Les architectures OSI et TCP/IP

Les architectures OSI et TCP/IP

Le modèle OSI

Principe général
Le modèle OSI (Open System Interconnexion) a été développé en 1978 par l’ISO (International Standard Organization) afin que soit défini un standard utilisé dans le développement de système ouvert. Les réseaux s’appuyant sur le modèle OSI parlent le même langage, ils utilisent des méthodes de communication semblables pour échanger des données. Le modèle OSI a sept couches : la couche physique, la couche liaison de données, la couche réseau, la couche transport, la couche session, la couche présentation, et la couche application.

Les principes ayant conduit aux sept couches sont les suivantes :
– Une couche ne peut être créée que quand un niveau différent d’abstraction est nécessaire.
– Chaque couche doit fournir une fonction bien définie.
– Les fonctions de chaque couche doivent être choisies en pensant à la définition de protocoles normalisés internationaux.
– Les caractéristiques d’une couche doivent être choisies pour qu’elles réduisent les informations transmises entre les couches.
– Le nombre de couches doit être suffisamment grand pour éviter la cohabitation dans une même couche de fonctions très différentes et suffisamment petit pour éviter que l’architecture ne devienne difficile à maîtriser.

Rôles des couches
La couche physique s’occupe de la transmission des bits de façon brute sur un circuit de communication. Les bits peuvent être encodés sous forme de 0 ou de 1 ou sous forme analogique. Elle fait intervenir des interfaces mécaniques et électriques sur le média utilisé. La couche liaison de données prend les données de la couche physique et fournit ses services à la couche réseau. Les bits reçus sont groupés en unité logique appelée trame. Les fonctions de contrôle de flux et d’erreurs y sont éventuellement assurées avec un contrôle d’accès au support. La couche réseau gère la connexion entre les différents nœuds du réseau. Il comporte trois fonctions principales : le contrôle de flux, le routage et l’adressage. La couche transport effectue des contrôles supplémentaires à la couche réseau. Elle réalise le découpage des messages en paquets pour la couche réseau. Elle doit également gérer les ressources de communication en gérant un contrôle de flux ou un multiplexage. C’est l’ultime niveau qui s’occupe de l’acheminement de l’information. Le rôle de la couche session est de fournir aux entités de présentation les moyens nécessaires à l’organisation et à la synchronisation de leur dialogue. Elle a pour but d’ouvrir et de fermer des sessions entre les utilisateurs et possède par conséquent des fonctionnalités nécessaires à l’ouverture, à la fermeture et au maintien de la connexion. L’insertion de points de synchronisation est recommandée ; ils permettent, en cas de problèmes, de disposer d’un point précis à partir duquel l’échange pourra redémarrer. Pour que deux systèmes puissent se comprendre, ils doivent utiliser le même système de représentation des données, et cette tâche est assurée par la couche présentation. Elle se charge donc de la syntaxe des informations, de la représentation des données transférées entre applications. Quant à la couche application, elle fournit les fonctions nécessaires aux applications utilisateurs qui doivent accomplir des tâches de communication. Elle intègre les logiciels qui utilisent les ressources du réseau.

Le modèle TCP/IP 

Dans les années 70, la défense américaine, DOD (Department Of Defense), devant le foisonnement de machines utilisant des protocoles de communication différents et incompatibles, décide de définir sa propre architecture. Cette architecture TCP/IP est à la source de l’Internet. Contrairement au modèle OSI, le modèle TCP/IP ne comporte que quatre couches : la couche accès réseau, la couche Internet, la couche transport et la couche application. Les deux principaux protocoles définis sont : TCP et IP.

La couche accès réseau représente la connexion physique avec les câbles, les cartes réseau, les protocoles d’accès au réseau… La couche Internet doit fournir une adresse logique pour l’interface physique. Cette couche fournit un mappage entre l’adresse physique et l’adresse logique grâce aux protocoles ARP (Address Resolution Protocol) et RARP (Reverse Address Resolution Protocol). Quant à ICMP (Internet Control Message Protocol), il s’occupe des problèmes et diagnostics associés au protocole IP. Cette couche gère également le routage des paquets entre les hôtes. La couche transport définit la connexion entre deux hôtes. Deux protocoles sont associés à cette couche, le TCP et l’UDP. TCP est responsable du service de transmission fiable avec la fonction de détection et de correction d’erreurs. UDP est quant à lui, un protocole peu fiable, il est spécialement utilisé dans les applications n’exigeant pas la fiabilité de TCP, comme dans les applications temps réel. La couche application renferme les protocoles d’application fournissant des services à l’utilisateur. Elle interface donc les applications utilisateurs avec la pile de protocole TCP/IP.

Comparaison entre le modèle TCP/IP et le modèle OSI 

Les modèles OSI et TCP/IP sont tous les deux fondés sur le concept de piles de protocoles indépendants. De plus, les fonctionnalités des couches sont globalement les mêmes. Tous deux supposent également l’utilisation de la technologie de paquets, par opposition à la commutation de circuits de la téléphonie traditionnelle. La commutation de circuits est une technique qui permet de relier, à la demande, deux ou plusieurs utilisateurs, qui auront l’usage exclusif de la liaison pendant la durée de la communication. A propos de différences, on peut remarquer la chose suivante : les fonctionnements des différentes couches ne sont pas semblables d’un modèle à un autre, même si la dénomination est identique. Ensuite, une autre différence est liée au mode de connexion: orienté connexion ou sans connexion. Certes, les deux modes de connexion existent dans les deux modèles mais à des niveaux de couches différents. Pour le modèle OSI au niveau de la couche transport, seul le mode orienté connexion est disponible, mais au niveau de la couche réseau, nous pouvons avoir soit du mode orienté connexion ou du mode sans connexion. En revanche dans le modèle TCP/IP, les deux modes sont disponibles au niveau de la couche transport et la couche Internet ne dispose que du mode sans connexion. Le modèle TCP/IP a donc cet avantage par rapport au modèle OSI : les applications (qui utilisent directement la couche transport) ont véritablement le choix entre les deux modes de connexion. De plus, TCP/IP intègre la couche présentation et la couche session dans sa couche application et les couches physiques et liaison de données OSI au sein d’une seule couche : la couche accès réseau. Enfin, TCP/IP semble plus simple, car il comporte moins de couches, ce qui fait sa réputation au niveau des architectures réseaux. On classe généralement les protocoles en deux catégories selon le niveau de contrôle des données que l’on désire: Les protocoles orientés connexion: Il s’agit des protocoles opérant un contrôle de transmission des données pendant une communication établie entre deux machines. Dans un tel schéma, la machine réceptrice envoie des accusés de réception lors de la communication, ainsi la machine émettrice est garante de la validité des données qu’elle envoie. Les données sont ainsi envoyées sous forme de flot TCP : TCP qui est un protocole orienté connexion.

Les protocoles non orientés connexion: Il s’agit d’un mode de communication dans lequel la machine émettrice envoie des données sans prévenir la machine réceptrice, et la machine réceptrice reçoit les données sans envoyer d’avis de réception à la première. Les données sont ainsi envoyées sous forme de blocs (datagrammes). UDP est un protocole non orienté connexion.