Qu'est-ce que le modèle OSI ?

Le modèle OSI décompose la communication réseau en sept couches, particulièrement utiles pour identifier les problèmes réseau.

Objectifs d’apprentissage

Cet article s'articule autour des points suivants :

  • Définir le modèle OSI
  • Identifier les sept couches du modèle OSI
  • Étudier la manière dont les données circulent au sein du modèle OSI

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Qu'est-ce que le modèle OSI ?

Le modèle Open Systems Interconnection (OSI) est un modèle conceptuel créé par l'Organisation internationale de normalisation qui permet à divers systèmes de communication de communiquer à l'aide de protocoles standards. En clair, l'OSI fournit une norme permettant à différents systèmes informatiques de communiquer entre eux.

Le modèle OSI peut être considéré comme un langage universel pour la mise en réseau d’ordinateurs. La base du concept est de diviser un système de communication en sept couches abstraites, chacune empilée sur la dernière.

Modèle OSI : 7 couches - physique, liaison de données, réseau, transport, session, présentation, application

Chaque couche du modèle OSI assure un rôle particulier et communique avec les couches au-dessus et en dessous d'elle. Les attaques DDoS ciblent des couches spécifiques d'une connexion réseau. Les attaques sur la couche applicative, par exemple, ciblent la couche 7, tandis que les attaques sur la couche de protocole ciblent les couches 3 et 4.

Pourquoi le modèle OSI est-il important ?

L’Internet moderne ne suit pas strictement le modèle OSI (il suit plutôt la suite simplifiée de protocoles Internet), mais ce modèle reste très pratique pour dépanner les problèmes réseau. Si une personne ne peut pas connecter son ordinateur portable à Internet, ou si un site Web est neutralisé pour des milliers d’utilisateurs, le modèle OSI peut aider à résoudre le problème et en isoler la source. Si le problème peut être réduit à une couche spécifique du modèle, beaucoup de travail inutile peut être évité.

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Quelles sont les couches du modèle OSI ?

Les sept couches d’abstraction du modèle OSI peuvent être définies comme suit, de haut en bas :

7. La couche applicative

La couche d'application : contenu demandé et renvoyé dans le format requis

C’est la seule couche qui interagit directement avec les données de l’utilisateur. Les applications logicielles comme les navigateurs web et les clients e-mail se servent de la couche applicative pour initier des communications. Toutefois, il convient de préciser que les applications logicielles client ne font pas partie de la couche applicative. Cette dernière est en fait responsable des protocoles et de la manipulation des données sur lesquels le logiciel s’appuie pour présenter des données significatives à l’utilisateur.

Les protocoles de la couche applicative incluent HTTP et SMTP (Simple Mail Transfer Protocol est l’un des protocoles permettant les communications par courrier électronique).

6. La couche de présentation

La couche de présentation : chiffrement, compression, traduction.

Cette couche est principalement responsable de la préparation des données afin qu’elles puissent être utilisées par la couche applicative ; en d’autres termes, la couche 6 rend les données présentables pour les applications. La couche de présentation est responsable de la traduction, du chiffrement et de la compression des données.

Deux périphériques communicants peuvent utiliser différentes méthodes de codage. La couche 6 est donc chargée de la traduction des données entrantes en une syntaxe compréhensible par la couche applicative du périphérique récepteur.

Si les périphériques communiquent via une connexion chiffrée, la couche 6 est chargée d’ajouter le chiffrement du côté de l’expéditeur ainsi que de le décoder du côté du récepteur afin que celui-ci puisse présenter à la couche applicative des données lisibles non chiffrées.

Enfin, la couche de présentation est également responsable de la compression des données qu’elle reçoit de la couche applicative avant de les délivrer à la couche 5. Cela permet d’améliorer la vitesse et l’efficacité de la communication en réduisant la quantité de données qui seront transférées.

5. La couche de session

La couche session : session de communication

Il s’agit de la couche responsable de l’ouverture et de la fermeture de la communication entre les deux appareils. L’intervalle entre l’ouverture et la fermeture de la communication est appelé session. La couche de session garantit que la session reste ouverte suffisamment longtemps pour transférer toutes les données échangées, puis ferme rapidement la session afin d’éviter le gaspillage de ressources.

La couche de session synchronise également le transfert de données avec les points de contrôle. Par exemple, si un fichier de 100 mégaoctets est transféré, la couche de session peut définir un point de contrôle tous les 5 mégaoctets. Dans le cas d’une déconnexion ou d’un plantage après le transfert de 52 mégaoctets, la session pourra être reprise à partir du dernier point de contrôle, ce qui signifie que seulement 50 mégaoctets de données supplémentaires devront être transférés. Sans les points de contrôle, tout le transfert devrait reprendre à zéro.

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4. La couche de transport

La couche de transport : segment, transport, réassemblage

La couche 4 est responsable de la communication de bout en bout entre les deux appareils. Cela inclut la récupération de données de la couche de session et leur décomposition en morceaux appelés segments avant de les envoyer à la couche 3. La couche de transport sur le dispositif de réception est chargée de réassembler les segments en données que la couche de session peut consommer.

La couche transport est également responsable du contrôle des flux et des erreurs. Le contrôle de flux détermine une vitesse optimale de transmission afin d’éviter que l’émetteur disposant d’une connexion rapide ne submerge un récepteur avec une connexion lente. La couche transport contrôle les erreurs du destinataire en s'assurant que les données reçues sont complètes et en demandant une retransmission si ce n’est pas le cas.

Les protocoles de la couche transport sont TCP (Transmission Control Protocol) et UDP (User Datagram Protocol).

3. La couche réseau

La couche réseau : création de paquets, transport, assemblage de paquets

La couche réseau est chargée de faciliter le transfert de données entre deux réseaux différents. Si les deux périphériques en communication sont sur le même réseau, la couche réseau est inutile. La couche réseau divise les segments de la couche transport en unités plus petites, appelées paquets, sur le périphérique de l'expéditeur et réassemble ces paquets sur le périphérique récepteur. La couche réseau trouve également le meilleur chemin physique pour que les données atteignent leur destination ; c'est ce qu'on appelle le routage.

Les protocoles de la couche réseau sont IP, ICMP (Internet Control Message Protocol), IGMP (Internet Group Message Protocol), et la suite IPsec .

2. La couche de liaison de données

La couche liaison de données : création de trames, trames envoyées entre les réseaux

La couche liaison est très similaire à la couche réseau, sauf que la couche liaison facilite le transfert de données entre deux périphériques sur le même réseau. La couche liaison prend les paquets de la couche réseau et les divise en fragments plus petits appelés images. A l'instar de la couche réseau, la couche liaison est également responsable du contrôle des flux et des erreurs dans les communications intra-réseau (la couche transport n’effectue que le contrôle des flux et des erreurs pour les communications inter-réseaux).

1. La couche physique

La couche physique : câble émetteur, flux binaire, câble récepteur

Cette couche inclut les équipements physiques impliqués dans le transfert de données, tels que les câbles et les commutateurs. C'est également la couche où les données sont converties en une séquence binaire, qui est une chaîne de 1s et de 0s. La couche physique des deux périphériques doit également convenir d'une convention de signal afin que les 1s puissent être distinguées des 0s sur les deux périphériques.

La circulation des données au sein du modèle OSI

Afin de permettre le transfert d'informations lisibles par l'homme d'un appareil à un autre sur le réseau, les données doivent parcourir les sept couches du modèle OSI sur l'appareil émetteur, puis les sept couches sur l'appareil récepteur.

Par exemple : M. Cooper veut envoyer un e-mail à Mme Palmer. M. Cooper compose son message dans une application de messagerie électronique sur son ordinateur portable, puis clique sur Envoyer. Son application de messagerie transmettra son message électronique à la couche applicative, qui choisira un protocole (SMTP) et transmettra les données à la couche de présentation. Cette dernière compressera alors les données, puis elle sollicitera la couche de session, qui initialisera la session de communication.

Les données atteindront alors la couche de transport de l’expéditeur où elles seront segmentées, puis ces segments seront divisés en paquets au niveau de la couche réseau, qui seront encore décomposés en trames au niveau de la couche de liaison de données. Cette dernière fournira ensuite ces trames à la couche physique, qui convertira les données en un flux binaire de 1 et de 0 et les enverra via un support physique, tel qu’un câble.

Une fois que l’ordinateur de Mme Palmer reçoit le flux binaire via un support physique (tel que son Wi-Fi), les données emprunteront la même série de couches sur son appareil, mais dans l’ordre inverse. Tout d’abord, la couche physique convertira le flux binaire des 1 et des 0 en trames qui seront transmises à la couche de liaison de données. Celle-ci ira ensuite réassembler les trames en paquets pour la couche réseau. Puis la couche réseau créera des segments à partir des paquets pour la couche de transport, qui réassemblera les segments en une seule donnée.

Les données seront ensuite transférées à la couche de session du récepteur, qui les transmettra à la couche de présentation, puis mettra fin à la session de communication. La couche de présentation supprimera alors la compression et transmettra les données brutes à la couche applicative. Cette dernière alimentera ensuite les données lisibles par l’homme dans le logiciel de messagerie de Mme Palmer, ce qui lui permettra de lire le courrier électronique de M. Cooper sur l’écran de son ordinateur portable.