Les modèles de référence : Le modèle OSI et le modèle TCP/IP

1. Problématique

1.1. Hétérogénéité des équipements

Au début des réseaux informatique, les constructeurs ont proposé des architectures réseaux

(matériel et logiciel) propres à leurs équipements. Par exemple, IBM a proposé SNA, DEC a proposé

DNA... Ces architectures ont toutes le même défaut : du fait de leur caractère propriétaire, il n'est

pas facile des les interconnecter, à moins d'un accord entre constructeurs. Ainsi, il faut une

normalisation afin d’éviter la multiplication des solutions d'interconnexion d'architectures

hétérogènes.

1.2. Complexité des communications

Afin d’échanger des informations dans un réseau d’une manière correcte, il faut respecter un

certain ensemble de règles et de concepts. Les principaux concepts à respecter sont :

1.2.1. L’Adressage

Lors d’une communication, l’équipement émetteur doit reconnaître l’équipement de

destination. De ce fait, il est nécessaire de recourir à un adressage. Le rôle d'une adresse est

d'identifier sans ambiguïté un hôte du réseau. Les mécanismes d'adressages jouent un rôle essentiel

dans l'acheminement de l'information.

Dans les réseaux informatiques, Il existe deux mécanismes d'adressage permettant d’identifier

une machine :

a. L’adresse MAC (Adresse physique)

L’adresse MAC (Medium Access Control) est une adresse qui identifie de façon unique une

interface réseau sur les LAN, c’est une adresse codée sur 48 bits (6 octets).

Cette adresse s’écrit en hexadécimal (base 16). Par conséquent, les symboles utilisés sont des

chiffres de 0 à 9 et les lettre de A à F. Elle se présente au format suivant : xx‐xx‐xx‐xx‐xx‐xx.

En réalité, On distingue trois types d’adresse MAC :

1 - Adresse MAC individuelle : les trois premiers octets servent à identifier le

constructeur et les trois derniers à identifier le périphérique. C’est une adresse

codée qui est gravée, en usine, dans la ROM de la carte réseau

2- Adresse MAC de broadcast : elle a une forme hexadécimale de FF.FF.FF.FF.FF.FF. une

trame avec une adresse de destination de ce type est traitée par tous les nœuds

connectés sur le réseau local

3- Adresse MAC de multicast : c’est une adresse qui identifie un groupe de nœuds sur

le réseau local, par exemple l’adresse 10.00.5E.xx.xx.xx. Les trois derniers octets font

la différence entre les différents groupes multicast

b. L’adresse IP (Adresse logique)

L'adresse MAC d'une carte réseau correspond à l'adresse d'un poste et d'un seul. Or les postes

sont généralement regroupés en réseau. Donc, il faut une adresse logique qui soit indépendante de

l'adresse physique afin d’identifier l’appartenance du poste au réseau c’est l’adresse IP.

L’adresse IP (Adresse logique) est un identifient sur 32 bits qui contiennent 2 champs :

Un identificateur de réseau (NET‐ID): permet d’identifier le réseau auquel appartient la

machine. et du fait tous les équipements du même réseau physique doivent posséder le

même NET‐ID, lequel doit être unique sur l'ensemble des réseaux gérés

Un identificateur d'hôte (HOST‐ID): permet d’identifier la machine au sein du réseau. et du

fait les machines d’un même réseau doivent avoir des HOST‐ID différents.

1.2.2. Routage

Au sein d’un réseau informatique, les communications se basent sur des décisions

d'acheminement de l'information à partir des adresses et des chemins disponibles. La technique

d'acheminement d'une information à travers de multiples circuits de communications est appelée routage.

1.2.3. Contrôle d'erreur

Les circuits de communications n'étant pas parfaits, il est nécessaire de mettre en œuvre des

mécanismes de contrôle d'erreur. Suivant le niveau de traitement :

on contrôle que le nombre de bits reçus correspond bien au nombre de bits émis sur un

média (paire cuivre, fibre optique, canal hertzien).

on contrôle le séquencement de l'acheminement de blocs d'informations. Si une suite de

blocs est émise dans un ordre donné, ces mêmes peuvent parvenir dans le désordre à

l'autre extrémité d'un réseau étendu

1.2.4. Contrôle de flux

Tous les systèmes n'ayant pas les mêmes capacités de traitement, il faut éviter que les hôtes les

mieux dotés mobilisent à leur seul usage les circuits de communications. De la même façon, il faut

éviter qu'un émetteur ne sature l'interface d'un récepteur plus lent. Les solutions à ces problèmes

peuvent être complexes. Généralement, les protocoles implémentent des mécanismes de

notification qui permettent contrôler qu'un récepteur a bien traité l'information qui lui est destinée.

On parle alors de contrôle de flux.

1.2.5. Multiplexage/Démultiplexage

Les routes empruntées par les données d’une communication dépendent de la topographie.

L'interconnexion des réseaux entre les continents passe par un nombre limité de circuits appelés

dorsales (backbones). La transmission de l'information sur les dorsales utilise les fonctions de

multiplexage (temporel ou fréquentiel) à l'émission et de démultiplexage à la réception. Ces

fonctions permettent de véhiculer plusieurs flux distincts sur un même circuit

1.2.6. Commutation de circuit ou commutation de paquet

Afin d’acheminer les informations dans les réseaux contemporains on retrouve deux techniques

de commutation distinctes.

a. Commutation de circuit

La commutation de circuit (en anglais circuit switching) est une méthode de transfert de données

consistant à établir un circuit dédié au sein d'un réseau.

Dans ce type de scénarios, un circuit constitué de lignes de communications entre un nœud

émetteur et un nœud récepteur est réservé le temps de la communication afin de permettre le

transfert de données et est libéré à la fin de la transmission.

Exemple :

Sur un réseau téléphonique filaire lors de l'émission d'un nouvel appel en composant un

numéro d'abonné, les commutateurs téléphoniques établissent un circuit unique entre les

deux combinés. Une fois la communication établie, les échantillons de voix transitent

séquentiellement sur ce circuit

Sur un réseau local utilisant des commutateurs, une fois les tables de correspondance

entre les adresses physiques des hôtes constituées, les hôtes peuvent communiquer entre

eux via un circuit unique établi par l'électronique des commutateurs

b. Commutation de paquets

Lors d'une transmission de données par commutation de paquets (en anglais packet switching),

les données à transmettre sont découpées en paquets de données (on parle de segmentation) émis

indépendamment sur le réseau.

Les nœuds du réseau sont libres de déterminer la route de chaque paquet individuellement, selon

leur table de routage. Les paquets ainsi émis peuvent emprunter des routes différentes et sont

réassemblés à l'arrivée par le noeud destinataire

Dans ce type de scénario les paquets peuvent arriver dans un ordre différent que l'ordre d'envoi

et peuvent éventuellement se perdre. Des mécanismes sont ainsi intégrés dans les paquets pour

permettre un réassemblage ordonné et une réémission en cas de perte de paquets

2. Normalisation et organisme de normalisation

2.1. Pour quoi la normalisation

Vu la complexité des communications et l’hétérogénéité des équipements, L’établissement de normes permet d’avoir une structure homogène pour faire communiquer différents

équipements. La conformité à une norme garantit la satisfaction de règles précises.

Ainsi, des matériaux différents, fabriqués par diverses entreprises, peuvent communiquer car la norme offre un cadre compatible entre ces entités hétérogènes.

La norme permet également d’assurer un niveau minimum de qualité

2.2. Organisme de normalisation

La normalisation est effectuée par des organismes compétents au sein desquels les différents acteurs du domaine sont représentés. Trois organismes internationaux

sont concernés par la normalisation dans le domaine des réseaux :

UIT (Union Internationale des Télécommunications) elle comprend deux branches : l’UITT

chargée de la normalisation dans le domaine des télécommunications et l’UIT‐R qui

s’occupe du domaine des radiocommunications.

IEC (Internationnal Electrotechnic Commission), est chargée de coordonner et d’unifier les

normes dans le domaine de l’éléctricité

ISO (Internationnal Stanndards Organisation) est chargée de la normalisation dans tous

les domaines sauf l’électricité et l’électronique

3. Approche de Modélisations en couches

Afin de donner un modèle aux systèmes d’information (SI), Il faut prendre en considération

l’hétérogénéité des équipements et la complexité des communications. Ces concepts sont

implémentés dans des protocoles qui peuvent être vus comme un ensemble de règles et de

traitements, permettant aux équipements réseau de communiquer correctement.

En générale, on peut dire qu’un système d’information assure deux fonctions :

1-Le traitement de l’information (dans l’ordinateur)

2-Le déplacement de l’information (entre ordinateurs)

Donc pour modéliser un SI, il suffit de le découper en deux entités distinctes, ou couches, ayant chacune leur responsabilité dans le fonctionnement de l’ensemble.

Ces deux couches pourraient s’appeler :

Couche de traitement

Couche de déplacement

3.1. Le modèle de référence OSI

Le modèle OSI (Open Systems Intercommunication, ou communication entre systèmes ouverts)

établit par l'ISO (International Standards Organisation) fournit des règles et standards qui

permettent à n'importe quel système qui obéit à ces protocoles de communiquer avec n'importe

quels systèmes les utilisant aussi. Il est structuré sous forme de 7 couches avec comme principe

fondamental est de définir ce que chaque couche doit faire mais pas comment elle doit le faire

Les quatre premières couches sont dites BASSES (couche déplacement). Les trois dernières

couches sont dites HAUTES (couche traitement).

3.1.1. Les sept couches du modèle OSI

a. La couche physique (bit)

La couche physique assure l’interface avec le support de transmission physique ainsi que la

transmission du flux binaire. C’est donc à ce niveau qu’il faut placer le choix du signal (électrique,

optique), le niveau de tension/courant/puissance, le type de codage (bipolaire, Manchester…), le

type de modulation, des choix physique également tel le choix de câble et de connectique

b. La couche liaison de données (trame)

La couche liaison trouve sa raison d’être dans le fait que la couche physique n’est pas parfaite.

L’ensemble couche liaison + couche physique assure une transmission sans erreur entre système

partageant le même support de physique. Pour ce faire, la couche liaison de données segmente le flux binaire en séquences appelées à ce niveau trame. Ces trames sont composées pour une part d’éléments utiles en provenance de la couche 3, pour une autre part d’éléments de protocole de la

couche 2, à ce niveau il s’agit de numéroter les trames et d’y placer de la redondance.

Toutes les choses utiles pour la détection d’erreur puis la reprise après erreur. Ce contrôle d’erreur est indissociable du contrôle de flux.

c. La couche réseau (paquet)

Le mot clé à associer à cette couche est le routage. Son rôle est d’acheminer les données au

travers du réseau. En couche 2, le problème de route ne se pose pas puisque les systèmes qui communiquent partagent un média physique commun. En couche 3, il a une multitude de chemins

possibles pour aller d’un point A à un point B. la grande question est alors « est‐ce que tous

les paquets empruntent la même route ?» ou « les paquets transitent‐ils de façon indépendante, charge à chaque équipement qui reçoit un paquet de la faire progresser vers la destination !

C’est à ce niveau qu’on parle d’acheminement des données de commutation de circuit et

commutation de paquets

Cette couche doit aussi résoudre les problèmes d'interconnexion entre réseaux hétérogènes. Si

un paquet doit transiter entre deux réseaux utilisant des technologies différentes, la couche réseau doit gérer :

1-le changement de formats d'adresses,

2- le redimensionnement des paquets,

3-la mise en conformité entre protocoles différents

d. La couche transport (message)

Cette couche est responsable du bon acheminement des messages complets au destinataire. Le rôle principal de la couche transport est de prendre les messages de la couche session, de les découper s'il le faut en unités plus petites et de les passer à la couche réseau, tout en s'assurant que les morceaux arrivent correctement de l'autre côté. Cette couche effectue donc aussi le réassemblage du message à la réception des morceaux

e. La couche session:

Comme son nom l'indique, elle établie des sessions de communication. Elle ouvre, gère et ferme les sessions entre deux systèmes (applications) communiquant. Elle s'occupe aussi de la sécurité, des authentifications.

f. La couche présentation

La couche présentation s’occupe de la représentation des données circulant entre les différents

systèmes d’un réseau. Elle transforme la syntaxe interne des données générées par la couche

application en une syntaxe de transfert adaptée à la transmission des données via un réseau.

Lorsque les données arrivent sur l’ordinateur destinataire, la couche de présentation de cet

ordinateur va décoder la syntaxe de transfert.

g. La couche application:

C'est la couche la plus proche de l'utilisateur. On y trouve toutes les applications cliente ou

serveur connues : transfert de fichiers, courrier électronique, Web, multimédia, etc.

Les principaux services et protocole de cette couche sont

Transfert de fichiers (FTP)

Messagerie ou courrier électronique (POP, SMTP)

Lecture de page web (http)

Accès à distance (Telnet)