Qu'est-ce que le modèle OSI ?
Le modèle d'interconnexion de systèmes ouverts (OSI) est un cadre conceptuel qui divise les fonctions de communication réseau en sept couches. L'envoi de données via un réseau est complexe, car les différentes technologies matérielles et logicielles doivent fonctionner de manière cohérente au-delà des frontières géographiques et politiques. Le modèle de données OSI fournit un langage universel pour la mise en réseau informatique, de sorte que diverses technologies peuvent communiquer à l'aide de protocoles ou de règles de communication standard. Chaque technologie d'une couche spécifique doit fournir certaines capacités et exécuter des fonctions spécifiques pour être utile dans la mise en réseau. Les technologies des couches supérieures bénéficient de l'abstraction, car elles peuvent utiliser des technologies de niveau inférieur sans avoir à se soucier des détails de mise en œuvre sous-jacents.
Pourquoi le modèle OSI est-il important ?
Les couches du modèle d'interconnexion de systèmes ouverts (OSI) encapsulent tous les types de communication réseau à la fois sur les composants logiciels et matériels. Le modèle a été conçu pour permettre à deux systèmes autonomes de communiquer via des interfaces ou des protocoles standardisés basés sur la couche opérationnelle actuelle.
Les avantages du modèle OSI sont présentés ci-après.
Compréhension commune des systèmes complexes
Les ingénieurs peuvent utiliser le modèle OSI pour organiser et modéliser des architectures de systèmes en réseau complexes. Ils peuvent séparer la couche opérationnelle de chaque composant du système en fonction de ses fonctionnalités principales. La capacité de décomposer un système en parties plus petites et plus faciles à gérer grâce à l'abstraction permet aux utilisateurs de le conceptualiser plus aisément dans son ensemble.
Recherche et développement accélérés
Le modèle de référence OSI permet aux ingénieurs de mieux comprendre leur travail. Ils savent pour quelle(s) couche(s) technologique(s) ils développent lorsqu'ils créent de systèmes en réseau qui doivent communiquer entre eux. Les ingénieurs peuvent développer des systèmes en réseau et tirer parti d'une série de processus et de protocoles reproductibles.
Standardisation flexible
Le modèle OSI ne spécifie pas les protocoles à utiliser entre les niveaux, mais plutôt les tâches que les protocoles exécutent. Il normalise le développement des communications réseau afin que les utilisateurs puissent rapidement comprendre, construire et décomposer des systèmes très complexes, le tout sans connaissance préalable du système. Il abstrait également les détails, de sorte que les ingénieurs n'ont pas besoin de comprendre tous les aspects du modèle. Dans les applications modernes, les niveaux inférieurs de la mise en réseau et des protocoles sont supprimés afin de simplifier la conception et le développement du système. L'image suivante montre comment le modèle OSI est utilisé dans le développement d'applications modernes.
Quelles sont les sept couches du modèle OSI ?
Le modèle OSI (Open Systems Interconnection) a été développé par l'Organisation internationale de normalisation conjointement avec d'autres organisations à la fin des années 1970. Il a été publié pour la première fois en 1984 sous la référence ISO 7498, et sa version actuelle est ISO/IEC 7498-1:1994. Voici les sept couches du modèle.
Couche physique
La couche physique fait référence au support de communication physique et aux technologies permettant de transmettre les données sur ce support. La communication de données renvoie essentiellement à la transmission de signaux numériques et électroniques via divers canaux physiques tels que les câbles à fibres optiques, les câbles en cuivre et l'air. La couche physique inclut des normes pour les technologies et les métriques étroitement liées aux canaux, tels que le Bluetooth, la NFC et les vitesses de transmission de données.
Couche de liaison de données
La couche de liaison de données fait référence aux technologies utilisées pour connecter deux machines sur un réseau où la couche physique existe déjà. Elle gère les trames de données, qui sont des signaux numériques encapsulés dans des paquets de données. Le contrôle du flux et le contrôle des erreurs des données sont souvent au cœur de la couche de liaison de données. L'Ethernet est un exemple de norme en la matière. La couche de liaison de données est souvent divisée en deux sous-couches : Media Access Control (MAC) et Logical Link Control (LLC).
Couche réseau
La couche réseau renvoie à des concepts tels que le routage, le transfert et l'adressage sur un réseau dispersé ou plusieurs réseaux connectés de nœuds ou de machines. La couche réseau peut également gérer le contrôle du flux. Sur Internet, les protocoles Internet v4 (IPv4) et IPv6 constituent les principaux protocoles de couche réseau.
Couche de transport
L'objectif principal de la couche de transport est de s'assurer que les paquets de données arrivent dans le bon ordre, sans pertes ni erreurs, ou qu'ils peuvent être récupérés en toute harmonie si nécessaire. Le contrôle du flux, autant que le contrôle des erreurs, est souvent au cœur de la couche de transport. À cette couche, les protocoles couramment utilisés associent le protocole TCP (Transmission Control Protocol), un protocole basé sur une connexion quasiment sans perte, et le protocole UDP (User Datagram Protocol), un protocole sans perte de connexion. Le protocole TCP est couramment utilisé lorsque toutes les données doivent être intactes (par exemple le partage de fichiers), tandis que le protocole UDP est utilisé lorsque la conservation de tous les paquets est moins critique (par exemple le streaming vidéo).
Couche de session
La couche de session est responsable de la coordination réseau entre deux applications distinctes au cours d'une session. Une session gère le début et la fin d'une connexion individuelle à une application et les conflits de synchronisation. Les protocoles NFS (Network File System) et SMB (Server Message Block) sont couramment utilisés au niveau de la couche de session.
Couche de présentation
La couche de présentation concerne principalement la syntaxe des données elles-mêmes que les applications peuvent envoyer et utiliser. Par exemple, HTML (Hypertext Markup Language), JSON (JavaScipt Object Notation) et CSV (valeurs séparées par des virgules) sont tous des langages de modélisation qui décrivent la structure des données au niveau de la couche de présentation.
Couche d'application
La couche d'application renvoie au type spécifique d'application lui-même et à ses méthodes de communication normalisées. Par exemple, les navigateurs peuvent communiquer à l'aide du protocole HTTPS (HyperText Transfer Protocol Secure), et les clients HTTP et de messagerie via POP3 (Post Office Protocol version 3) et SMTP (Simple Mail Transfer Protocol).
Les systèmes qui utilisent le modèle OSI n'implémentent pas toutes les couches.
Comment s'effectue la communication dans le modèle OSI ?
Les couches du modèle OSI (Open Systems Interconnection) sont conçues de telle sorte qu'une application puisse communiquer sur un réseau avec une autre application sur un appareil différent, quelle que soit la complexité de l'application et des systèmes sous-jacents. Pour ce faire, différents protocoles et normes sont utilisés pour communiquer avec la couche supérieure ou inférieure. Chacune des couches est indépendante et ne prend en charge que les interfaces afin de communiquer avec la couche supérieure ou inférieure.
La combinaison de tous ces protocoles et couches permet la transmission de communications de données complexes d'une application de haut niveau à une autre. Le processus fonctionne comme suit :
- La couche d'application de l'expéditeur transmet la communication de données à la couche inférieure suivante.
- Chaque couche ajoute ses propres en-têtes et adresses aux données avant leur transmission.
- La communication des données s'effectue dans les couches jusqu'à ce qu'elle ait finalement lieu via le support physique.
- De l'autre côté du support, chaque couche traite les données selon les en-têtes pertinents à ce niveau.
- Côté récepteur, les données remontent la couche et sont progressivement décompressées jusqu'à leur réception par l'application située de l'autre côté.
Quelles sont les alternatives au modèle OSI ?
Différents modèles de mise en réseau ont été utilisés par le passé, tels que Sequenced Packet Exchange/Internet Packet Exchange (SPX/IPX) et Network Basic Input Output System (NetBIOS). Aujourd'hui, la principale alternative au modèle OSI (Open Systems Interconnection) est le modèle TCP/IP.
Le modèle TCP/IP
Le modèle TCP/IP est composé de cinq couches différentes :
- La couche physique
- La couche de liaison de données
- La couche réseau
- La couche de transport
- La couche d'application
Les couches physique, réseau et d'application semblent correspondre directement au modèle OSI. Cependant, il n'en est rien. En effet, le modèle TCP/IP correspond le plus précisément à la structure et aux protocoles d'Internet.
Le modèle OSI reste un modèle de mise en réseau couramment utilisé pour décrire le fonctionnement de la mise en réseau dans une perspective holistique à des fins éducatives. Cependant, le modèle TCP/IP est désormais plus fréquemment employé dans la pratique.
Remarque sur les protocoles et modèles propriétaires
Il est important de noter que tous les systèmes et applications basés sur Internet ne suivent pas les modèles TCP/IP ou OSI. De même, les systèmes et applications en réseau hors ligne n'utilisent pas tous le modèle OSI ou tout autre modèle.
Les modèles OSI et TCP/IP sont des normes ouvertes. Ils sont conçus pour que tout le monde puisse les utiliser ou les développer davantage pour répondre à des exigences spécifiques.
Les organisations conçoivent également leurs propres normes internes propriétaires, notamment des protocoles et des modèles, qui sont à code source fermé et ne peuvent être utilisées que dans leurs systèmes. Parfois, elles peuvent ensuite les rendre publics à des fins d'interopérabilité et de développement d'intérêt général. C'est par exemple le cas de s2n-tls, un protocole TLS qui était à l'origine un protocole propriétaire Amazon Web Services (AWS), mais qui est désormais open source.
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