Lycée Diderot – BTS I.R.I.S

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G.VALET N o v 2010

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NOTIONS FONDAMENTALES SUR LES RÉSEAUX CHAP. 2

MODÈLES OSI ET TCP/IP

1

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en Informatique et réseaux

Modèle OSI Modèle TCP/IP

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Notions fondamentales sur les réseaux – Chap 2 : Les modèles OSI et TCP/IP

Démonstration

Devant la diversité des matériels, des logiciels et des interfaces, il a fallu trouver un modèle

Couvrant tous les aspects de la communication en réseau

Modèle universel sur lequel s’appuierait les développeurs et fabricants de matériel réseau

Le principe : décomposer en plusieurs couches

Chaque couche ayant un rôle bien défini

Chaque couche servant de support à la couche supérieure

Exemple d’un modèle utilisé dans les systèmes d’exploitation

LE BESOIN D’UN MODÈLE

2

Couche Logicielle

Couche OS

BIOS

Couche Matérielle

Représente tous les

éléments matériels

(Disque, périphériques, …)

Joue le rôle d’interface entre

le système d’exploitation et

les périphériques

L’OS, grâce aux pilotes

fournit une couche

d’abstraction aux logiciels

Les logiciels n’ont pas

besoin de connaître chaque

périphérique pour l’utiliser

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Démonstration

Modèle à 7 couches finalisé en 1994

Normalisé par l’ISO ( ISO 7498)

« Open System Interconnexion » : Interconnexion de systèmes ouverts

Utilisé pour modéliser toute communication entre ordinateurs

3

LE MODÈLE OSI

I l y a 2 catégories de couches

Les 4 couches inférieures :

Couches bas-niveau fournies en

général par le système

d’exploitation et les

périphériques matériels

Les 3 couches supérieurs :

Orientées application, elles sont

réalisées à l’aide de

bibliothèques ou de programmes

(logiciels) spécifiques

7

6

5

4

3

2

1

Applications +

bibliothèques

OS + Périphériques

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Démonstration

Tout apprentissage sur les réseaux passent par la connaissance du modèle OSI

Ennuyeux car trop théorique ?

Il y a peu d’applications de ces modèles dans la vie réelle ?

Il n’est pas nécessaires de connaître le modèle pour réussir dans les réseaux ?

Bien évidemment, tout cela est faux

Ces modèles permettent de comprendre à quel niveau est fourni tel service

Ils permettent de comparer des technologies entre elles et de mettre en évidence les avantages et inconvénients

De nos jours, Il est très rare de ne pas trouver une référence au modèle OSI dans une documentation technique

Exemple : Commutateur de niveau 3 (L3) signifie que ce commutateur est capable de fournir un service de niveau 3

4

POURQUOI EST-CE SI IMPORTANT ?

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Démonstration

Chaque couche fournit à la couche supérieure un service

La couche de niveau N :

Utilise les services de la couche N-1

Fournit un service à la couche N+1

5

PRINCIPE

N+1

N

N-1

La couche N est comme un « sous traitant »

pour la couche N+1

Les couches s’appuient sur le travail

réalisé par les couches inférieures en toute

transparence

Cela beaucoup plus facile, le travail sur une

couche donnée

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Démonstration

Le modèle est organisé en 7 couches

6

LES 7 COUCHES

Application

Présentation

Session

Transport

Réseau

Liaison

Physique

7

6

5

4

3

2

1

Fournit un point d’accès aux services réseaux. Le modèle ne donne aucune spécification à cette couche

Chargée du codage et de la conversion des données applicatives transmises

Gère la synchronisation des échanges et des transactions par ouverture ou fermeture de session

Gère les communications de bout en bout entre processus

Gère les communications de proche en proche à travers des réseaux physiques différents

Gère les communication entre 2 hôtes reliés directement par un support physique.

Chargée de transmettre les données à envoyer sur le support physique. Service limité à l’envoi d’un bit

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Démonstration

7

OSI À L’ŒUVRE

Fonctionnement des couches

Réseau

LogicielEt matériel

Utilisateur

Application

Présentation

Session

Transport

Réseau

Liaison

Physique

L’utilisateur

provoque la création

de la

communication

1 Les logiciels

convertissent les

données au format

numérique

2

Les services de la couche

application sont sollicités.

Le transfert des données

est démarré 3

Chaque couche transfère

les données aux couches

inférieures 4

Les données sont

transmises sur le support

5

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Démonstration

Exemple d’une communication entre 2 nœuds d’un réseau

Equipement intermédiaire

(Routeur)

Equipement intermédiaire(Commutateur)

Application

Présentation

Session

Transport

Réseau

Liaison

Physique

Nœud émetteur

Liaison

Physique

Réseau

Liaison

Physique

Application

Présentation

Session

Transport

Réseau

Liaison

Physique

Nœud récepteur

8

VOYAGE ENTRE LES COUCHES

La couche physique

transmet sur le support

L’émetteur

prépare la

transmission

Les équipements intermédiaires

traitent les données et les

expédient sur le support

Le récepteur traite les données

reçues afin de les fournir à la

bonne application

L’application reçoit les données.

Toutes les informations propres à

chaque couche ont été supprimées

1

2

3 4

5

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Démonstration

Chaque couche fournit un ou plusieurs services

Ces services sont assurés grâce à un protocole

Chaque protocole est organisé autour de 2 éléments

principaux :

Les entêtes : Informations nécessaires au bon fonctionnement du

protocole

Les données : Destinées à être transmises à la couche supérieure

Exemple du protocole IP

9

COUCHES ET PROTOCOLES

Version4 bits

Adresse IP source Adresse IP dest32 bits 32 bits

Données

Entêtes Données En-queue L’ensemble entête + données

+ en-queue est un PDU

(Protocol Data Unit)

Entêtes IP Données

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Démonstration

Dans une communication entre 2 nœuds, chaque couche

homologue s’échange des données

10

ECHANGES ENTRE COUCHES HOMOLOGUES

Echanges entre couches homologues

NŒUD BNŒUD A

Application

Présentation

Session

Transport

Réseau

Liaison

Physique

Application

Présentation

Session

Transport

Réseau

Liaison

Physique

Liaison virtuelle

SUPPORT DE TRANSMISSION

La couche

Transport

communique

avec son

homologue

sur le nœud B

Tout passe par le

support physique

bien entendu

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Démonstration

I l s’agit pour chaque couche de définir la forme des « entête +

données » échangée avec la couche homologue

Chaque couche possède son PDU

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UNITÉ DE DONNÉES DE PROTOCOLE

PDU et couches OSI

Dépend du protocole utilisé

Segment ou Message

Paquet

Trame

Bit

Application

Présentation

Session

Transport

Réseau

Liaison

Physique Un bit à 0 ou à 1 tout simplement

Une trame est une suite organisée de bits

échangés entre nœuds du même réseau

Les paquets sont échangés entre des routeurs

avant d’arriver à destination

Les messages permettent de contrôler le flux

de données entre 2 nœuds finaux

Chaque application utilise sa propre

terminologie concernant le PDU. Par exemple,

le protocole FTP s’échange des « commandes ».

Pour HTTP, il s’agit plutôt de

« requêtes/réponses »

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Démonstration

Principe de l’encapsulation

SUPPORT DE TRANSMISSION

Application

Présentation

Session

Transport

Réseau

Liaison

Physique

Application

Présentation

Session

Transport

Réseau

Liaison

Physique

Nœud BNœud A

Chaque couche « encapsule » les données et entêtes des

couches supérieures

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PRINCIPE D’ENCAPSULATION

D2 E2

E3 D3

E4 D4

E5 D5

E6 D6

E7 D7

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Démonstration

Chargée de la transmission effective sur le support

Elle transmet un bit ou un train de bit continu

Elle assure la conversion d’un bit en signaux électriques ou lumineux

Ce travail est réalisé par un circuit électronique spécifique

Ce circuit utilise un codage adapté à la bande passante du support de

transmission

Bien entendu, ce circuit dépend est spécifique au support

Il existe deux catégories de codage

En bande de base

Le signal ne subit pas de transposition de fréquences

Cas d’une interface Ethernet

En large bande

Le signal est transposé par différentes techniques de modulation

Cas du modem ADSL

C’est, en général l ’interface réseau qui gère la couche physique

13

L1 : LA COUCHE PHYSIQUE

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Démonstration

Gère la communication entre 2 nœuds directement connectés par un support physique

Sur un même segment de réseau dans le cas des réseaux LAN

Entre 2 nœuds adjacents pour les réseaux WAN

Les données sont organisées sous forme de trames

Ces trames ne franchissent pas le réseau local

La trame contient une adresse physique

Exemple d’Ethernet : l’adresse MAC

Cette couche gère également le contrôle d’erreurs

Une somme de contrôle (checksum) est utilisée

Exemple de protocoles travaillant sur la couche 2

Ethernet, ATM, 802.11n (Wifi), PPP

Exemple d’équipement travaillant sur la couche 2

Commutateur Ethernet (Switch)

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L2 : LA COUCHE LIAISON DE DONNÉES

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Démonstration

Gère les communications de proche en proche

C’est la 1ère couche concernée par les communications inter -réseaux

Cette couche est chargée de construire une communication de bout

en bout en utilisant les équipements voisins

Elle réalise :

Le routage : Détermine un chemin vers la destination

Le relayage : Transmet les paquets vers l’équipement suivant

Le contrôle de flux : prise en compte de la congestion réseau

Utilise l’adresse logique

Adresse IP (ipv4 et ipv6)

Exemples de protocoles : IP, ICMP, IPX, ARP, IGMP

Exemple d’équipement :

Le routeur

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L3:LA COUCHE RÉSEAU

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Démonstration

Elle gère les communications de bout en bout entre processus

distants

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L4 : LA COUCHE TRANSPORT

Communication inter-processus

Nœud A Nœud B

Nœud C

Processus(Client Web) Processus

(Serveur Web)

Port

Port

Supportde transmission

Processus(Serveur mail)

Port

Processus(Client mail)

PortProcessus(Client FTP)

Port

Processus(Serveur FTP)

Port

Le processus dialogue

avec le processus distant

et demande une page web

Le processus dialogue

avec le processus distant

et demande à lire les

nouveau courriels

Le processus dialogue

avec le processus distant

et demande le

téléchargement d’un

fichier

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Démonstration

Connexion entre processus

Multiplexage proposant plusieurs terminaisons sur un même nœud grâce au port

Segmentation et réordonnencement des données

Rappel : Le PDU est le segment ou message

Contrôle de flux

La vitesse de transmission peut être gérée en fonction des capacités hétérogènes de réception/transmission des nœuds impliqués

Deux modes :

Le mode orienté connexion

Priorité est donnée à l’intégrité des données

Le mode non orienté connexion

Priorité est donné à la rapidité de transmission

Exemples de protocoles :

TCP, UDP, SCTP, FCP

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L4 : RÔLES DE LA COUCHE TRANSPORT

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Démonstration

Elle est chargée de l’ouverture, du maintien et de la fermeture

d’une session entre processus

Elle est donc fortement liée aux notions suivantes :

Authentification :

Exemple : Ouverture de session avec login/mot de passe

Permissions :

Exemple : Droits accordés à l’utilisateur pendant la session

Restauration de session :

Exemple : L’utilisateur retrouve ses droits si la connexion est interrompue

Elle assure aussi la communication multipoint

Typiquement : Visio-conférence, téléphonie

Exemple de protocoles:

SSH, SIP, L2TP, PPTP

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L5 : LA COUCHE SESSION

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Chargée du codage des données applicatives

Les couches 1 à 5 ne se préoccupent pas de la signification des

octets qu’elles transportent

La couche 6 prépare ces données pour la couche applicative

Exemple : Encodage de caractères (UTF -8, ISO …)

Chargée aussi de la sérialisation de structures complexes

sous forme d’une suite d’octets

Exemple : XML

A l’occasion, L6 peut aussi réaliser du cryptage ou de la

compression

Exemple de protocoles :

ASCII, Unicode, MIME, HTML

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L6 : LA COUCHE PRÉSENTATION

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Démonstration

L7 est considérée comme le point d’accès réseau de toute

application

Le modèle OSI n’a pas pour rôle de spécifier de règles à ce

niveau

I l existe une multitude d’applications si bien qu’il est

impossible d’être exhaustif

Quelques exemples de protocoles :

DNS : Domain Name System

DHCP : Dynamic Host configuration Protocol

HTTP : HyperText Transfer Protocol

IMAP : Internet Message Access Protocol

RTP : Real-time Transfer Protocol

…

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L7 : LA COUCHE APPLICATION

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Démonstration

Modèle basé sur 4 couches seulement

S’inspire d’une approche plus pragmatique

Conçu pour modéliser le réseau Internet

TCP/IP représente une pile de protocoles à l’usage d’Internet

Les 4 couches sont :

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LE MODÈLE TCP/IP

Modèle TCP/IP

Application

Transport

Internet

Accès au réseau

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Démonstration

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COMPARAISON OSI, TCP/IP

Comparaison OSI – TCP/IP

Application

Transport

Internet

Accès au réseau

Application

Présentation

Session

Transport

Réseau

Liaison

Physique

OSI TCP/IP

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Démonstration

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DÉMONSTRATION - WIRESHARK