[ Le modèle OSI ]

I. Introduction :.

Au cours des deux dernières décennies, le nombre et la taille des réseaux ont augmenté considérablement.

Cependant, bon nombre de réseaux ont été mis sur pied à l'aide de plates-formes matérielles et logicielles complètement différentes ce qui a finit par deboucher sur des incompatibilités entre de nombreux réseaux et il est devenu difficile d'établir des communications entre des réseaux fondés sur des spécifications différentes.

Pour résoudre ce problème, l'Organisation internationale de normalisation (ISO, International Organization for Standardization) a examiné de nombreuses structures de réseau. L'ISO a reconnu l'opportunité de créer un modèle réseau qui aiderait les concepteurs à mettre en oeuvre des réseaux capables de communiquer entre eux et de fonctionner en interopérabilité. En 1984, elle a donc publié le modèle de référence OSI —(Open Systems Interconnection).

II. Concept de couches

L'examen de la conversation humaine constitue un exemple d'utilisation des couches pour analyser un sujet de tous les jours.

Lorsqu'une idée vous vient et que vous désirez la communiquer à une autre personne, la première chose que vous faites est de déterminer comment vous allez exprimer cette idée, puis vous décidez de la meilleure façon de la communiquer et, enfin, vous exprimez votre idée.

Tout d'abord naît une idée (action à faire), vient ensuite la représentation de l'idée (la langue), puis la méthode de livraison (le son) et enfin le fruit de l'idée (l'action).

Nous venons d'observer un systeme en 4 couches.

Le modèle OSI comporte lui 7 couches :

Couche 7 : La couche application (Application layer)

Couche 6 : La couche présentation (Presentation layer)

Couche 5 : La couche session (Session layer)

Couche 4 : La couche transport (Transport layer)

Couche 3 : La couche réseaux (Network layer)

Couche 2 : La couche liaison de données (Data Link layer)

Couche 1 : La couche physique (Physical layer)

L'organisation en couches, le découpage du réseau en sept couches présente les avantages suivants :

* Il permet de diviser les communications sur le réseau en éléments plus petits et plus simples.

* Il uniformise les éléments du réseau afin de permettre le développement et le soutien multiconstructeur.

* Il permet à différents types de matériel et de logiciel réseau de communiquer entre eux.

* Il empêche les changements apportés à une couche d'affecter les autres couches, ce qui assure un développement plus rapide.

* Il divise les communications sur le réseau en éléments plus petits, ce qui permet de les comprendre plus facilement.

III. Les couches :

- La couche 7, La couche application : C'est la couche la plus proche de l'utilisateur, elle fournit des services réseaux à ses applications (application mail, ftp, http, etc...). Elle ne fournit pas de services aux autres couches OSI. Pour vous aider pensez à votre navigateur internet.

- La couche 6, La couche présentation : s'occupe de la mise en forme des données, éventuellement de l'en cryptage et de la compression des données, par exemple mise en forme des textes, images et vidéo. Elle s'assure que les informations envoyées par la couche application d'un système sont lisibles par la couche application d'un autre système. Pour vous aider pensez aux formats de fichier (.txt, .doc, .html, etc...)

- La couche 5, La couche session : Comme son nom l'indique, elle etablie des sessions de communication. Elle ouvre, gère et ferme les sessions entre deux systèmes (applications) communiquant. Elle s'occupe aussi de la securité, des authentifications. Pour vous aider pensez aux dialogues, aux conversations et aux mots de passe.

- La couche 4, La couche transport : Assure une transmission de bout en bout des données (utilise notamment l'UDP et le TCP/IP). Maintient une certaine qualité de la transmission, notamment vis-à-vis de la fiabilité et de l'optimisation de l'utilisation des ressources. La couche transport établit et raccorde les circuits virtuels, en plus d'en assurer la maintenance. Pour vous aidez penser à la qualité de service et à la fiabilité (correction des erreurs et contrôle du flux d'informations)

- La couche 3, La couche réseaux : Couche complexe qui assure la connectivité et la sélection du chemin entre deux systèmes hôtes pouvant être situés sur des réseaux géographiquement éloignés (gère IP et ICMP). Pour vous aider pensez à la sélection du chemin, au routage et à l'adressage (packets)

- La couche 2, La couche liaison de données : Assure la transmission d'informations entre (2 ou plusieurs) systèmes immédiatement adjacents. Elle s'occupe de l'adressage physique (plutôt que logique), de la topologie du réseau, de l'accès au réseau, de la notification des erreurs, de la livraison ordonnée des trames et du contrôle de flux. Pour vous aider pensez aux trames et aux adresses MAC. (frames)

- La couche 1, La couche physique : La couche physique définit les spécifications électriques, mécaniques, procédurales et fonctionnelles permettant d'activer, de maintenir et de désactiver la liaison physique entre les systèmes d'extrémité. Les caractéristiques telles que les niveaux de tension, la synchronisation des changements de tension, les débits physiques, les distances maximales de transmission, les connecteurs physiques et d'autres attributs semblables sont définies par la couche physique. Pour vous aider pensez aux signaux et aux médias (bits et cable).

IV. L'encapsulation :

Lorsque 2 hôtes communiquent, on parle de communication d'égal à égal ; c'est-à-dire que la couche n de la source communique avec la couche n du destinataire.

Pour pouvoir communiquer entre les couches et entre les hôtes d'un réseau, le modèle OSI a recourt au principe d'encapsulation.

Ce processus conditionne et prepare les données en leur ajoutant des informations relatives au protocole avant de les transmettre sur le réseau. Ainsi, en descendant dans les couches du modèle OSI, les données reçoivent des en-têtes, des en-queues et d'autres informations.

 

Voyons l'exemple d'envois de données d'une source à une destination.

Lorsqu'une couche de l'emetteur reçoit des données, elle encapsule ces dernières avec ses informations puis les passe à la couche inférieur.

Comme nous le voyons sur le schéma, les données qui sont envoyées par l'ordinateur source traversent la couche application, puis la couche presentation, puis la couche session et les autres couches (+ rajout des en-têtes), ainsi de suite. Arrivées à la couche physique, les données sont envoyées sur le support.

Le mécanisme inverse a lieu au niveau du destinataire ou une couche réceptionne les données de la couche inférieur, enlève les informations la concernant (en-tête), puis transmet les informations restantes à la couche supérieure.

V. Protocole

Comme vous l'avez appris dans le premier chapitre, les chiffres binaires ou bits (constitués des chiffres 0 et 1) représentent le niveau le plus élémentaire des données informatiques. Ces bits sont regroupés en octets, kilo-octets, méga-octets et giga-octets.

Les informations qui circulent dans un réseau sont appelées données, paquets ou paquets de données. Un paquet de données est constitué d'une unité de données groupées de manière logique qui circule entre des ordinateurs. Ce paquet comprend les informations source, ainsi que d'autres éléments nécessaires à l'établissement d'une communication fiable avec l'unité de destination.

Pour que ces paquets de données puissent se rendre d'un ordinateur source à un ordinateur destination, il est important que toutes les unités du réseau communiquent dans la même langue ou protocole.

Un protocole consiste en un ensemble de règles qui augmentent l'efficacité des communications au sein d'un réseau.

Voici quelques exemples :

* A l'Assemblée, une forme de droit de parole permet aux centaines de députés, qui désirent tous parler, de s'exprimer à tour de rôle et de faire connaître leurs idées de manière ordonnée.

* En conduite automobile, il faut indiquer, à l'aide de son clignotant, que l'on désire tourner à gauche, sinon ce serait le chaos sur les routes. (Enfin... no comment)

* Lorsqu'ils pilotent un avion, les pilotes obéissent à des règles très précises pour communiquer d'un appareil à l'autre ou d'un appareil à la tour de contrôle.

* En répondant au téléphone, vous dites " Allo "et la personne qui appelle répond " Allo. Ici machin... ", et ainsi de suite.

Voici une définition technique d'un protocole de communication de données:

- Un protocole est un ensemble de règles, ou convention, qui détermine le format et la transmission des données. La couche n d'un ordinateur communique avec la couche n d'un autre ordinateur. Les règles et conventions utilisées lors de cette communication sont collectivement appelées protocole de couche n.

Les protocoles contrôlent plusieurs aspects de la communication :

* Comment le réseau physique est construit

* Comment les ordinateurs se connectent au réseau

* Comment les données sont formatées (construites) pour la transmission

* Comment les données sont envoyées

* Comment traiter les erreurs

Ces règles ont été créees et maintenues par beaucoup de différentes organisations. Parmis elles : l'Institute of Electrical and Electronic Engineers (IEEE), l'American National Standards Institute (ANSI), la Telecommunications Industry Association (TIA), l'Electronic Industries Alliance (EIA) et l'International Telecommunications Union (ITU), autrefois connu comme le Comité Consultatif International Téléphonique et Télégraphique (CCITT).

http://www.protocols.com/pbook/tcpip1.htm

VI. Conclusion :

Le modèle de référence OSI est une structure réseau descriptive dont les normes assurent une compatibilité et une interopérabilité accrues entre divers types de technologies réseau.

L'encapsulation est un processus de conditionnement des données qui consiste à ajouter un en-tête de protocole déterminé avant que ces données soient transmises sur le réseau.

[ Les réseaux locaux (ou LAN) ]

Comme vous le savez, les LAN sont des réseaux à haut débit, couvrant une région géographique relativement peu étendue. Les LAN relient des stations de travail, des périphériques, des terminaux et d'autres unités à l'intérieur d'un bâtiment ou d'autres zones géographiques limitées.

I. Topologie :.

La topologie definit la structure du réseaux. Il existe 2 sortes de topologie :

- La topologie physique : disposition des medias (les câbles).

- La topologie logique : qui definit comment l'hôte va acceder aux médias (câbles) pour envoyer les données.

Les topologies physiques les plus utilisées sont :

 

- La topologie en bus, tous les hôtes sont directement connectés à un seul segment de backbone. (bus topology)

- La topologie en anneau (ring), les hôte sont reliés les uns derrière les autres et le dernier au premier, ce qui forme un anneau. (ring topology)

- La topologie en étoile, tous les câbles sont raccordés à un point central. Ce point est habituellement un concentrateur (hub) ou un commutateur (switch). (star topology)

- La topologie en étoile étendue, relie des étoiles individelles ensemble en les connectant sur des hub et/ou switch. (extended star topology)

- La topologie hierarchique, est créée de la même façon qu'une topologie en étoile étendue. Toutefois, au lieu de relier les concentrateurs/commutateurs ensemble, le système est relié à un ordinateur qui contrôle le trafic dans la topologie. (hierarchical topology)

- La topologie maillée est utilisée lorsqu'il ne faut absolument pas qu'il y ait de rupture de communication, par exemple dans le cas des systèmes de contrôle d'une centrale nucléaire. Comme vous pouvez le voir dans la figure, chaque hôte possède ses propres connexions à tous les autres hôtes. Cela est aussi caractéristique de la conception du réseau Internet, qui possède de nombreux chemins vers un emplacement. (mesh topology)

Les topologies logiques les plus utilisées sont :

- broadcast, veut simplement dire que chaques hôtes du réseau envoit ses données à TOUS les autres hôtes du même réseau.

- token passing (passage de jeton). Selon cette méthode, l'accès au réseau est contrôlé en passant un jeton électronique de manière séquentielle à chaque hôte. Lorsqu'un hôte reçoit le jeton, cela signifie qu'il peut transmettre des données sur le réseau. Si l'hôte n'a pas de données à transmettre, il passe le jeton à l'hôte suivant et le processus est répété.

http://webopedia.internet.com/Networks/Network_Topologies/

II. Unités LAN de base :.

La longueur maximale d'un câble à paire torsadée non blindée (catégorie 5 - le plus répandu) dans un réseau est de 100 mètres. Tous les cables ont une limite de longueur, au delà le signal se perd.

Pour prolonger un réseau au-delà de cette limite, nous devons y ajouter des unités.

- Le répéteur (repeater) : il regénère les signaux réseaux et les resynchronise au niveau du bit ce qui leur permettra de voyager sur des plus longues distances dans le média. Il travaille uniquement au niveau de la couche 1 du modèle OSI.

- Le concentrateur (hub) : est en fait un répéteur multiports. Generalement 4, 8, 16, 24 ou 32 ports qui permettent de connecter autant d'hôtes que de ports entre eux. Les concentrateurs "actifs" regénèrent les signaux (ils tirent l'énergie d'un bloc d'alimentation pour régénérer les signaux réseau) et les diffusent sur les autres ports, les "passifs" ne s'occupent que de la diffusion sur les autres ports. Travaille également au niveau de la couche physique.

- Le pont (bridge) : est un équipement de couche 2 (liaison) du modèle OSI conçu pour connecter deux segments LAN. Il est capable de filtrer les trames de couche 2. Il analyse la trame et regarde la MAC, il va ensuite visionner sa table d'addresse, si l'adresse correspond à un hôte situé à l'opposé du pont il l'envoit (après contrôle du checksum - FCS), si l'adresse appartient au reseau local il bloque la trame, si il ne connait pas l'adresse il la laisse passer et attend que celle-ci émette pour l'inscrire dans sa table. Le pont permet de segmenter un réseau et donc d'alléger le traffic, de diminuer le nombre de collisions et d'augmenter le niveau de confidentialité.

- Le commutateur (switch) : aussi appelé pont multiport, le switch est aussi une unités de couche 2 qui joue le rôle de pont et de concentrateur. C'est un hub "intelligent". Il regarde aussi l'adresse MAC, et fait passer la trame sur le port adéquat, de sorte que juste la machine ciblé reçoive les données. Limite considérablement (totalement?) les collisions, et allège le réseau.

- Le routeur (router) : Fonctionne au niveau de la couche 3 (couche réseau) du modèle OSI. Il y a beaucoup trop à dire, alors je serait succin, j'y reviendrai plus en profondeur plus tard. Le routeur examine les paquets entrants, choisi le meilleur chemin pour les transporter sur le réseau et les commute ensuite au port de sortie approprié.

Resumé :

Couche 3 : router

Couche 2 : switch, bridge

Couche 1 : repeater, hub

III. Révision de l'encapsulation :.

Le procédé d'encapsulation a déjà été décrit dans le chapitre 3 (Modèle OSI). Nous allons le revoir un peu, car c'est une notion trtès importante.

 

- Un bref examen de ce procédé permet de voir que les trois couches supérieures (application, présentation et session) préparent les données pour la transmission en créant un format commun.

- La couche transport, elle, va diviser les données en plusieurs segments. Elle segmente les données en portions gérables. Pour que l'hôte recepteur puisse replacer ces segments dans le bon ordre, elle va aussi attribuer un numero de séquence à chaque segment.

- La couche réseau va encapsuler les segments, qui donneront ainsi des paquets. Elle ajoute à ce paquet une adresse réseau d'origine et de destination. (exemple: adresse IP)

- La couche liaison de données va continuer l'encapsulation du paquet et crée une trame, à laquelle va y ajouter l'adresse locale (MAC) d'origine et de destination.

- Elle transmet ensuite les bits de la trame sur le média de couche physique.

Au sein d'un réseau local, seul l'unité de trame est utilisée, car les adresses MAC suffisent à acheminer les données. si nous devons transmettre des données à un hôte se trouvant sur un intranet ou sur Internet, l'unité de données utilisée est le paquet