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Modèles OSI et TCP/IP COURS Page 1 / 12 2 NDE BAC PRO SEN TR LYCÉE SAINT JOSEPH VANNES 1. Internet (rappel). Cette première partie a pour objectif de rappeler le fonctionnement d’une connexion vers un site web, que ce site soit installé sur un réseau local ou, plus généralement, sur Internet. 1.1. Aspect physique du réseau Internet. Les communications entre ordinateurs utilisent comme support physique du câble en cuivre, de la fibre optique ou l’air, dans le cas de réseaux sans fil. Ces supports de transmissions sont organisés sous la forme d’un gigantesque réseau ou plus précisément, sous la forme de réseaux de réseaux. Il existe des réseaux locaux, lesquels sont reliés pour former des réseaux régionaux puis nationaux. Enfin, des points de convergence mettent en relation ces différents réseaux nationaux, qu’ils soient publics ou privés. Différentes liaisons sont empruntées par l’Internet. Nous avons : Les liaisons terrestres qui acheminent aussi bien de l’Internet que du téléphone, Les liaisons sous-marines qui traversent les mers et océan, Les liaisons satellites venues au secours des liaisons sous-marines qu’Internet partage avec le téléphone et la télévision, Les liaisons locales mises en place par des professionnels ou les fournisseurs d’accès.

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1. Internet (rappel).

Cette première partie a pour objectif de rappeler le fonctionnement d’une connexion vers un site web,

que ce site soit installé sur un réseau local ou, plus généralement, sur Internet.

1.1. Aspect physique du réseau Internet.

Les communications entre ordinateurs utilisent comme support physique du câble en cuivre, de la

fibre optique ou l’air, dans le cas de réseaux sans fil. Ces supports de transmissions sont organisés sous

la forme d’un gigantesque réseau ou plus précisément, sous la forme de réseaux de réseaux.

Il existe des réseaux locaux, lesquels sont reliés pour former des réseaux régionaux puis nationaux.

Enfin, des points de convergence mettent en relation ces différents réseaux nationaux, qu’ils soient

publics ou privés.

Différentes liaisons sont empruntées par l’Internet. Nous avons :

Les liaisons terrestres qui acheminent aussi bien de l’Internet que du téléphone,

Les liaisons sous-marines qui traversent les mers et océan,

Les liaisons satellites venues au secours des liaisons sous-marines qu’Internet partage avec le

téléphone et la télévision,

Les liaisons locales mises en place par des professionnels ou les fournisseurs d’accès.

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1.2. Le fonctionnement d’Internet.

En tant qu’utilisateurs, nous n’avons qu’une vue très partielle du fonctionnement d’Internet. Pourtant,

la compréhension du mécanisme d’une connexion est essentielle à la maitrise du fonctionnement d’un

réseau, fut-il de petite taille.

Vidéo Netexpress : le parcours d’une connexion.

1.3. Les différents acteurs du réseau.

L’utilisateur : Identifié par une adresse IP unique, il utilise des logiciels de navigation,

de téléchargement, de messagerie, …

Le fournisseur d’accès : Il établit la connexion entre l’utilisateur et le réseau au niveau du central

téléphonique via un appareil nommé DSLAM.

Il fournit une adresse IP unique à l’utilisateur.

Il autorise la connexion au réseau Internet moyennant un abonnement.

Le Serveur DNS : Il établit la correspondance entre une adresse IP et un nom de domaine.

Le service DNS est souvent fournit par le fournisseur d’accès. S’il ne

connait pas la réponse, il transmet la requête à un autre serveur.

Le routeur : Il transmet l’information en utilisant la route la plus efficace (pas

forcément la plus courte).

Les serveurs Internet : Identifiés par une adresse unique, il propose un service (consultation de

pages web, téléchargement ftp, chat, envoi et réception de courrier, …).

Ils sont disséminés partout dans le monde.

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1.4. Le parcours d’une connexion.

L’utilisateur demande à consulter le site le navigateur demande au serveur www.bidule.com DNS l’adresse IP du site www.bidule.com Le serveur DNS lui répond

Le navigateur connait maintenant l’adresse Le serveur www.bidule.com reçoit la du site. Il le contacte et lui demande demande et prépare l’envoi : découpage sa page web (car il s’agit d’un www) et étiquetage des paquets.

Les paquets sont expédiés puis acheminés L’ordinateur reçoit les paquets, les par les routeurs. Ils n’empruntent pas réassemble et affiche la page web forcément le même chemin demandée

Remarque : la consultation d’un site dans un réseau local fonctionne sur le même principe. La différence est que le serveur DNS est local (Windows 2003 server ou autre)

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1.5. Notion de socket.

Pour pouvoir communiquer entre eux, les

ordinateurs utilisent une adresse IP unique.

Cette adresse permet d’envoyer et recevoir des

paquets de données d'un ordinateur à l'autre.

Imaginons maintenant que nous ayons

plusieurs programmes qui fonctionnent en

même temps sur le même ordinateur :

- un navigateur

- un logiciel d'email

- un logiciel pour écouter la radio sur Internet.

Si l'ordinateur reçoit un paquet IP, comment

savoir à quel logiciel donner ce paquet IP ?

En fait, à chaque logiciel correspond un

numéro unique appelé port. Ce numéro est

transmis en même temps que l’adresse IP. Les

données reçues sont alors transmises au « bon »

logiciel.

Un ordinateur possède 65535 ports. Les 1000 premiers sont réservés (http :80, ftp : 21, etc).

Le couple Adresse IP – n° de port est appelé socket

Une communication entre un ordinateur et un serveur Web peut s’illustrer come suit :

Le port source (ici, 1057) est choisit parmi ceux non utilisés. Le port de destination est celui du

serveur à atteindre (ici, 80 car serveur Web).

Démonstration : analyse des trames transmises lors de l’établissement d’une connexion

Illustration : www.sebsauvage.net

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2. Notion de protocole.

2.1. Un protocole, kezako ?

Une définition du terme « protocole » est la suivante :

Description des formats de messages et règles selon

lesquelles deux ordinateurs échangeront des données.

Concrètement, cela permet, par exemple :

- L’envoi d’un message avec Outlook Express et sa lecture avec Thunderbird car le format (codage)

du message est le même pour les deux logiciels.

- L’envoi des données par une carte réseau IBM sur un PC et la réception des données par une carte

réseau 3COM sur un Macintosh car la façon d’ordonner les informations à transmettre est la

même pour les deux cartes.

- L’envoi d’un message d’un ordinateur à un autre situé à des milliers de km car ils possèdent tous les

deux une adresse IP compatible (ils utilisent et respectent le protocole IP).

2.2. Quelques protocoles.

Dans les réseaux actuels, dont Internet, les communications utilisent et respectent un certain nombre

de protocoles, parmi lesquels on peut citer :

Protocoles Utilisation

IP

ARP, DNS

HTTP, HTTPS

FTP

TCP, UDP

ICMP

RIP, OSPF

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Protocoles (suite)

SMTP, POP

TELNET, SSH

DHCP

Autres

2.3. Le protocole TCP/IP

TCP/IP est en réalité une suite de protocoles. Cette appellation provient des noms des deux principaux

protocoles de la suite, c'est-à-dire TCP et IP. La raison principale qui a rendu ces protocoles

incontournables est la diffusion d'Internet qui repose énormément sur eux.

3. Le modèle TCP/IP.

TCP/IP représente l'ensemble des règles de communication sur internet et se base sur la notion adressage

IP, c'est-à-dire le fait de fournir une adresse IP à chaque machine du réseau afin de pouvoir acheminer des

données. La suite TCP/IP permet :

- Le fractionnement des données en paquets.

- L'utilisation d'un système d'adresses (IP).

- L'acheminement des données sur le réseau (routage).

- La détection et la correction des erreurs de transmission.

Afin de pouvoir appliquer le modèle TCP/IP à n'importe quelles machines, logiciels et matériels, le

système de protocoles TCP/IP a été décomposé en plusieurs modules effectuant chacun une tâche

précise. De plus, ces modules effectuent ces tâches les uns après les autres dans un ordre précis, on a

donc un système stratifié, c'est la raison pour laquelle on parle de modèle en couches.

Chaque couche a une tâche précise.

Une fois cette tâche effectuée, elle transmet

l’information à la couche voisine

- Au-dessus lors d’une réception

- Au-dessous lors d’une émission

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3.1. Exemple simplifié du fonctionnement par « couches » dans le modèle TPC/IP.

Un utilisateur veut envoyer un message (mail) conformément au schéma ci-dessous.

Couche

Application

Repérage de l’application Codage du contenu

Lecture du contenu par Outlook

Express et affichage à l’écran

Couche

Transport

Découpage en segments

numérotation de ces segments indication des ports source et destination

Suppression des n° de ports et

transmission au logiciel concerné

(repéré par le n° du port de

Destination)

Réassemblage des segments

Couche

Internet

Découpage (si nécessaire) en paquets Identification (IP Src et Dest)

Suppression des IP.

Vérification que l’IP Destination est la

bonne

Réassemblage des paquets (si

nécessaire)

Couche

Accès

Réseau

Ajout des adresses MAC par la carte réseau Ajout d’un ode de détection d’erreur (CRC) à la fin

puis expédition des trames sur le câble (ou

fibre/wifi)

Suppression des adresses MAC et

transmission à la couche supérieure

Réception des trames, vérification par

la carte réseau que l’@MAC

Destinataire est bien la sienne

Vérification de la validité des données

(CRC)

Type de message :

Courrier

électronique

« Bonjour, voici une photo »

Typ

e

de mes

sag

e :

Co

urr

ier

élec

tro

niq

ue

« Bonjo

ur, voici

une photo »

Port Src

1067

Port Dest

25

1

Type de

message :

Cou

rrier

élect

roni

que

Port Src

1067

Port Dest

25

2

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C

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« Bonj

our, voi

ci

une pho

to »

Port

Src

106

7

Port

Dest

25

1

IP Dest IP Src

Typ

e de

m

essa

ge

:

C

o

ur

ri

er

él

ec

tr

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ni

q

ue

Port Src

106

7

Port

Dest

25

2

IP Dest IP Src

0101001010010101111101000.......

1111100010100010100100010.......

T

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IP

Dest

IP

Src

MAC

Src

MAC

Dest C

R

C

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3.2. En-tête, en-queue.

Le schéma du paragraphe précédent montre que chaque couche ajoute des informations à celles

fournies par la couche précédente. Ce schéma était simplifié car en réalité, chaque couche ajoute un

grand nombre d’informations en plus des adresses, n° de ports.

Ces informations sont appelées en-tête si elles sont rajoutées devant ou en-queue si elles sont

ajoutées à la fin.

3.3. Encapsulation.

Les informations d’une couche sont « insérées » dans la couche voisine, en tant que « Données ». Ce

phénomène se répète de couche en couche comme l’illustre le schéma ci-dessous.

Ce phénomène est appelé : Encapsulation

Couche Application

Couche Transport

Couche Internet

Couche Accès Réseau

Remarque : A la réception, il se produit le phénomène inverse : la décapsulation.

Type de message :

Courrier

électronique

« Bonjour, voici une photo »

Port Src

1067

Port Dest

25

2

Autres

infos

Données

IP

Dest

IP

Src

Autres

infos Données

C

R

C

MAC Src MAC Dest Autres

infos

Données

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3.4. Placement des protocoles dans le modèle.

Chaque protocole intervient à un certain niveau dans l’émission des données. Il est placé dans le

niveau correspondant dans le modèle TCP/IP, selon le schéma ci-dessous.

Modèle TCP/IP Quelques protocoles associés Données

5 Application FTP HTTP Telnet DNS SMTP, POP Message

4 Transport TCP UDP Paquet

3 Internet

ICMP Datagrammes

ARP IP

2 Interface Réseau Ethernet 802 ARPANET X25 Trames

1 Matériel

4. Modèle OSI.

Il existe d’autres modèles décrivant la transmission de l’information. Parmi ceux-ci, il en existe un,

concurrent du modèle TCP/IP et plus détaillé : c’est le modèle OSI.

Le principe de fonctionnement est exactement le même que celui observé précédemment (rôle de

chaque couche, encapsulation).

Couches Description

7

Couches

hautes

Application

est chargé de l'exécution de l'application et de son dialogue avec

la couche 7 du destinataire en ce qui concerne le type ou la

signification des informations à échanger (transfert de fichiers,

interrogation de base de données,...)

6 Présentation

met en forme les informations échangées pour les rendre

compatibles avec l'application destinatrice, dans le cas d'un

dialogue entre systèmes hétérogènes.

5 Session

assure l'ouverture et la fermeture des sessions (des

communications) entre usagers, définit les règles d'organisation

et de synchronisation du dialogue entre les abonnés.

4

Couches

basses

Transport

responsable du contrôle du transfert des informations de bout en

bout, réalise le découpage des messages en paquets pour le

compte de la couche réseau ou le réassemblage des paquets en

messages pour les couches supérieures.

N°PORT

3 Réseau

assure le cheminement ou le routage des données groupées en

paquets à travers le réseau.

@IP

2 Liaison

assure un service de transport des trames sur la ligne et dispose

de moyens de détection et de correction d'erreurs

@MAC

1 Physique

réalise le transfert physique des éléments binaires constitutifs des

trames sur le support suivant des caractéristiques physiques,

électriques et mécaniques définies par des normes.

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5. Comparaison OSI – TCP/IP

Les deux modèles étudiés ont un certain nombre de point communs et on peut établir un parallèle

entre les deux :

Plus de détail (protocoles associés, matériels, …) en annexe.

6. Transmission de l'information :

Le modèle choisi, OSI ou autre doit permettre à deux machines (ou plus) de communiquer sans

interférences. Il existe différents types de matériels permettant l'interconnexion des machines.

Lors d'un échange entre deux machines, les informations sont traitées par ces différents matériels.

Bien évidemment, pour fonctionner correctement, il faut que les machines parlent le même

langage c'est à dire utilisent les mêmes protocoles. Les échanges s'effectuent évidemment par

encapsulation et décapsulation des messages.

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Couche 1

Machine A

Couche 7

Couche 6

Couche 5

Couche 4

Couche 3

Couche 2

Couche 1

Machine B

Couche 7

Couche 6

Couche 5

Couche 4

Couche 3

Couche 2

Couche 1

Répéteur

Machine A

Couche 7

Couche 6

Couche 5

Couche 4

Couche 3

Couche 2

Couche 1

Machine B

Couche 7

Couche 6

Couche 5

Couche 4

Couche 3

Couche 2

Couche 1

Pont

Couche 1

Couche 2

A/ transmission entre deux machines d'un même réseau: cas d'un Hub (Répéteur)

Le hub se contente de réémettre l’information reçue. Il ne s’intéresse absolument pas au contenu de

l’information transmise.

B/ transmission entre deux machines d'un même réseau sur deux segments distincts: cas d'un Switch (ou

Pont)

Le switch oriente les données vers le bon destinataire. Il faut donc qu’il obtienne son adresse MAC. Pour

cela, il décode les informations reçues afin de lire l’adresse MAC du destinataire. On dit qu’il travaille au

niveau 2 du modèle OSI car c’est à ce niveau qu’apparait l’adresse MAC.

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Couche 1

Machine A

Couche 7

Couche 6

Couche 5

Couche 4

Couche 3

Couche 2

Couche 1

Machine B

Couche 7

Couche 6

Couche 5

Couche 4

Couche 3

Couche 2

Couche 1

Routeur

Couche 2

Couche 3

C/ transmission entre deux machines de deux réseaux distincts: cas d'un Routeur

Afin d’acheminer les données, le routeur doit connaitre l’adresse IP du destinataire. Il travaille au niveau 3

du modèle OSI car il doit décoder les informations des couches 1, 2 et 3 avant de pouvoir « lire » l’adresse

du destinataire.

D/ transmission entre deux machines en traversant plusieurs routeurs (cas d’Internet).

On s'aperçoit ici que le choix du matériel mis en œuvre pour l'interconnexion des machines est très

important pour la compréhension des échanges, mais aussi pour la définition de la structure du ou

des réseaux. Il est aussi tout à fait possible de changer les protocoles d'un même niveau entre les

deux cotés d'un matériel d'interconnexion.