, le courrier électronique … C’est le système d’exploitation réseau qui opère à ce niveau.
