Modèle OSI
Lorsqu’on envoie des données sur un réseau, une série de transformations, d’encodages et d’actions sont nécessaires pour que les données voyagent d’un appareil à un autre. Le modèle OSI (Open Systems Interconnection) permet de diviser ce processus complexe en étapes logiques, appelées couches, chacune ayant un rôle précis.
Avantages du modèle OSI
- Facilite la conception et la compréhension des réseaux.
- Permet l’interopérabilité entre des fabricants différents.
- Organise les protocoles et les responsabilités.
Vue d’ensemble des 7 couches
Source : Wikipedia
Détail couche par couche
Couche 1 – Physique (Physical Layer)
Rôle :
Transmet les bits bruts (0 et 1) sur un support physique : câble, fibre optique, ondes radio…
Fonctions :
- Définition des signaux électriques, optiques ou radio.
- Synchronisation des bits.
- Connecteurs et câblage.
Exemples :
- Câble Ethernet (RJ45)
- Fibre optique
- Wi-Fi (au niveau de la modulation)
- Bluetooth
Ce que voit un programmeur ? Pas grand-chose. Cette couche est totalement gérée par le matériel.
Couche 2 – Liaison de données (Data Link Layer)
Rôle :
Permet la communication locale entre deux machines connectées au même réseau physique.
Fonctions :
- Découpe les données en trames (frames en anglais).
- Attribution et vérification de l’adresse MAC (Media Access Control, unique pour chaque appareil).
- Détection d’erreurs.
Exemples de protocoles :
- Ethernet
- Wi-Fi (IEEE 802.11)
Adresse MAC :
- Unique par carte réseau (ex:
00:1A:2B:3C:4D:5E) - Gravée en dur dans le matériel
Appareils :
- Switch
- Carte réseau (NIC)
Ce que voit un programmeur ? Adresse MAC, trames (frames), configuration réseau locale, parfois manipulation de paquets au niveau Ethernet (ex : Wireshark, Scapy).
Couche 3 – Réseau (Network Layer)
Rôle :
Assure le routage des paquets d’un réseau à un autre (interconnexion des réseaux).
Fonctions :
- Attribution des adresses IP (Internet Protocol).
- Routage entre les sous-réseaux.
- Fragmentation de paquets.
Exemples de protocoles :
- IP (Internet Protocol)
- ICMP (utilisé par
ping) - ARP (traduction IP ↔ MAC)
Appareils :
- Routeurs
Ce que voit un programmeur ? Adresse IP, sous-réseau, ping, communication via sockets (IP/port).
Couche 4 – Transport (Transport Layer)
Rôle :
Assure le transport fiable ou non des données entre deux machines.
Fonctions :
- Segmentation et réassemblage.
- Contrôle d’erreurs.
- Contrôle de flux.
Protocoles principaux :
- TCP (Transmission Control Protocol)
- Fiable, avec accusé de réception.
- Ex : HTTP, FTP, SSH
- UDP (User Datagram Protocol)
- Non fiable, rapide.
- Ex : DNS, jeux vidéo en ligne, VoIP
Ports :
- Identifient les applications sur une machine (ex: port 80 pour HTTP)
Ce que voit un programmeur ? Manipulation des sockets TCP/UDP, gestion des ports, gestion des erreurs de connexion, timeouts, retransmissions, choix entre fiabilité (TCP) et rapidité (UDP).
Exemples :
- En Python :
socket(AF_INET, SOCK_STREAM)(TCP) curl http://...→ utilise TCP port 80
Couche 5 – Session (Session Layer)
Rôle :
Gère les sessions de communication entre deux machines. Une session est un
lien logique entre deux applications.
Fonctions :
- Ouverture, gestion et fermeture de session.
- Restauration après interruption.
Protocoles exemples :
- NetBIOS
- RPC (Remote Procedure Call)
Remarques :
- Peu visible en tant que telle dans les applications modernes (souvent combinée avec la couche transport).
Couche 6 – Présentation (Presentation Layer)
Rôle :
Assure la traduction, compression et chiffrement des données.
Fonctions :
- Conversion de formats (ex: texte brut ↔ binaire).
- Encodage : ASCII, UTF-8, JPEG
- Chiffrement SSL/TLS.
Exemples concrets :
- HTTPS = HTTP + TLS (couche présentation)
- OpenSSL, GnuTLS
Ce que voit un programmeur ? La couche présentation peut être manipulée
via des librairies comme ssl en Python.
Couche 7 – Application
Rôle :
Fournit des services réseau aux applications utilisateur.
Protocoles :
- HTTP / HTTPS
- FTP
- SMTP / IMAP / POP3
- DNS
Exemples d’applications :
- Navigateurs web
- Clients mail
- Clients FTP
- Clients DNS
Ce que voit un programmeur ? Vous utilisez tous les jours la couche 7 :
fetch(), requests.get(), socket, etc.
Récapitulatif des couches
| N° | Couche | Fonction principale | Exemples de protocoles/appareils |
|---|---|---|---|
| 7 | Application | Interface utilisateur réseau | HTTP, FTP, DNS |
| 6 | Présentation | Traduction, chiffrement, compression | SSL/TLS, ASCII, JPEG |
| 5 | Session | Gestion de sessions/connexions | NetBIOS, RPC |
| 4 | Transport | Transport fiable, segmentation | TCP, UDP |
| 3 | Réseau | Routage et adressage logique | IP, ICMP |
| 2 | Liaison | Communication locale, adresse MAC | Ethernet, Wi-Fi (802.11), PPP |
| 1 | Physique | Transmission de bits sur le support | RJ45, Fibre, Signal radio |
Exemple de voyage d’un message
Imaginons que vous envoyiez un message HTTP à un serveur distant :
- Application (HTTP) → le navigateur prépare la requête.
- Présentation (TLS) → la requête est chiffrée.
- Session → une session sécurisée est ouverte.
- Transport (TCP) → la requête est découpée en segments.
- Réseau (IP) → les segments sont encapsulés dans des paquets IP.
- Liaison (Ethernet) → les paquets sont mis en trames.
- Physique (Câble) → les trames sont converties en signaux électriques.
Le serveur reçoit dans l’ordre inverse : Physique → Liaison → Réseau … jusqu’à Application.
Pour les programmeurs
- La couche Application correspond à vos appels HTTP/HTTPS.
- La couche Transport (TCP/UDP) explique les problèmes de latence, timeout, perte de paquets.
- La couche Réseau vous aide à comprendre l’adressage IP, la connexion entre clients/serveurs.
- Les couches Liaison et Physique sont utiles à connaître pour diagnostiquer les problèmes de réseau local.