CERIG - Janvier 1999

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Chapitre 3

Le modèle OSI et ses conséquences

Jean-Claude Sohm

 

1. Introduction

Il est d'usage de représenter un système informatique sous forme d'un "modèle en couches", la couche la plus basse représentant le matériel, et la couche la plus haute le logiciel d'application -- celui qui est en contact avec l'utilisateur. Lorsque le système informatique implique un réseau, le modèle s'appelle OSI (Open System Interconnection). Il a été proposé par l'ISO (l'organisme international de normalisation), et il est aujourd'hui universellement adopté et utilisé.

 

2. Le modèle OSI

Dans le modèle OSI, la numérotation des couches commence par le bas, c'est à dire par le matériel. La présentation adoptée dans le tableau ci-dessous respecte l'usage général (matériel en bas, logiciel d'application en haut). Le modèle OSI comporte 7 couches.

Le modèle OSI

Couche Fonction Exemple
Couche n° 7 : application
(couche sémantique)
Gère l'échange des données entre deux ordinateurs Couches supérieures du navigateur
Couche n° 6 : présentation
(couche syntaxique)
Assure l'intégrité des données quelle que soit la plate-forme
Couche n° 5 : session Gère les communications entre les deux systèmes HTTP (protocole du World Wide Web)
Couche n° 4 : transport Assure le transport et l'intégrité des données TCP (mise en paquets selon le protocole d'Internet)
Couche n° 3 : réseau Assure le routage des données sur le réseau IP (adressage des paquets selon le protocole d'Internet)
Couche n° 2 : liaison des données Contrôle le flux des informations Ethernet : mise en "frames", gestion des collisions
Couche n° 1 : couche physique Spécifie le matériel du réseau et son fonctionnement Ethernet : matériel & signaux, codage des bits, etc.

 

Dans le tableau ci-dessus, nous avons pris l'exemple d'un ordinateur client, relié à Internet grâce au réseau local de l'entreprise.

Lorsque l'internaute interroge le web, le programme d'application qu'il utilise est un navigateur : Internet Explorer de Microsoft ou Communicator (ex-Navigator) de Netscape. La demande d'information qu'il formule (par exemple : télécharger une page web donnée) est mise en forme selon le protocole HTTP du web. Les données ainsi générées sont mises en paquets en accord avec le protocole TCP d'Internet. Chaque paquet reçoit une adresse conforme au protocole IP d'Internet. Il est ensuite introduit dans un "frame" Ethernet, puis expédié sur le réseau de l'entreprise. Tous se passe comme si nous parcourions le modèle OSI en descendant.

Lorsque la réponse arrive du serveur web, les mêmes opérations se déroulent en sens inverse : tout se passe comme si nous parcourions le modèle OSI en montant. Comme nous le constatons, le modèle OSI permet de décomposer en étapes successives les opérations qu'effectue le système informatique, lorsqu'il envoie ou reçoit de l'information.

 

3. Le modèle OSI et le matériel des réseaux

Le modèle OSI permet également d'expliciter le rôle des différents matériels que l'on trouve sur les réseaux : concentrateur, répéteur, pont, routeur et passerelle.

Un concentrateur ("hub") est un dispositif de niveau 1 : il permet de relier (en étoile) plusieurs machines à une même branche du réseau. Il se contente de faire circuler les signaux dans les deux sens.

Un répéteur ("repeater") est également un dispositif de niveau 1 : il se contente de régénérer les signaux qui circulent sur une branche un peu longue du réseau.

Un pont ("bridge") est un dispositif de niveau 2, c'est à dire qu'il intervient aux niveaux 1 et 2. Il permet de relier deux réseaux dont les protocoles de base sont différents, Ethernet et Token Ring par exemple.

Un routeur ("router") est un dispositif de niveau 3, c'est à dire qu'il intervient aux niveaux 1 à 3. C'est le dispositif de base d'Internet. Il lit l'adresse IP des paquets qu'il reçoit, et re-expédie ces derniers au mieux, en s'inspirant des données contenues dans sa table de routage. Cette dernière est mise à jour régulièrement, en fonction des données que le routeur reçoit des routeurs voisins.

Une passerelle ("gateway") est un dispositif de niveau 4, c'est à dire qu'il intervient aux niveaux 1 à 4. Une passerelle permet le passage d'information entre deux réseaux fonctionnant selon des protocoles différents, TCP/IP (d'Internet) et IPX/SPX (de Novell) par exemple.

Les trois derniers dispositifs sont en fait des ordinateurs dédiés, c'est à dire construits pour réaliser toujours les mêmes tâches, mais programmables -- ce qui permet de les mettre à jour.

 

4. Conclusion

Le modèle OSI n'a pas été imaginé pour torturer les étudiants, et il est regrettable que sa présentation dans certains ouvrages soit franchement absconse. Le modèle OSI n'est pas une fin en soi, mais un outil sémantique, qui permet de décomposer en opérations successives et distinctes le fonctionnement d'un système informatique en réseau.

Jeu d'enfant (4612 octets)
  
Figure 1 - Le modèle OSI est un jeu d'enfant...
      

Le modèle OSI est facile à comprendre, et accessible à tous (figure 1). Le tableau représentant le modèle OSI devrait être épinglé au-dessus du bureau de tout ceux qui ont affaire aux réseaux informatiques -- et ils sont nombreux !

Les couches inférieures (1 à 4) du modèle OSI concernent le transport de l'information proprement dit. On les trouve dans les ordinateurs qui communiquent via un réseau, et dans les divers dispositifs qui assurent le fonctionnement de ce réseau. Ce sont les couches que l'on invoque le plus souvent.

Les couches supérieures (5 à 7) du modèle OSI se trouvent uniquement dans les logiciels de communication. Elles sont beaucoup moins utilisées.

Le modèle OSI a été imaginé à une époque où tous les réseaux transportaient de l'information par commutation ou par routage de paquets. Il ne s'applique pas au système de télécommunication ATM, qui est de conception récente, et qui fonctionne grâce à la commutation de cellules et la notion de qualité de service.

 

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