Le modèle d’interconnexion des systèmes ouverts (OSI) est un modèle visuel à sept couches qui décrit le fonctionnement des réseaux et la manière dont les applications peuvent communiquer entre elles.
Aux débuts de l’informatique, les appareils de fabricants différents n’étaient pas interopérables. Pour y remédier, l’Organisation internationale de normalisation a créé le modèle OSI en 1984, en établissant un ensemble de normes communes permettant à différents équipements de communiquer entre eux.
En partant du bas, les sept couches sont les suivantes :
- Couche physique
- Couche liaison de données (DLL)
- Couche réseau
- Couche transport
- Couche session
- Couche présentation
- Couche application
Chacune des sept couches remplit une fonction spécifique et communique avec la couche qui la précède et celle qui la suit.
Aujourd’hui, le modèle OSI sert principalement de modèle de référence pour enseigner les bases des réseaux informatiques aux professionnels de l’informatique.
Les 7 couches du modèle OSI
Le fait de répartir les fonctions réseau en fonctionnalités organisées par couches aide les ingénieurs réseau à mieux comprendre le fonctionnement de leurs réseaux et à cerner plus rapidement les problèmes. Voici comment chaque couche contribue à cet objectif.
Couche 1 : couche physique
La couche 1 est la couche physique et également la couche la plus basse du modèle OSI. Elle transmet les informations sous forme de bits (1 et 0) d’un nœud à l’autre. Les composants de la couche physique comprennent les câbles, les prises d’alimentation, les connecteurs, les cartes d’interface réseau (NIC) et d’autres équipements matériels.
Couche 2 : couche liaison de données (DLL)
La couche liaison de données (DLL) est la deuxième couche et gère le transfert de données de nœud à nœud. Sa fonction principale consiste à garantir que les données transférées sont exemptes d’erreurs.
La DLL comprend deux sous-couches : le contrôle de liaison logique (LLC) et le contrôle d’accès au support (MAC). La LLC gère le multiplexage et le démultiplexage des signaux, ainsi que le contrôle de flux entre les nœuds et la gestion des erreurs, tandis que la MAC gère les interactions du matériel avec le réseau.
Couche 3 : couche réseau
La couche réseau est chargée d’acheminer les paquets de données d’un hôte source vers un hôte de destination. Pour cela, elle sélectionne le chemin le plus court possible. Cette couche est également responsable du transfert des paquets et de l’adressage logique. Les protocoles nécessaires utilisés à cette couche sont les suivants : ICMP, ARP, RIP, IPv4/v6 et IPsec.
Couche 4 : couche transport
La couche transport est chargée de transférer les données des hôtes vers les utilisateurs. Les protocoles les plus utilisés au niveau de la couche transport sont le protocole User Datagram Protocol (UDP) et le protocole Transmission Control Protocol (TCP). Alors que TCP permet le transfert de données entre appareils informatiques, UDP est conçu pour transmettre rapidement les données.
Couche 5 : couche session
La couche session est chargée de contrôler, gérer et interrompre les connexions entre les ordinateurs. Ses fonctions comprennent la gestion des jetons, la création d’unités de dialogue, la synchronisation du flux de données et l’utilisation efficace des ressources réseau disponibles.
Couche 6 : couche présentation
La couche présentation gère les informations liées au codage et à l’encodage des données. Elle est également appelée couche syntaxique.
Couche 7 : couche application
La couche application est celle que les utilisateurs finaux connaissent le mieux, car elle régit la communication avec les logiciels hébergés sur leurs PC. Notez que cette couche n’inclut pas les logiciels ou l’application eux-mêmes, mais uniquement les protocoles qui les gèrent.
Fonctionnement du modèle OSI
Le modèle OSI fonctionne en segmentant toutes les données transmises au moyen d’une abstraction à sept couches, afin d’analyser et de transmettre les données à leur destination de manière plus efficace et plus sûre.
Pour mieux comprendre ce processus, voici un exemple du fonctionnement du processus d’abstraction du modèle OSI. Supposons que vous décidiez d’envoyer un e-mail de l’ordinateur (A) à l’ordinateur (B).
Votre client de messagerie réside sur la couche 7. Lorsque vous envoyez l’e-mail, le protocole applicatif de la couche 7 encapsule vos messages, c’est-à-dire leur ajoute un en-tête, puis les envoie à la couche 6.
La couche 6 compresse les données et les transfère à la couche 5. Elle chiffre également les données avant de les transmettre.
La couche 5 ouvre une session entre votre ordinateur et le serveur sortant. Elle détermine également à quel fichier appartient chaque paquet de données. Enfin, elle ajoute un en-tête approprié et transfère les données à la couche 4.
Lorsque la couche 4 reçoit les données de la couche 5, elle les segmente et attribue à chaque segment un numéro de port de destination et un numéro de port source afin de garantir que les données sont transmises au service approprié. La couche 4 applique également des contrôles de sécurité.
La couche 3 divise les données en paquets et les transmet par plusieurs chemins. Les paquets contiennent les adresses IP source et de destination afin de faciliter l’identification des appareils finaux.
Les données sont ensuite envoyées à la couche 2, où la DLL ajoute des adresses MAC aux paquets, qui sont alors regroupés en trames. Pour les acheminer vers la bonne destination, la sous-couche LLC ajoute des informations de contrôle à chaque trame.
Enfin, les trames sont transmises à la couche 1 sous forme de 1 et de 0. Ces données binaires sont ensuite transférées vers l’appareil B au moyen d’impulsions électriques (Ethernet), d’ondes radio (Wi-Fi) ou d’impulsions lumineuses (fibre optique).
La couche 1 assure la synchronisation des bits afin que, lorsque les données inversent leur parcours d’abstraction à travers chaque couche au niveau de la destination, l’utilisateur final reçoive les informations dans un format lisible, exactement comme prévu.
Pourquoi le modèle OSI reste d’actualité
Bien que le modèle TCP/IP soit le modèle privilégié par les professionnels de l’informatique et qu’il soit utilisé sur la plupart des ordinateurs modernes, le modèle OSI reste pertinent grâce à sa facilité de dépannage, sa flexibilité et son utilisation continue comme outil pédagogique.
Un dépannage facilité
Le modèle OSI permet aux équipes informatiques de classer leur inventaire d’actifs en ensembles facilement assimilables pour chaque couche. En cas de problème, il est relativement facile de repérer et d’identifier les problèmes au sein des couches grâce à leur spécificité, en particulier au niveau des trois couches supérieures, regroupées en une seule dans le modèle TCP/IP.
Flexibilité
Le modèle OSI prend en charge aussi bien les services sans connexion que les services orientés connexion, ce qui le rend particulièrement flexible.
Un outil pédagogique
Le modèle OSI constitue un excellent outil pédagogique, car il permet de comprendre clairement comment les logiciels et le matériel fonctionnent ensemble. En décomposant les concepts réseau en couches, il élimine toute ambiguïté et donne aux professionnels des réseaux une vision claire du fonctionnement des réseaux.
Inconvénients du modèle OSI
Bien que le modèle OSI présente des avantages, il montre aussi ses limites dans certains domaines, notamment en matière de praticité, de popularité et de complexité.
Un modèle théorique
Comparé à TCP/IP, OSI fonctionne davantage comme un cadre théorique qui propose peu de solutions pour une mise en œuvre pratique.
Moins populaire
Bien que le modèle OSI ait été développé en même temps que le modèle TCP/IP, il n’a pas réussi à rivaliser avec la popularité de TCP/IP. Les professionnels de l’informatique préféraient généralement les protocoles TCP/IP ; le modèle OSI est donc progressivement tombé en désuétude.
Plus complexe
Le modèle OSI est assez complexe et présente donc des difficultés de mise en œuvre. En revanche, le modèle TCP/IP est plus efficace et plus facile à utiliser.
Redondance
Le modèle OSI comporte de nombreux doublons entre les services. Par exemple, les couches transport et liaison de données fournissent des services similaires. De plus, plusieurs couches, comme la couche présentation ou la couche session, sont à peine utilisées, ce qui explique en partie leur regroupement dans la couche application de TCP/IP.
Modèles OSI et TCP/IP
Le protocole de contrôle de transmission/protocole Internet (TCP/IP) est un protocole de communication qui montre comment un ordinateur donné peut se connecter à un autre sur Internet. Ce modèle possède une architecture à quatre couches et est conçu pour garantir la transmission de données exemptes d’erreurs sous forme de paquets sur les réseaux.
De haut en bas, les quatre couches du modèle TCP/IP comprennent la couche application, la couche transport, la couche Internet et la couche accès réseau.
Bien que les modèles OSI et TCP/IP possèdent tous deux une architecture en couches et fournissent presque les mêmes fonctionnalités, ils présentent plusieurs différences. Les voici :
- OSI est un cadre conceptuel, tandis que TCP/IP est un protocole orienté connexion
- TCP/IP comporte 4 couches, tandis qu’OSI en comporte 7
- OSI utilise la couche session, la couche présentation et la couche application pour délimiter les couches supérieures, tandis que TCP/IP utilise uniquement la couche application
- Les couches 1 et 2 sont distinctes dans le modèle OSI, mais elles sont regroupées dans TCP/IP
- Les couches du modèle OSI sont fortement interdépendantes. Ainsi, si la couche inférieure tombe en panne, il est probable que les couches supérieures ne fonctionnent pas correctement non plus. En revanche, TCP/IP offre une architecture plus flexible.
Comparaison des couches OSI et TCP/IP
Le tableau ci-dessous montre comment le modèle TCP/IP simplifie le système en couches par rapport au modèle OSI, plus granulaire et plus complexe.
| Couches OSI | Couches TCP/IP |
|---|---|
| Application | Application |
| Présentation | |
| Session | |
| Transport | Transport |
| Réseau | Internet |
| Liaison de données | Liaison de données |
| Physique | (Matériel) |
À quoi ressemble l’avenir du modèle OSI ?
Compte tenu de la préférence marquée des administrateurs réseau pour le modèle TCP/IP et de son utilisation massive, on pourrait être tenté de penser que les jours d’OSI sont comptés.
Cependant, même si le modèle OSI n’est peut-être plus populaire, il ne fait aucun doute qu’il sert de modèle de référence à des milliers d’experts informatiques et les aide à concevoir des systèmes plus efficaces et plus fiables.
En fait, aujourd’hui encore, le modèle OSI est cité dans les manuels des produits et les examens de certification. Ainsi, même s’il est peu probable que le modèle OSI connaisse un regain d’utilisation pratique, il est tout aussi improbable qu’il disparaisse complètement des usages théoriques courants.
En résumé : comment le modèle OSI est utilisé aujourd’hui
Bien qu’il soit peu utilisé en pratique aujourd’hui, les ingénieurs réseau et les fournisseurs se réfèrent toujours au modèle OSI pour obtenir une vue d’ensemble des réseaux informatiques et en comprendre les fonctions. Même si le protocole TCP/IP est davantage mis en œuvre par les réseaux modernes, les professionnels des réseaux utilisent encore le modèle OSI comme guide pour clarifier les chemins et les processus d’abstraction des données.
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