Intitulé du document : Le modèle OSI de l'ISO
Localisation : http://www.opendoc.net/cours-modele-osi
Rédacteur : Alexandre Bray, Amandine Redouly
Propriété intellectuelle : Aziz Benallegue
Date de création : 2010/09/23
Date de modification : 2010/10/03
Source : Aziz BENALLEGUE, IUT de Vélizy, Département GTR
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Le modèle OSI de l'ISO

1 Introduction

Au cours des deux dernières décennies, le nombre de la taille des réseaux ont augmenté considérablement. Cependant, bon nombre de réseaux ont été mis sur pieds à l'aide de plates-formes matérielles et logicielles différentes. Il en a résulté une incompatibilité entre de nombreux réseaux et il est devenu difficile d'établir des communications entre des réseaux fondés sur des spécifications différentes. Pour résoudre ce problème, l'Organisation internationale de normalisation (ISO1)) a examiné de nombreuses structures réseaux. L'ISO2) a reconnu l'opportunité de créer un modèle réseau qui aiderait les concepteurs à mettre en œuvre des réseaux capables de communiquer entre eux sous le modèle de l'interopérabilité 3)
Elle a donc publié le modèle de référence OSI4) en 1984.

2 Modèle générale de communication

2.1 Le protocole

Pour que des paquets de données puissent se rendre d'un ordinateur source à un ordinateur de destination sur un réseau, il est important que toutes les unités de réseau communiquent dans la même langue ou protocole. Un protocole consiste en un ensemble de règles qui augmentent l'efficacité des communications au seins d'un réseau.

Protocoles informatiques

+--------------+                   +-------------+
|    source    |                   | destination |
+--------------+                   +-------------+
 ______________                     _____________
(______________)                   (_____________)
(______________)                   (_____________)
(______________)                   (_____________)
(______________)                   (_____________)
(______________)                   (_____________)
(______________)                   (_____________)
(______________)                   (_____________)
       |                                  |
       |                                  |
       +--->--->--->--->--->--->--->--->--+
                  Média physique

2.2 Les Services

Le but de chaque couche est de fournir des services à la couche au-dessus. L'éléments actif de chaque couche est l'entité. La couche N est appelée fournisseur de service, la couche N+1 est appelée utilisateur du service.
Les services sont accessibles par des point d'accès SAP5) qui sont identifiés par une adresse unique. Pour que 2 couches échanges de l'information, il doit exister une semble de règles admises en ce qui concerne l'interface.

SAP
+-------------+
| Couche      |
|     N+1     |
|      |      |
|--Interface--+
|      |      |
| Couche      |
|     N       |
+-------------+

2.2.1 Mode avec connexion

Toutes communication entre 2 entités du réseau (A et B) suit le processus suivant en 3 phases :

Etablissement de la connexion
  1. A demande une connexion avec B par l'envoie d'un paquet spécial : paquet appel
  2. Le paquet d'appel trace un chemin entre A et B dans le réseau : le circuit
  3. B confirme ou non la connexion avec un autre message spécial : paquet d'acquittement
Transfert des données
  1. Tous les paquets du messages sont envoyés à B en suivant le même chemin dans le réseau
  2. Les paquets du messages contiennent le numéro du circuit de non plus l'adresse de B
Libération de la connexion
  1. un paquet de libération du circuit est envoyé a l'initiative de A ou B.

2.2.2 Mode sans connexion

A envoie vers B les différents paquets de son messages avec l'adresse de B sans demande préalable de connexion.
Ce mode est avantagueux dans les cas suivants :

  • le transfert de datagrammes sans acquittement : à comparer avec des lettres, messageries électronique
  • le transfert de datagrammes avec acquittement : à comparer avec une lettre recommandée

2.3 L'évolution des normes réseau de l'ISO

Au début, le développement des LAN6), des MAN7) et des WAN8) a été plutôt chaotique à bien des égards. Le début des années 1980 a été marqué par une croissance exceptionnelle du nombre et de la taille des réseaux. Les entreprises ont rapidement pris consience des économies qu'elles pouvaient réaliser et des gains de productivité associés à la technologie des réseaux. Elle en ont donc ajouté des nouveaux et développé ceux qui existaient aussi rapidement que permettait le progrès des nouvelles technologies et des produits des gestion de réseau.

Vers le milieu des années 1980, les entreprises ont commencé à faire face à des problèmes consécutifs à cette extension effrénée. Il devenait en effet de plus en plus difficile pour les réseaux utilisant des implémentations et des spécifications différentes de communiquer entre eux. Les enteprises se sont alors rendu compte qu'elles devaient s'éloigner des systèmes de réseau propriétaires.

Un système propriétaire appartient à une société privée qui en assure le développement et le contrôle. En informatique, l'adjectif “propriétaire” s'oppose à “ouvert”. Propriétaire signifie qu'une entreprise ou un petit groupe d'entreprises contrôle entièrement l'utilisation de la technologie. En revanche, le public peut utiliser gratuitement une technologie ouverte.

Pour résoudre le problème de l'incompatibilité des réseaux et leur incapacité à communiquer entre eux, l'ISO9) a examiné des structures de réseau telles que DECNET10), SNA11), TCP/IP12) afin de dégager un ensemble de règles. A la suite de ces recherches, l'ISO a mis au point un modèle de réseau pour aider les fournisseurs à créer des réseaux compatibles avec d'autres réseaux.

le modèle de référence OSI13), publié en 1984, a ainsi été créé comme une architecture descriptive. Ce modèle a offert aux fournisseurs en ensble de normes assurant une compatibilité et une interopérabilité accrues entre les divers types de technologies réseaux produites par de nombreuses entreprises aux quatre coins du globe.

3 Le modèle de référence OSI

3.1 La fonction du modèle de référence de référence OSI

Le modèle de référence OSI14)) est le principal modèle des communications réseau. Bien qu'il en existe d'autres, la majorité des fournisseurs de solutions réseau relient aujourd'hui leurs produits à ce modèle de référence, en particulier lorsqu'ils souhaitent former les utilisateurs à l'exploitation de leurs produits. Il le considère comme le meilleur outil offert pour décrire l'envoi et la réception de données sur un réseau.

Le modèle de référence OSI15) vous permet de voir les fonctions réseau exécutées au niveau de chaque couche. Plus important encore, ce modèle de référence constitue un cadre que vous pouvez utiliser pour comprendre comment les informations circulent dans un réseau. Vous pouvez en outre vous servir du modèle de référence OSI16) pour visualiser comment les informations, ou paquets de données, circules à partir des programmes d'application (ex : tableurs, documents, etc.), en passant par un média réseau (ex : fils, ect.), jusqu'à un autre programme d'application se trouvant sur un autre ordinateur en réseau, même si l'expéditeur et destinataire utilisent des types de médias différents.

Le modèle de référence OSI17) comporte sept couches numérotées, chacune utilisant une fonction réseau bien précise. Cette répartition des fonctions réseau est appelée organisation en couches. Le découpage du réseau en sept couches présent les avantages suivants :

  • Il permet de diviser les communications sur le réseau en éléments plus petits et plus simples.
  • Il uniformise les éléments du réseau afin de permettre le développement et le soutient multiconstructeur.
  • Il permet à différents types de matériels et de logiciel de communiquer entre eux.
  • Il empêche les changements apportés à une couche d'affecter les autres couches, ce qui assure un développement plus rapide
  • Il divise les communications sur le réseau en éléments plus petits, ce qui permet de les comprendres plus facilement.

3.2 Les sept couches du modèle de référence OSI

Dans le modèle de référence OSI18), le problème consistant à déplacer des informations entre des ordinateurs est divisé en sept problèmes plus petits et plus faciles à gérer. Chacun des sept petits problèmes est représenté par une couche particulière du modèle. Voici les sept couches du modèles de référence OSI :

  • Couche 7 : la couche application
  • Couche 6 : la couche présentation
  • Couche 5 : la couche session
  • Couche 4 : la couche transport
  • Couche 3 : la couche réseau
  • Couche 2 : la couche liaison
  • Couche 1 : la couche physique

3.2.1 Les fonctions de chaque couches

Chaque couche du modèle OSI doit exécuter une série de fonctions pour que les paquets de données puissent circuler d’un ordinateur source vers un ordinateur de destination sur un réseau. Vous trouverez ci-dessous une brève description de chaque couche du modèle de référence OSI qui est illustré dans la figure ci-dessous.

Couche 7 : La couche application

La couche application est la couche OSI la plus proche de l’utilisateur. Elle fournit des services réseaux aux applications de l’utilisateur. Elle se distingue des autres couches en ce sens qu’elle ne fournit pas de services aux autres couches OSI, mais seulement aux applications à l’extérieur du modèle OSI. Voici quelques exemples de ce type d’application : tableurs, traitements de texte et logiciels terminaux bancaires. La couche application détermine la disponibilité des partenaires de communication voulus, assure la synchronisation et établit une entente sur les procédures de correction d’erreur et de contrôle d’intégrité des données. Pour vous souvenir facilement des fonctions de la couche 7, pensez aux navigateurs.

Couche 6 : La couche présentation

La couche présentation s’assure que les informations envoyées par la couche application d’un système sont visibles par la couche application d’un autre système. Au besoin, la couche présentation traduit différents formats de représentation de données en utilisant un format commun. Pour vous souvenir facilement des fonctions de la couche 6, pensez à un format de données courant.

Couche 5 : La couche session

Comme son nom l’indique, la couche session ouvre, gère et ferme les sessions entre deux systèmes hôtes en communication. Cette couche fournit des services à la couche présentation. Elle synchronise également le dialogue entre les couches de présentations des deux hôtes et gère l’échange des données. Outre la régulation de la session, la couche session assure un transfert efficace des données, classe de service, ainsi que la signalisation des écarts de la couche session, de la couche présentation et de la couche application. Pour vous souvenir facilement des fonctions de la couche 5, pensez aux dialogues et aux conversations.

Couche 4 : La couche transport

La couche transport segmente les données envoyées par le système de l’hôte émetteur et les rassemble en flux de données sur le système de l’hôte récepteur. La frontière entre la couche transport et la couche session peut être vue comme la frontière entre les protocoles d’application et les protocoles de flux de données, les quatre couches dites inférieures se rapportent au transport des données. La couche transport tente de fournir un service de transport des données qui protège les couches supérieures des détails d’implémentation du transport. Pour être précis, les questions comme la façon d’assurer la fiabilité du transport entre deux systèmes hôtes relèvent de la couche transport. En fournissant un service de communication, la couche transport établit et raccorde les circuits virtuels, en plus d’en assurer la maintenance. La fourniture d’un service fiable lui permet d’assurer la détection et la correction des erreurs, ainsi que le contrôle du flux d’informations. Pour vous souvenir facilement des fonctions de la couche 4, pensez à la qualité de service et à la fiabilité.

Couche 3 : La couche réseau

La couche réseau est une couche complexe qui assure la connectivité et la sélection du chemin entre deux systèmes hôtes pouvant être situés sur des réseaux géographiquement éloignés. Pour vous souvenir facilement des fonctions de la couche 3, pensez à la sélection du chemin, au routage et à l’adressage.

Couche 2 : La couche liaison de données

La couche liaison de données assure un transit fiable des données sur une liaison physique. Ainsi la couche liaison de données s’occupe de l’adressage physique (plutôt que logique), de la topologie des réseaux, de l’accès au réseau, de la notification des erreurs, de la livraison ordonnée des trames et du contrôle de flux. Pour vous souvenir facilement des fonctions de la couche 2, pensez aux trames et aux adresses MAC.

Couche 1 : La couche physique

La couche physique définit les spécifications électriques, mécaniques, procédurales et fonctionnelles permettant d’activer, de maintenir et de désactiver la liaison physique entre les systèmes d’extrémité. Les caractéristiques telles que les niveaux de tension, la synchronisation des changements de tension, les débits physiques, les distances maximales de transmission, les connecteurs physiques et d’autres attributs semblables sont définies par la couche physique. Pour vous souvenir facilement des fonctions de la couche 1, pensez aux signaux et aux médias.

N° de couche Résumés Explications
7 Des processus réseau aux applications - service réseau fournies aux processus d'application (courrier électronique, transfert de fichier … )
6 Représentation des données - lisibilité des données pour le système de destination
- format des données
- structures des données
- négociation de la syntaxe de transfert des données pour la couche d'application
5 Communication entre les hôtes - établissement, gestion et fermeture des sessions entre applications
4 Connexions de bout en bout - transport des données entre les hôtes
- fiabilité du transport des données
- établissement, maintient et fermeture des circuits virtuels
- détection des pannes et reprise
- contrôle du flux d'informations
3 Adressage et sélection du meilleur chemin - connectivité et sélection du chemin entre deux systèmes d'extrémité
- domaine routage
2 Accès au média
1 Transmissions binaire - fils, connecteurs, tensions, débits

3.3 L'encapsulation

Vous savez que, au sein d'un réseau, toutes les communications partent d'une source, qu'elles sont acheminées vers une destination et que les informations envoyées sur le réseau sont appelées données ou paquets de données. Si un ordinateur (A) veut envoyer des données à un autre ordinateur (B), les données doivent d'abord être préparées grâce à un processus appelé encapsulation.

Ce processus conditionne les données en leur ajoutant des informations relatives au protocole avant de les transmettre sur le réseau. Ainsi, en descendant dans les couches du modèle OSI, les données reçoivent des en-têtes, des en-queues et d'autres informations.

Pour comprendre comment se produit l'encapsulation, examinons la manière dont les données traversent les couches, comme l'illustre la figure ci-dessus. Les données qui sont envoyées par l'ordinateur source traversent la couche application et les autres couches. Comme vous pouvez le constater, la présentation des flux de données echangées subissent les changements au fur et à mesure que les réseaux fournissent leurs services au utilisateurs. Les réseaux doivent effectuer les cinq étapes de conversion ci-dessous afin d'encapsuler les données :

1. Construction des données :

Lorsqu'un utilisateur envoie un message électronique, les caractères alphanumériques qu'il contient sont convertis en donées pouant circuler dans l'interréseau.

2. Préparation des données pour le transport de bout en bout :

Les données sont prérarées pour le transport interréseau. En utilisant des segments, la fonction de transport s'assure que les systèmes hes situés à chaque extrémité du systèm de messagerie peuvent communiquer de façon fiable.

3. Ajout de l'adresse réseau à l'en-tête :

Les données sont organisées en paquets, ou datagrammes, contenant un en-tête réseau constitué des adresse logiques d'origine et de destination. Ces adresse aident les unités réseau à acheminer les paquets dans le réseau suivant un chemin déterminé.

4. Ajout de l'adresse local à l'en-tête de liaison :

Chaque unité réseau doit placer la paquet dans une trame. La trame permet d'établir la connexion avec la prochaine unité réseau directement connectée dans la liaison. Chaque unité se trouvant sur le chemin réseau choisi d'effectuer un verrouillage de trame pour pouvoir se connecter à la prochaine unité.

5. Conversion en bits pour le transmission :

La trame doit être convertie en une série de 1 ou de 0 pour la transmission sur le média. Une fonction de synchronisation permet aux unités de distinguer ces bits lorsqu'ils circulent sur le média. Tout au long du trajet suivi dans l'interréseau physique, le média peut varier. Ainsi, le message électronique peut provenir d'un réseau local, traverser le backbone d'un campus, sortir par une liaison WAN pour atteindre sa destination sur un autre LAN éloigné. Les en-têtes et en-queues sont ajoutés au fur et à mesure que les données descendent dans les couches du modèle OSI.

Exemple d'encapsulation de données

3.4 Désignation des données dans chaque couche du modèle OSI

Afin de permettre l'acheminement des paquets de données entre l'ordinateur source et l'ordinateur de destination, chaque couche de modèle OSI au niveau de l'ordinateur source doit communiquer avec sa couche homologue sur l'ordinateur de destination . Cette forme de communication est appelé communication d'égale à égale. Au cours de ce processus, le protocole de chaque couche assure l'échange d'informations, appelée unités de données de protocole (ou PDU), entre les couches homologues. Chaque couche de communication, sur l'ordinateur source, communique avec l'unité de données de protocole propre à une couche, ainsi qu'avec la couche correspondante sur l'ordinateur de destination.

 Communications égale à égale



Dans un réseau, les paquets de données proviennent d'une source et son acheminés vers une destination. Chaque couche dépend de la fonction de service de la couche OSI sous-jacente. Pour fournir ce service, la couche inférieur a recours à l'encapsulation pour placer l'unité de données de protocole de la souche supérieure dans son champ de données. Elle ajoute ensuite les en-têtes et les en-queues dont elle a besoin pour remplir ses fonctions. Par la suite, à mesure que les données traversent les couches du modèle OSI, d'autres en-têtes et en-queues sont ajoutés. Dès que les couches 7,6 et 5 ont ajouté leurs informations, la couche 4 en ajoute d'autres. Ce regroupement des données, soit l'unité de données de protocole de couche 4, est appelé segment.



Ainsi la couche réseau fourni un service à la couche transport, qui présente les données au sous-systèmes de l'interréseau. La couche est chargée de déplacer les données dans l'interréseau. POur ce faire, elle encapsule les données et leur annexe un en-entête de manière à créer un paquet. L'en-tête contient les informations requises pour effectuer le transfert, notamment les adresses logiques de source et de destination.
La couche liaison de données fournit un service à la couche réseau. Elle encapsule les informations de couche réseau dans une trame. L'en-tête de trame contient les informations (adresses physiques par exemple) nécessaires à l'exécution des fonctions de liaison. La couche liaison de données fournit donc un service à la couche réseau en encapsulant les informations de couches réseau dans une trame.

La couche physique fournit également un service à la couche liaison de données. Elle code la trame de liaison en série de uns et de zéros (bits) en vue de la transmettre sur un média (habituellement un fil) dans la couche 1.

4 Comparaison du modèle OSI et du modèle TCP/IP

1) , 2) International Standard Organisation. En français : Organisation Internationale de Normalisation
3) source : http://fr.wikipedia.org/wiki/Interop%C3%A9rabilit%C3%A9
L’ interopérabilité est la capacité que possède un produit ou un système, dont les interfaces sont intégralement connues, à fonctionner avec d'autres produits ou systèmes existants ou futurs et ce sans restriction d'accès ou de mise en œuvre.
4) , 13) , 14) , 15) , 16) , 17) , 18) Open System Interconnection. En français : Interconnexion de Système Ouvert qui donne aussi ISO, il ne faut pas confondre avec International Standard Organisation
5) Service Access Point
6) Local Area Network. En français : Réseaux Locaux
7) Metropolitan Area Network. En français : Réseaux Métropolitains
8) Wide Area Network. En français : Réseaux Etendus
9) International Standard Organisation. En français Organisation Internationale de Normalisation
10) Decnet est un protocole défini par Digital Equipment Corporation.
11) Systems Network Architecture (SNA) est une architecture réseau en couches définie par IBM en 1974.
12) D'après le nom de deux de ses protocoles : TCP (Transmission Control Protocol) et IP (Internet Protocol), qui ont été les premiers à être définis.
cours/cours-modele-osi.txt · Dernière modification: 2013/07/14 17:19 (modification externe)
 
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