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Cours Réseaux N°2 : le modèle OSI

Auteur : Frédéric Jacquenod
Adaptation : Christophe Magdelaine

Pour mieux décrire la complexité des communications réseau, on représente un système informatique sous forme d'un "modèle en couches", la couche la plus basse représentant le matériel, et la couche la plus haute le logiciel d'application - celui qui est en contact avec l'utilisateur. 
Ce modèle s'appelle OSI (Open System Interconnection) et comporte 7 couches qui ont toutes une fonctionnalité particulière. Il a été proposé par l'ISO, et il est aujourd'hui universellement adopté et utilisé.  Dans le modèle OSI, la numérotation des couches commence par le bas. 

Ce système décrit les réseaux à commutation de paquets. L'information est fragmentée en paquets qui arrivant au destinataire sont rassemblés pour former l'information complète. Cette méthode a été préférée à l'envoi de l'information dans sa globalité car les risques d'erreurs étaient beaucoup trop importants (collisions, perte d'informations ...).
Chaque couche de ce modèle théorique a une fonction propre. Cependant elles sont en relation directe afin de garantir à la couche supérieure qu'elle a réalisé correctement son travail.
Enfin, à chaque couche correspond des matériels ou des services. (câble, routeurs, daemons, programmes ...)

Les 7 couches
Système A
Système B
Couches
Application 7
Présentation 6
Session 5
Transport 4
Réseau 3
Liaison 2
Physique 1
Couches
Application 7
Présentation 6
Session 5
Transport 4
Réseau 3
Liaison 2
Physique 1
|___________________________|
Imaginons 2 systèmes voulant se transmettre des informations.
Une application du système A veut émettre des données vers une application du système B. L'information va partir de la couche 7 du système A va atteindre la couche 1 du système A va passer par le système de transmission (câble, satellite ...) pour arriver à la couche 1 du système B qui va faire remonter l'information vers la couche 7 du système B.
L'unité la plus petite est le bit et se situe au niveau de la couche physique.
Aucune donnée n'est directement échangée d'une couche d'un système A vers une couche d'un système B hormis au niveau de la couche physique. Par contre "logiquement", une couche d'un système A discute avec la même couche d'un système B.
La couche 1 : la couche physique
Elle se préoccupe de résoudre les problèmes matériels. Elle a pour fonction de gérer la transmission brute des bits de données sur un canal de communication. A ce niveau, les données sont représentées en bits. 
Cette couche normalise l'utilisation des câbles (type, tension, longueur ...), les communications hertziennes (fréquence, amplitude ...), les fibres optiques ...
Les problèmes de conceptions peuvent être d'ordre mécanique, électrique, fonctionnel ou encore une défaillance du support physique (se trouvant sous la couche physique).
 
La couche 2 : la couche liaison de données
Cette couche reçoit les données brutes de la couche physique, les organise en trames, gère les erreurs, retransmet les trames erronées, gère les acquittements (ACK) qui indiquent si les données ont bien été transmises, à la manière d'un accusé de réception. Puis, elle transmet les données formatées à la couche réseau supérieure.
La couche Liaison de donnée a transforme les bits bruts venant de la couche Physique en liaisons exemptent d'erreurs avec la couche Réseau. 
Elle a également pour but de fractionner les données de l'émetteur en Trames qui seront émise les unes après les autres et reconnues par des bits spéciaux permettant de les remettre dans l'ordre, ce sont les bits de reconnaissances. Le récepteur envoie automatiquement un accusé de réception pour chaque trames reçues, ce sont les trames d'acquittements.
 
La couche 3 : la couche réseau
Son rôle est de transmettre les trames reçues de la couche 2 en trouvant un chemin vers le destinataire.  Cette couche gère les sous-réseaux. Elle contrôle le trafic. Cette couche permet aussi de connecter des réseaux hétérogènes.
La couche 4 :  couche transport
Cette couche découpe les données transmises par la couche 5 (session) en entités plus petites et s'assure que les éléments arrivent correctement de l'autre coté. Elle détermine également quels types de services doivent être fournis à la couche session et donc aux  utilisateurs.
C'est enfin elle qui gère les connexions d'un système A vers un système B de bout en bout de la communication.
 
La couche 5 : couche session
Cette couche permet aux utilisateurs de machines distantes d'établir des sessions entre eux, ceci leurs permettant ainsi le transport de données. Elle permet notamment les transferts de fichiers en contrôlant et gérant les erreurs.
Elle offre également l'accès à des services évolués utiles à certaines applications comme le transfert de fichiers entre 2 postes. 
Elle assure aussi le "contrôle du jeton" : cette couche fournit un "jeton" que les interlocuteurs s'échangent et qui donne le droit d'effectuer une opération. 
Enfin, cette couche gère la "Synchronisation". C'est à dire qu'elle insère des points de reprise dans le transfert des données de manière à ce qu'en cas de panne, l'utilisateur ne reprenne le transfert qu'au niveau du dernier point de repère.
 
La couche 6 : couche présentation
Cette couche s'occupe de la partie syntaxique et sémantique de la transmission de l'information. Elle s'occupe aussi par exemple du codage des caractères permettant ainsi à deux systèmes hétérogènes de communiquer. C'est le système d'encodage, qui traduit les informations pour qu'elles soient compréhensibles indépendamment du système utilisé.
Elle accomplit les taches courantes et répétitives pour délester l'utilisateur. Contrairement aux autres couches, celle-ci ne s'intéresse pas au transfert fiable de bits d'un point A à un point B. En revanche, elle s'attache à la sémantique et à la syntaxe de l'information transmise. 
Ex : Encodage de données brutes en un standard répondant à une norme lisible sur toutes les machines.
La couche 7 : couche application
Cette couche gère les applications qui communiquent ensemble, le courrier électronique, les terminaux virtuels ...
Elle gère aussi une partie des transferts de fichiers en permettant la compatibilité des données en milieu hétérogène.
Transfert de données dans le monde OSI.

Lors de l'envoi de données par un processus émetteur, il les remet à la couche application qui lui applique un "En-tête d'application" (AH) puis transmet l'objet ainsi obtenu à la couche présentation et ainsi de suite jusqu'à ce que les données soit réceptionné par la couche physique. Les couches inférieures n'ont pas à connaître l'existence de ces en-têtes, elles les prennent pour des données utilisateurs. 
Lors de la réception d'un processus par un hôte B, les données remontent le modèle couche par couche pour y être épurés des en-têtes jusqu'à ne donner que les bits émis au départ du processus.

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