Le modèle OSI et TCP/IP : cours de Bac pro CIEL

Quand tu envoies un message à un ami depuis ton téléphone, des dizaines d'équipements et de logiciels interviennent : ta carte Wi-Fi, ta box, des routeurs, un serveur, le navigateur ou l'application de l'autre côté. Si chacun devait tout connaître de tous les autres, rien ne marcherait. La solution retenue en informatique est le découpage en couches : chaque couche remplit une tâche précise, s'appuie sur celle du dessous et rend service à celle du dessus.

En Bac pro CIEL, tu rencontreras ces modèles en permanence : pour configurer une adresse IP, lire une capture de trames, filtrer des flux avec un pare-feu ou diagnostiquer une panne. Savoir dans quelle couche se situe un problème te fait gagner un temps précieux.

Au départ, chaque constructeur construisait son propre réseau. Les équipements et logiciels de marques différentes ne se comprenaient donc pas.⁴ Pour élargir le marché et le nombre d'utilisateurs, il a fallu normaliser les architectures : rendre les éléments de base connus de tous.⁴ C'est dans ce contexte qu'a été conçu le modèle de référence OSI.⁴

Ce modèle a été conçu dans les années 1970.⁵ À cette époque, plusieurs architectures concurrentes existaient, notamment celles de grands constructeurs comme DEC et IBM.⁵ Le modèle OSI est avant tout théorique : il a permis de poser les bases des communications réseau.³ Le texte de la norme est très abstrait, car il doit pouvoir s'appliquer à de nombreux types de réseaux.⁵

Pour retenir l'ordre du bas vers le haut, certains élèves utilisent une phrase mnémotechnique de leur invention. Choisis-en une qui te parle : l'important est de ne jamais confondre le sens (la couche 1 est en bas, la couche 7 en haut).

Voyons ce que fait chaque couche, du bas vers le haut.

Les couches 5 (session), 6 (présentation) et 7 (application) sont les couches supérieures. Pour elles, on emploie le terme générique de message.⁴ Un exemple : l'application de partage de fichiers NFS repose sur les sept couches, car elle utilise les protocoles XDR et RPC au niveau des couches présentation et session.⁴ Les utilisateurs accèdent ainsi à leurs fichiers hébergés sur un serveur du réseau.⁴

Le modèle OSI décrit aussi des mécanismes présents dans la plupart des architectures. Par exemple, le contrôle de flux permet à un récepteur de ralentir un émetteur lorsqu'il ne peut plus recevoir, voire de lui ordonner de s'arrêter, afin d'éviter des pertes.⁴

Repère clé : IP correspond au niveau 3 d'OSI, TCP au niveau 4.³

Imaginons que tu envoies un courriel. Ton message part de la couche application. À chaque descente d'une couche, un petit bloc d'information est ajouté devant les données : l'en-tête. Il contient ce dont la couche équivalente, côté destinataire, aura besoin pour faire son travail.

Pourquoi le contrôle d'erreur est-il placé à la fin de la trame ? Parce qu'une carte réseau peut commencer à émettre l'en-tête et les données avant même d'avoir fini le calcul du contrôle.⁴ Le résultat est alors ajouté à la fin, au moment où il est connu.

Ce vocabulaire n'est pas décoratif : dans une capture de trafic, tu verras des trames au niveau de la carte réseau, qui contiennent des paquets, qui contiennent eux-mêmes des données des couches supérieures. Utiliser le bon mot montre que tu situes le problème au bon endroit. Dans le modèle TCP/IP, la couche fusionnée qui regroupe liaison et physique garde la notion de trame.²

Le modèle OSI reste très utilisé, bien qu'il décrive un cadre plus qu'une réalité. Les ingénieurs réseau l'apprécient car il organise les discussions et permet d'étager les normes liées aux services applicatifs.⁵ On trouve souvent une correspondance avec le modèle OSI, ce qui lui donne une forme d'universalité, y compris pour le Web, pourtant construit sur TCP/IP.⁵

Reprenons un envoi de courriel pour tout relier. Ton logiciel de messagerie prépare le message : c'est la partie application. Ce message est confié à la couche transport, où le courriel utilise le protocole TCP (UDP existe aussi à ce niveau, pour d'autres usages). Puis la couche réseau ajoute l'en-tête IP : on obtient un paquet IP. Enfin la carte réseau fabrique la trame et envoie des bits sur le câble ou les ondes.

Cette image t'aidera au moment d'aborder la suite du programme : l'adressage IP (niveau réseau), les équipements réseau (qui travaillent chacun à un niveau précis) et les réseaux sans fil (qui touchent surtout les couches basses).