Modele-OSICulture et techniques du numérique.pptx

Les modèles et les
protocoles
Historiquement – dans les années 1970 à 1980 – chaque constructeur créait ses propres
protocoles réseaux, ce qui rendait l’interopérabilité entre les réseaux difficile.
• Le modèle OSI a été développé par l’Organisation Internationale de Normalisation
(ISO) à partir de la fin des années 1970 pour fournir un modèle commun aux diverses
méthodes de mise en réseau.
• Cet effort a permis dans un premier temps de favoriser l’interconnexion des réseaux
propriétaires et a ensuite mené vers la standardisation autour d’une suite de protocoles
constituant ce que l’on appelle aujourd’hui l’internet.
Formateur : Yassine DIOURI

Le modèle OSI et ses couches
 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.
 Chaque couche du modèle OSI assure un rôle particulier et communique avec les
couches au-dessus et en dessous d'elle.
 Une couche de niveau N communique avec les couches N+1 et N-1 par le biais d'une
interface ;
 Une couche inférieure transporte les données de la couche supérieure sans en
connaître la signification ;
 Les couches N de deux systèmes communiquent à l'aide de protocoles de
communication commun.

Les sept couches du modéle OSI
L'organisation en couches permet d'isoler les fonctions réseaux et de les implanter indépendamment
de l'ensemble du système. Cette organisation facilite l'évolution des logiciels réseau (Client / Serveur),
en cachant les caractéristiques internes de la couche au profit de la description des interfaces et des
protocoles.
Les couches sont réparties selon les utilisations suivantes :
• les couches 1 à 3 sont orientées transmission ;
• la couche 4 est une couche intermédiaire ;
• les couches 5 à 7 sont orientées traitement.
Chaque couche:
– Fourni des services à la couche supérieure
– Utilise des services de la couche inférieure
– ֤Échange de l’information suivant un protocole avec des couches distantes de
même niveaux
– Les données transférées par ce protocole sont des PDU= Protocol Data Unit
Communication d’égal à égal:
Chaque couche communique avec la couche de même niveau sur
l’ordinateur de destination

Avantages
 L'OSI fournit un modèle mental pour le
fonctionnement des réseaux, y compris la description
de toutes les fonctions qui sont exécutées pour rendre
les communications de réseau possibles.
 Ce modèle facilite la résolution des problèmes liés aux
protocoles de réseau, l'examen de la sécurité des
protocoles de réseau et la discussion de diverses
attaques au niveau du réseau.
Avantages

Rôle de chaque couche du modèle OSI
La couche 7 : Couche application:
Cette couche est le point de contact entre l’utilisateur et le réseau
Permet de fournir des protocoles normalisés d’applications réseaux :
– Transfert de fichiers
– Messagerie électronique
– Gestion et administration de réseaux
– Consultation de serveurs et de bases de données
– L'exécution de travaux à distance
La couche 6 : Couche Présentation:
S’assure que les informations envoyées par la couche application d'un système sont lisibles par la couche
application d'un autre système. Elle assure trois taches principales:
• Le formatage des données (présentation): formate les données dans un format compréhensible par les deux
systèmes
• Le cryptage des données
• La compression des données
Ouvre, gère et ferme les sessions entre deux systèmes (applications) distants en communication.
Synchronise le dialogue entre les couches de présentation des deux hôtes et assure la correction des erreurs.
La couche 5 : Couche Session:

La couche 4 : Couche Transport :
 Assure un transport fiable et de bout en bout, des données issues de la couche session
 Détecte et corrige des erreurs
 Contrôle le flux d'informations (ni perte, ni duplication)
 Assure les fonctions de découpage et de réassemblage des informations
Le transport peut être réalisé :
• En mode connecté lorsque la priorité est la fiabilité. On l’utilise lorsque la réception des données doit être
garantie.
 TCP est un exemple de protocole en mode connecté.
• En mode non-connecté lorsque la priorité est la simplicité et la rapidité. On l’utilise lorsqu’il est inutile de
retransmettre une donnée perdue, comme dans le streaming par exemple.
 UDP est un exemple de protocole en mode non connecté.
La couche 3 : Couche Réseau :
 Assure la connexion entre un hôte source et un hôte destination
 Etablit la sélection du chemin (Routage)
 Gère l’adressage logique (Adressage) IP
 Gère l’acheminement de données à travers le réseau en assurant le routage des données entre les terminaux
de réseau

La couche 2 : Couche Liaison de données :
 Définir des règles pour l’émission et la réception de données à travers la connexion physique de deux système.
 Transmettre les données sans erreurs
 Assure un transfert fiable des données mises sous forme de trames.
 Gère l’adressage physique, la topologie du réseau et son accès
La couche liaison est composée de 2 sous-couches:
• La sous-couche haute, dite logique, assure une fonction de correction d’erreurs.
• La sous-couche basse, dite de contrôle d’accès au media, organise la liaison via les adresses Mac des équipements
concernés.
L’équipement principal de la couche liaison est le Switch, qui est capable de ne transmettre les trames qu’aux équipements
concernés.
La couche 1: Couche Physique :
 assure la transmission effective des signaux électriques sous la forme de bits.
 Gère la transmission des bits de façon brute sur un lien physique « support de transmission »
Les concentrateurs (hubs) fonctionnent en couche 1 et transmettent les données à tout le segment réseau sans
filtrage.
La transmission physique se fait par exemple :
• Sous forme d’impulsions électriques, par exemple avec l’ADSL/VSDL ou Ethernet.
• Par manipulation de l’état de la lumière, par exemple avec la fibre optique.

La notion d'encapsulation &
désencapsulation
Dans le modèle OSI, les données sont transmises de Haut en Bas lors
de leur envoi dans le réseau. C’est l’encapsulation
Réciproquement elles sont transmises de Bas en Haut lors de leur
réception à partir du réseau. C’est le désencapsulation
A partir de la couche application, chaque couche ajoute des
informations de contrôle de manière à garantir une transmission
correcte des données. Ces informations de contrôle portent le nom
de en-tête ( Header ).
Chaque couche traite les informations venant de la couche
directement située au-dessus d'elle comme étant des données et
place son propre En-tête devant ces informations. Cette méthode
d'ajout des informations de transmission au niveau de chaque
couche s'appelle l'encapsulation.

Le Protocole Data Unit (PDU)
Dans les réseaux informatiques, chaque couche possède
son propre paquet d'informations appelé unité de données
de protocole (PDU), contenant des détails de contrôle
spécifiques au protocole.
Au fur et à mesure que le paquet se déplace d'une couche à
l'autre, des informations sont ajoutées ou supprimées, et
l'unité de données de protocole est identifiée différemment
à chaque couche pour représenter sa fonction.

Modèle TCP/IP
 Le modèle TCP/IP (Transmission Control Protocol/Internet Protocol)
est un ensemble de protocoles de communication qui forment la
base d’Internet et de la plupart des réseaux informatiques. Il est
souvent comparé au modèle OSI, mais il est plus simple avec
seulement quatre couches qui définissent les normes en matière
d’échange de données et représentent la manière dont les données
sont traitées et regroupées lorsqu’elles sont transmises entre des
applications, des périphériques et des serveurs.
 Ce modèle est connu sous les noms de modèle TCP/IP, modèle du
DOD ou encore de pile TCP/IP et s’est progressivement imposé
comme modèle de référence en lieu et place du modèle OSI..
 Les 4 couche de la pile TCP/IP sont :
 La couche liaison
 La couche internet
 La couche transport
 La couche application

Les couches du modèle TCP/IP
La couche liaison (ou accès réseau)
 Cette couche regroupe les couches physique et liaison de données du modèle OSI, elles gèrent la transmission physique des
données sur le réseau et incluent les aspects liés au matériel comme les câbles, les cartes réseau et les aspects physiques des
communications réseau.
 Lorsque des bits sont reçus par l’interface réseau de l’hôte, la couche réseau recrée la trame à partir des bits reçus physiquement
puis la transmet à la couche supérieure .

 La couche 2 du modèle TCP/IP, connue sous le nom de couche Internet, joue
un rôle important dans l’acheminement des données à travers divers
réseaux. Elle correspond à la couche réseau du modèle OSI et est
primordiale pour le fonctionnement global d’Internet.
 Elle permet de déterminer les meilleurs chemins à travers les réseaux en
fonction des adresses IPv4 ou IPv6 à portée globale.
 Pour gérer l’acheminement, 3 protocoles sont mis en place par la couche IP :
 Le protocole IP : transforme les segments reçus de la couche
transport et crée des paquets . La table de routage du routeur est
utilisée pour transmettre les paquets vers le réseau suivant, plus
proche de la destination, ou à l’hôte de destination s’il est situé sur
le réseau concerné .
 Le protocole ICMP (Internet Control Message Protocol) : véhicule
les messages de contrôle et d’erreur . Par exemple, la commande
ping utilise ICMP pour tester la disponibilité d’un serveur .
 Le protocole IGMP (Internet Group Management Protocol) : gère
l’adressage multicast vers plusieurs hôtes .
La couche internet s’appuie sur les services fournis par la couche liaison
pour transmettre des paquets indépendamment de la technologie
physique employée dans les différents réseaux traversés .
La couche Internet

 La couche 3 du modèle TCP/IP, connue sous le nom de couche Transport,
est essentielle pour assurer une communication fiable et efficace entre les
hôtes d’un réseau. Cette couche correspond aux couches 4 (Transport) du
modèle OSI et joue un rôle central dans la gestion des sessions de
communication. TCP et UDP sont les protocoles utilisés à ce stade.
 TCP (Transport Control Protocol) est le protocole qui assure un transport
fiable grâce à un mécanisme de détection des erreurs .
 TCP établit une connexion avec le destinataire par un mécanisme de
Three -way Handshake qui valide la disponibilité du service de
destination .
 Les données de la couche supérieure sont découpées en segments
qui sont envoyés au destinataire grâce au service fourni par la couche
internet .
 Le destinataire envoie un accusé de réception et réordonne les
segments si nécessaire avant de les mettre à disposition de la couche
supérieure .
 Si l’émetteur ne reçoit pas d’accusé de réception, il renvoie le paquet
en adaptant la vitesse de transmission pour limiter de futures pertes .
 UDP (User Datagram Protocol) transmet les données sous forme de
datagrammes très simples, sans connexion ni contrôle . Cela apporte un
gain en vitesse notable par rapport à TCP
La couche Transport

La couche Application
 La couche 4 du modèle TCP/IP, appelée la couche Application, est la plus
élevée et la plus proche de l’utilisateur final. Elle s’occupe de fournir des
services de réseau aux applications et correspond aux couches 5
(Session), 6 (Présentation) et 7 (Application) du modèle OSI.
 La couche application dispose de divers protocoles que les applications
utilisent pour communiquer avec la deuxième couche, la couche de
transport. Certains des protocoles de couche d’application les plus
courants sont HTTP, SMTP, FTTP etc.
• HTTP (HyperText Transfer Protocol) a été conçu pour le transfert de petits
fichiers comme une page web et les ressources associées . C’est le protocole
principal du Web .
• FTP (File Transfer Protocol) est un protocole efficace pour le transfert de
gros fichiers . Il est toutefois de moins en moins utilisé au profit de HTTP .
• TLS (Transport Layer Security) assure la confidentialité et l’intégrité des
données avant de les transmettre à la couche transport . Il peut être
combiné à HTTP pour transmettre les données du web de manière chiffrée .
On parle alors d’HTTPS .
• IMAP (Internet Message Access Protocol), POP (Post Office Protocol) et
SMTP (Simple Mail Transfer Protocol) assurent l’envoi et la réception des
emails .

Modèle TCP/IP
Interaction de la Couche adjacente et même couche
Les échanges entre les couches adjacentes sur une même machine sont
appelées échanges verticaux ou interactions inter -couches .
 Chaque couche de TCP/IP dépend des couches inférieures
pour fournir un service aux couches supérieures .
 Lorsqu’un hôte émet, les données sont encapsulées par
chaque couche .
 Lorsqu’un hôte reçoit, les bits sont décapsulés en trames,
paquets, segments et enfin données .
 Les en -têtes encapsulées par chaque couche au moment de
l’émission sont traitées par les mêmes protocoles au niveau
de chaque couche par le destinataire . On appelle cela
l’interaction sur couche identique .
 Cette interaction permet de se concentrer sur une couche
donnée, sans se préoccuper du fonctionnement des couches
inférieures .
 Par exemple, la décision d’envoyer les données en TCP ou en
UDP se prend au niveau de la couche transport . Il s’agit de
s’assurer que le destinataire est en mesure de traiter le
protocole choisi par l’émetteur

Comparaison entre OSI et TCP/IP
• Le modèle OSI a été créé pour offrir un cadre de référence
commun aux différents modèles en compétition dans les années
70. Chaque constructeur avait en effet alors sa propre
architecture, ce qui rendait les échanges entre spécialistes
difficiles.
• Au contraire, le modèle TCP/IP a été conçu au départ pour
offrir une solution pratique pour interconnecter ces différentes
architectures.
• OSI apporte ainsi une solution de classification pour toute sorte
de protocoles, tandis que TCP/IP a permis la standardisation
autour des quelques protocoles bien définis.
• Aujourd’hui, la plupart des constructeurs ont abandonné leurs
solutions propriétaires au profit des protocoles standardisés par
TCP/IP.
Des objectifs différents

Comparaison entre OSI et TCP/IP
Granularité des couches
 OSI et TCP/IP définissent un modèle en couche mais avec une
granularité différente :
 OSI définit un modèle en 7 couches.
 TCP/IP est modélisé en 4 couches.
 Les couches haut-niveau 5, 6 et 7 du modèle OSI sont
regroupées dans une seule couche Application en TCP/IP.
 En pratique, les protocoles de TCP/IP implémentent des
fonctions des 3 couches OSI.
 Les deux couches centrales sont identiques :
 La couche transport du modèle OSI correspond à la couche du
même nom en TCP/IP.
 Le modèle original de TCP/IP appelle la couche réseau la couche
internet. Le modèle révisé en 5 couches reprend le terme
couche réseau.
 Les couches bas-niveau 1 et 2 sont regroupées dans une couche
liaison dans le modèle TCP/IP original.
 Le modèle révisé rétablit la division entre couche physique et
lien d’accès.

Protocoles et services réseau
 L’organisation en couches de TCP/IP permet l’utilisation des services d’une
couche sans avoir à se préoccuper de son fonctionnement.
 Du point de vue d’un développeur d’application, la mise en place de
fonctionnalités réseau nécessite simplement de faire appel aux services en
respectant les protocoles définis par la couche application de TCP/IP.
 La machine qui offre un service est appelé serveur. La machine qui utilise le
service est le client. Pour accéder à un service, le client fournit 3 informations
qui sont exploitées par la couche transport:
 L’adresse IP du serveur
 Le protocole de transport(TCP ou UDP)
 Le port de connexion
 En effet, un seul serveur pouvant fournir plusieurs services, le port permet
d’identifier celui qui est demandé.
 Certains services sont fournis par un port bien défini. On parle alors de
ports réservés (Well Known Port Number). Leur numéro est attribué par
l’IANA (Internet Assigned Numbers Authority), de 0 à 1023.
 Les ports non réservés au-dessus de 1024 peuvent être utilisés librement
par les développeurs de logiciels pour fournir leur propre service.
 Nous allons approfondir ce concept en étudiant quelques services bien
connus:
 DNS, DHCP, FTP ;
 Ainsi que les protocoles de messagerie SMTP, POP et IMAP.
Accès aux applications

 • Lors de la présentation des couches du modèle OSI, nous avons défini le
Web comme application phare de la couche application.
 Pour accéder à une page web, 2 étapes sont nécessaires:
 Établir une connexion sur l’adresse IP du serveur web, avec le
protocole TCP, sur le port 80 ;
 Une fois la connexion établie, envoyer une requête respectant le
format défini par le protocole HTTP (voir l’illustration à droite).
 En pratique, des navigateurs web graphiques ont été développés, comme
Google Chrome ou Mozilla Firefox.
 Dans la pratique, les utilisateurs ne saisissent pas une adresse IP mais un nom
de domaine explicite facile à mémoriser.
HTTP : HyperText Transfer Protocol

 Lors de la présentation des couches du modèle OSI, nous avons défini le Web
comme application phare de la couche application.
 DNS est un service de résolution de nom permettant d’obtenir une adresse IP
à partir d’un nom de domaine, appelé aussi FQDN (Fully Qualified Domain
Name) .
 L’IANA a affecté le port 53 au protocole DNS .
 Chaque hôte sur le réseau dispose d’une liste initiale de serveurs DNS racine
qui délèguent récursivement la résolution de l’adresse à des serveurs plus
spécifiques dits récursifs .
 Les serveurs récursifs font également office de cache, c’est - à -dire qu’ils
gardent en mémoire les réponses déjà apportées pour économiser des
requêtes ultérieurement .
 Il existe différents types d’enregistrements . Les plus courants sont :
 A , qui retourne une adresse IPv4 à partir d’un nom de domaine .
 AAAA , qui retourne une adresse IPv6 .
 MX , qui fournit les serveurs de mail d’un domaine .
 NS , qui définit les serveurs DNS du domaine .
 CNAME , qui permet de créer un alias de nom de domaine .
DNS : Domain Name System

 Il existe différents types d’enregistrements . Les plus courants
sont :
 A , qui retourne une adresse IPv4 à partir d’un nom
de domaine .
 AAAA , qui retourne une adresse IPv6 .
 MX , qui fournit les serveurs de mail d’un domaine .
 NS , qui définit les serveurs DNS du domaine .
 CNAME , qui permet de créer un alias de nom de
domaine .
DNS : Domain Name System

 DHCP est un protocole fourni par le port 67 des serveurs qui le proposent.
 Il permet d’affecter dynamiquement une adresse IP et un masque de sous-
réseau à une machine nouvellement connectée sur le réseau.
 Ce protocole est particulièrement utile en mobilité notamment pour
connecter facilement un smartphone sur un réseau WIFI ou une nouvelle
imprimante sur un LAN Ethernet.
 Il n’est ainsi plus nécessaire de configurer manuellement une adresse statique
et le masque associé.
DHCP : Dynamic Host Configuration Protocol
Concrètement, une machine n’ayant pas d’adresse IP attribuée va diffuser en
broadcast une demande sur le port 67 de toutes les machines du réseau
qu’elle essaie de rejoindre.
Si un serveur offrant le service DHCP est actif, il répond par une adresse IP
disponible.
Le client accepte la première offre qui lui parvient. Une box internet active
généralement ce service par défaut pour permettre de brancher des
équipements sur les ports RJ45 ou de les connecter en WIFI.

 FTP est le protocole historiquement utilisé pour le transfert de fichiers
volumineux.
 L’IANA a réservé les ports 20 et 21 pour ce service.
 Il s'agit d'un protocole qui permet d'envoyer et recevoir des fichiers et qui
fonctionne sur le mode client/serveur.
 Le client effectue une connexion via TCP dite de contrôle sur le port 21 pour
transmettre ses commandes.
 Il peut s’agir de demander la liste des fichiers ou bien de supprimer,
renommer ou télécharger un fichier donné.
 Lorsque l'on configure un serveur FTP, il y a deux possibilités : utiliser le mode
actif ou le mode passif.
 Le serveur réalise alors une connexion vers le client pour envoyer les
données: c’est le mode actif (première illustration). A savoir que le
mode actif nécessite ainsi que le client possède une adresse IP
publique, ce qui est de plus en plus rarement le cas.
 Les clients ne permettant pas une connexion depuis l’extérieur
peuvent utiliser le mode passif. Dans ce mode, le serveur
communique le port sur lequel le client peut établir la connexion de
données.
FTP : File Transfer Protocol

 On distingue 3 principaux types de protocoles de messagerie :
le SMTP (Simple Mail Transfer Protocol), le POP (Post Office Protocol) et
l’IMAP (Internet Message Access Protocol). Les protocoles sortants (SMTP)
servent à gérer la transmission du courriel entre les serveurs. Les protocoles
entrants (POP et IMAP) permettent de gérer l’envoi des messages dans
les boîtes mail. Ce sont en quelque sorte des protocoles de réception et de
distribution des messages.
Protocoles de messagerie
Le protocole SMTP : Ce protocole de communication est utilisé
pour le transfert des messages électroniques sur le réseau. Il est
de type client / serveur. Il s’agit d’un protocole simple qui utilise le
protocole de contrôle de transmissions TCP pour le transfert des
données.
Les échanges de mails sur un serveur de messagerie se font via le
port 25 avec pour objectif de router les messages.
Le protocole POP : est un protocole simple pour la récupération des
mails. Son port est le 110. Par défaut, POP récupère les mails et les efface du
serveur. Cela pose problème lorsque plusieurs clients sont utilisés en
parallèle (un PC et un smartphone, par exemple).
Le protocole IMAP : résout les problèmes de POP en se synchronisant
avec les serveurs de messagerie. Il est ainsi possible de renommer ou
supprimer des messages et de retrouver les modifications sur toutes ses
machines connectées à son compte de messagerie.
Chacun de ces protocoles offre une version sécurisée avec
chiffrement.
 Pour SMTP, le port 587 est réservé à l’envoi d’un mail avec
chiffrement.
 Pour POP, la technologie disponible sur le port 995 est
désormais obsolète et son usage est déconseillé.
 Le port 993 remplit la fonction d’accès sécurisé aux mails
avec une technologie moderne en IMAP

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