Les 7 couches réseau OSI expliquées

Le modèle de réseau Open Systems Interconnection (OSI) définit un cadre conceptuel pour les communications entre systèmes informatiques. Le modèle est une norme ISO qui identifie sept couches réseau fondamentales, du matériel physique aux applications logicielles de haut niveau.

Chaque couche du modèle gère une fonction de mise en 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 dans laquelle leurs produits sont conçus pour s’insérer.

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 qui se sont produits depuis la première publication. Le cloud, la périphérie et l’IoT peuvent tous être intégrés dans le modèle.

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

1. Couche physique

Toute mise en réseau commence par un équipement physique. Cette couche encapsule le matériel impliqué dans les communications, comme les commutateurs et les câbles. Les données sont transférées sous la forme d’un flux de chiffres binaires – 0 ou 1 – que le matériel prépare à partir de l’entrée qui lui a été transmise. La couche physique spécifie les signaux électriques qui sont utilisés pour coder les données sur le fil, comme une impulsion de 5 volts pour indiquer un « 1 » binaire.

Les erreurs dans la couche physique ont tendance à empêcher le transfert des données. Il peut y avoir une interruption de la connexion en raison d’une fiche manquante ou d’une alimentation électrique incorrecte. Des problèmes peuvent également survenir lorsque deux composants sont en désaccord 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 de données

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

La couche de liaison de données transmettra éventuellement des bits à la couche physique. Comme elle se trouve au-dessus du matériel, la couche de liaison de données peut effectuer une détection et une correction d’erreur de base en réponse à des problèmes de transfert physique. Deux sous-couches définissent ces responsabilités : le contrôle de liaison logique (LLC) qui gère la synchronisation des trames et la détection des erreurs, et le contrôle d’accès au support (MAC) qui utilise les adresses MAC pour limiter la manière dont les périphériques acquièrent l’autorisation de transférer des données.

3. Couche réseau

La couche réseau est le premier niveau à prendre en charge le transfert de données entre deux réseaux gérés séparément. Il est redondant dans les situations où tous vos appareils existent sur le même réseau.

Les données qui parviennent à la couche réseau à partir de niveaux supérieurs sont d’abord divisées en paquets adaptés à la transmission. Les paquets reçus du réseau distant en réponse sont réassemblés en données utilisables.

La couche réseau est l’endroit où plusieurs protocoles importants sont rencontrés pour la première fois. Il s’agit notamment de l’IP (pour déterminer le chemin vers une destination), de l’ICMP, du routage et du LAN virtuel. Ensemble, ces mécanismes facilitent les communications inter-réseaux avec un degré familier de convivialité. Cependant, les opérations à ce niveau ne sont pas nécessairement fiables : les messages ne sont pas tenus de réussir et ne sont pas nécessairement réessayés.

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 le débit auquel elles doivent être transférées.

La couche 4 est l’endroit où TCP et UDP sont implémentés, fournissant les numéros de port qui permettent aux périphériques d’exposer plusieurs canaux de communication. Par conséquent, l’équilibrage de charge est souvent situé au niveau de la couche 4, ce qui permet d’acheminer le trafic entre les ports d’un appareil cible.

Les mécanismes de transport sont censés garantir une communication réussie. Des contrôles d’erreur rigoureux sont appliqués pour récupérer de la perte de paquets et réessayer les transferts échoués. Le contrôle de flux est appliqué afin que l’expéditeur ne submerge pas le périphérique 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, convenir de 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 transférer toutes les données envoyées.

Le contrôle des points de contrôle est une autre responsabilité détenue par la couche 5. Les sessions peuvent définir des points de contrôle pour faciliter les mises à jour de progression et les transmissions pouvant être reprises. Un nouveau point de contrôle peut être défini tous les quelques mégaoctets pour un téléchargement de fichier, permettant à l’expéditeur de continuer à partir d’un point particulier si le transfert est interrompu.

De nombreux protocoles importants fonctionnent au niveau de la couche 5, notamment les technologies d’authentification et de connexion telles que LDAP et NetBIOS. Ceux-ci établissent des canaux de communication semi-permanents pour gérer une session d’utilisateur final sur un appareil spécifique.

6. Couche de présentation

La couche de présentation gère la préparation des données pour la couche d’application qui vient ensuite dans le modèle. Une fois que les données ont été constituées à partir du matériel, via la liaison de données et via le transport, elles sont presque prêtes à être consommées par des composants de haut niveau. 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 trois opérations courantes trouvées à ce niveau. La couche de présentation traite les données reçues dans des formats qui peuvent éventuellement être utilisés par une application client. De même, les données sortantes sont reformatées dans des structures compressées et cryptées adaptées à la transmission sur le réseau.

TLS est une technologie majeure qui fait partie de la couche de présentation. La vérification des certificats et le déchiffrement des données sont traités avant que les demandes n’atteignent le client réseau, ce qui permet de consommer les informations en toute confiance.

7. Couche d’application

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 les transferts de données complets, sans vous faire penser au matériel, aux liaisons de données, aux sessions et à la compression.

Malgré son nom, cette couche ne concerne pas les logiciels côté client tels que votre navigateur Web ou votre client de messagerie. Une application en termes OSI est un protocole qui assure la communication complète de données complexes via les couches 1 à 6.

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

Sommaire

Les sept couches OSI décrivent le transfert de données via des réseaux informatiques. Comprendre les fonctions et les responsabilités de chaque couche peut vous aider à identifier la source des problèmes et à évaluer le cas d’utilisation prévu pour les nouveaux composants.

OSI est un modèle abstrait qui ne correspond pas directement aux implémentations réseau spécifiques couramment utilisées aujourd’hui. Par exemple, le protocole TCP/IP fonctionne sur son propre système plus simple de quatre couches : accès réseau, Internet, transport et application. Celles-ci résument et absorbent les couches OSI équivalentes : la couche application s’étend de L5 à L7 de l’OSI, tandis que L1 et L2 sont combinées dans le concept TCP/IP d’accès au réseau.

L’OSI reste applicable malgré son manque d’application directe dans le monde réel. Il existe depuis si longtemps qu’il est largement compris parmi les administrateurs de tous horizons. Son niveau d’abstraction relativement élevé lui a également permis de rester pertinent face aux nouveaux paradigmes de mise en réseau, dont beaucoup ont ciblé la couche 3 et au-dessus. Une connaissance des sept couches et de leurs responsabilités peut toujours vous aider à apprécier le flux de données à travers un réseau tout en découvrant des opportunités d’intégration pour de nouveaux composants.