Explication des 7 couches réseau OSI

Le modèle de réseau Open Systems Interconnection (OSI) définit le cadre conceptuel de la communication entre les systèmes informatiques. Le modèle est une norme ISO qui définit sept couches réseau de base, du matériel physique aux applications logicielles de haut niveau.

Chaque couche du modèle gère une fonction réseau spécifique. La norme aide les administrateurs à visualiser les réseaux, à isoler les problèmes et à comprendre les cas d’utilisation des nouvelles technologies. De nombreux fournisseurs d’équipements de réseau annoncent la couche OSI pour laquelle leurs produits sont conçus.

L’OSI a été adopté comme norme internationale en 1984. Il reste pertinent aujourd’hui, malgré les changements dans la mise en œuvre du réseau intervenus depuis sa première publication. Le cloud, les appareils périphériques et l’Internet des objets peuvent être inclus dans le modèle.

Dans cet article, nous expliquerons tour à tour chacune des sept couches OSI. Nous allons commencer au niveau le plus bas, étiqueté Layer 1.

1. Couche physique

Tout réseau commence par un équipement physique. Cette couche encapsule les équipements impliqués dans l’échange de données, tels que les commutateurs et les câbles. Les données sont transmises sous la forme d’un flux de chiffres binaires – 0 ou 1 – que le matériel prépare à partir des données d’entrée. La couche physique définit les signaux électriques qui sont utilisés pour coder les données sur le fil, comme une impulsion de 5 volts pour représenter un « 1 » binaire.

En règle générale, les erreurs au niveau de la couche physique conduisent au fait que les données ne sont pas du tout transmises. Une connexion interrompue peut être due à une prise manquante ou à une mauvaise alimentation. Des problèmes peuvent également survenir lorsque deux composants ne sont pas d’accord sur le codage physique des valeurs de données. Dans le cas des connexions sans fil, un signal faible peut entraîner une perte de bits lors de la transmission.

2. Couche de liaison

Le deuxième niveau du modèle concerne la communication entre deux appareils directement connectés l’un à l’autre sur le même réseau. Il est chargé d’établir un canal permettant l’échange de données à l’aide d’un protocole convenu. De nombreux commutateurs réseau fonctionnent au niveau de la couche 2.

La couche de liaison transmettra éventuellement des bits à la couche physique. Parce qu’elle se trouve au-dessus du matériel, la couche de liaison peut effectuer une détection et une correction d’erreur de base en réponse à des problèmes de transmission physiques. Ces responsabilités sont définies par deux sous-couches : le contrôle de liaison logique (LLC), qui gère la synchronisation des trames et la détection d’erreurs, et le contrôle d’accès au support (MAC), qui utilise des adresses MAC pour limiter la manière dont les périphériques sont autorisés à transmettre des données.

3. Couche réseau

La couche réseau est la première couche qui prend en charge le transfert de données entre deux réseaux desservis séparément. Ceci est redondant dans les situations où tous vos appareils sont sur le même réseau.

Les données entrant dans la couche réseau à partir des couches supérieures sont d’abord décomposées en paquets adaptés à la transmission. Les paquets reçus du réseau distant en réponse sont réassemblés en données utilisables.

Au niveau de la couche réseau, plusieurs protocoles importants sont rencontrés pour la première fois. Ceux-ci incluent IP (pour déterminer le chemin vers la destination), ICMP, routage et VLAN. Ensemble, ces mécanismes facilitent l’interfonctionnement avec le degré familier d’utilisabilité. Cependant, les opérations à ce niveau ne sont pas nécessairement fiables : les messages n’ont pas à réussir et ils n’ont pas à être répétés.

4. Couche transport

La couche de transport fournit des abstractions de niveau supérieur pour coordonner les transferts de données entre les appareils. Les contrôleurs de transport déterminent où les données seront envoyées et à quelle vitesse elles doivent être transmises.

La couche 4 implémente TCP et UDP, fournissant des numéros de port qui permettent aux périphériques d’ouvrir plusieurs canaux de communication. Par conséquent, l’équilibrage de charge se situe souvent au niveau de la couche 4, ce qui permet d’acheminer le trafic entre les ports de l’appareil cible.

Les mécanismes de transport sont censés garantir une communication réussie. Des contrôles d’erreur stricts sont appliqués pour récupérer des pertes de paquets et des échecs de retransmission. Le contrôle de flux est appliqué afin que l’expéditeur ne surcharge pas l’appareil distant en envoyant des données plus rapidement que la bande passante disponible ne le permet.

5. Couche session

La couche 5 crée des sessions de communication continues entre deux appareils. Les sessions sont utilisées pour négocier de nouvelles connexions, négocier leur durée et fermer progressivement la connexion une fois l’échange de données terminé. Cette couche garantit que les sessions restent ouvertes suffisamment longtemps pour transmettre toutes les données envoyées.

La gestion des points de contrôle est une autre responsabilité de la couche 5. Les sessions peuvent définir des points de contrôle pour faciliter la mise à jour de la progression et la reprise des transferts. Un nouveau point d’arrêt peut être défini tous les quelques mégaoctets pour un téléchargement de fichier, permettant à l’expéditeur de continuer à partir d’un certain point si le transfert est interrompu.

De nombreux protocoles importants fonctionnent au niveau de la couche 5, y compris les technologies d’authentification et de connexion telles que LDAP et NetBIOS. Ils établissent des canaux de communication semi-persistants pour contrôler la session de l’utilisateur final sur un appareil particulier.

6. Couche de présentation

La couche de présentation est responsable de la préparation des données pour la couche d’application qui la suit dans le modèle. Une fois que les données ont été reçues du matériel, de la liaison de données et du transport, elles sont presque prêtes à être utilisées par des composants de niveau supérieur. La couche de présentation termine le processus en effectuant toutes les tâches de formatage qui peuvent être nécessaires.

Le déchiffrement, le décodage et la décompression sont les trois opérations courantes que l’on peut trouver dans cette couche. La couche de présentation traite les données reçues dans des formats qui peuvent éventuellement être utilisés par l’application cliente. De même, les données sortantes sont reformatées dans des structures compressées et cryptées adaptées à la transmission sur le réseau.

TLS est l’une des technologies de base qui fait partie de la couche de présentation. La validation des certificats et le déchiffrement des données sont effectués avant que les demandes n’atteignent le client réseau, ce qui permet d’utiliser les informations en toute confiance en leur authenticité.

7. Couche applicative

La couche application est le sommet de la pile. Il représente la fonctionnalité perçue par les utilisateurs finaux du réseau. Les applications du modèle OSI fournissent une interface pratique de bout en bout pour faciliter le transfert complet des données sans vous obliger à penser au matériel, aux chemins de données, aux sessions et à la compression.

Malgré son nom, cette couche n’est pas liée à un logiciel côté client tel que votre navigateur Web ou votre client de messagerie. Une application en termes OSI est un protocole qui fournit un transfert complet de données complexes à travers les couches 1 à 6.

HTTP, FTP, DHCP, DNS et SSH existent au niveau de la couche application. Il s’agit de mécanismes de haut niveau qui permettent un transfert direct des données utilisateur entre l’appareil source et le serveur distant. Vous n’avez besoin que d’une connaissance minimale du fonctionnement des autres couches.

Sommaire

Les sept couches OSI décrivent la transmission de données sur des réseaux informatiques. Comprendre les rôles et les responsabilités de chaque niveau peut vous aider à identifier la source des problèmes et à évaluer votre cas d’utilisation prévu pour les nouvelles fonctionnalités.

OSI est un modèle abstrait qui n’est pas directement lié aux implémentations de réseau spécifiques couramment utilisées aujourd’hui. Par exemple, le protocole TCP/IP s’exécute sur son propre système plus simple de quatre couches : accès réseau, Internet, transport et application. Ils résument et absorbent les couches OSI équivalentes : la couche application couvre les couches OSI L5 à L7, et les couches L1 et L2 sont combinées dans les concepts d’accès au réseau TCP/IP.

L’OSI reste applicable malgré l’absence d’application pratique directe. Il existe depuis si longtemps qu’il est largement compris par les administrateurs de tous horizons. Son niveau d’abstraction relativement élevé garantit également qu’il reste pertinent face aux nouveaux paradigmes de mise en réseau, dont beaucoup ciblent la couche 3 et au-delà. Connaître les sept couches et leurs responsabilités peut toujours vous aider à apprécier le flux de données à travers le réseau, tout en ouvrant des opportunités d’intégration pour de nouveaux composants.