Sommaire
Comprendre le modèle OSI, le rôle de chacune des 7 couches, les protocoles associés et l'encapsulation des données.
🎯 Objectifs de la fiche
- Présentation du modèle OSI — Origine, rôle, comparaison avec TCP/IP
- Les 7 couches et leurs rôles — De la couche physique à la couche application
- Protocoles par couche — Ethernet, IP, TCP, HTTP et les autres
- Encapsulation et décapsulation — Comment les données traversent les couches
- Équipements réseau et couches OSI — Switch, routeur, pare-feu, à quelle couche ?
Prérequis
Aucun prérequis — cette fiche présente les bases théoriques indispensables pour comprendre le fonctionnement des réseaux.
1. Présentation du modèle OSI
Le modèle OSI (Open Systems Interconnection) est un cadre de référence créé par l'ISO en 1984 pour standardiser les communications entre systèmes informatiques. Il découpe les communications réseau en 7 couches indépendantes, chacune ayant un rôle précis.
2. Les 7 couches OSI
| N° | Nom | Rôle | PDU | Exemples de protocoles |
|---|---|---|---|---|
| 7 | Application | Interface avec l'utilisateur final, services réseau | Données | HTTP, HTTPS, FTP, SMTP, DNS, SSH, Telnet |
| 6 | Présentation | Encodage, chiffrement, compression des données | Données | SSL/TLS, JPEG, MPEG, ASCII, UTF-8 |
| 5 | Session | Gestion des sessions de communication (ouverture/fermeture) | Données | NetBIOS, RPC, PPTP, SMB |
| 4 | Transport | Transport fiable (TCP) ou rapide (UDP), ports | Segment | TCP, UDP, SCTP |
| 3 | Réseau | Adressage IP, routage entre réseaux | Paquet | IP (IPv4/IPv6), ICMP, OSPF, BGP, RIP |
| 2 | Liaison | Adressage MAC, accès au medium, détection d'erreurs | Trame | Ethernet, Wi-Fi (802.11), ARP, PPP, VLAN |
| 1 | Physique | Transmission des bits sur le support physique | Bit | RJ45, fibre optique, Wi-Fi (signal), USB |
3. Détail des couches importantes
Couche 1 — Physique
Transmet les bits bruts sur le support physique (câble, fibre, ondes radio). Elle définit les connecteurs, les niveaux de tension, les fréquences. À ce niveau, on parle de bits (0 et 1), pas encore de données structurées.
Couche 2 — Liaison de données
Gère l'accès au medium et l'adressage physique (adresses MAC sur 48 bits). Le protocole Ethernet domine les réseaux locaux. Les switches opèrent à ce niveau. ARP (Address Resolution Protocol) fait la correspondance entre IP et MAC.
Couche 3 — Réseau
Assure l'adressage logique (adresses IP) et le routage des paquets entre réseaux différents. Les routeurs opèrent à ce niveau. ICMP (utilisé par ping) est aussi un protocole de couche 3.
Couche 4 — Transport
Assure le transport de bout en bout entre deux applications (ports TCP/UDP). TCP : connexion fiable, accusés de réception, retransmission en cas de perte. UDP : sans connexion, rapide, pas de garantie de livraison (streaming, DNS, VoIP).
| Critère | TCP | UDP |
|---|---|---|
| Connexion | Oui (handshake 3 voies) | Non (sans connexion) |
| Fiabilité | Oui (accusés de réception) | Non (pas de garantie) |
| Ordre | Oui (séquencement) | Non |
| Vitesse | Plus lent | Plus rapide |
| Usage | HTTP, SSH, FTP, SMTP | DNS, DHCP, VoIP, streaming |
4. Ports TCP/UDP courants
| Port | Protocole | Service | Couche 4 |
|---|---|---|---|
| 20/21 | FTP | Transfert de fichiers | TCP |
| 22 | SSH | Shell sécurisé | TCP |
| 23 | Telnet | Shell non sécurisé (obsolète) | TCP |
| 25 | SMTP | Envoi d'emails | TCP |
| 53 | DNS | Résolution de noms | UDP (TCP pour AXFR) |
| 67/68 | DHCP | Attribution d'adresses IP | UDP |
| 80 | HTTP | Web non chiffré | TCP |
| 110 | POP3 | Réception d'emails | TCP |
| 143 | IMAP | Réception d'emails (synchronisé) | TCP |
| 443 | HTTPS | Web chiffré (TLS) | TCP |
| 3389 | RDP | Bureau à distance Windows | TCP |
5. Encapsulation des données
Quand une application envoie des données, chaque couche ajoute un en-tête (header) contenant ses informations. C'est l'encapsulation. À la réception, chaque couche retire son en-tête — c'est la décapsulation.
Données HTTP (couche 7) ↓ + en-tête TCP (port source/dest) → Segment ↓ + en-tête IP (adresse source/dest) → Paquet ↓ + en-tête Ethernet (adresse MAC + CRC) → Trame ↓ transmission en bits sur le câble → Bits
6. Équipements réseau et couches OSI
| Équipement | Couche OSI | Rôle |
|---|---|---|
| Hub | C1 — Physique | Répète les signaux électriques sur tous les ports (obsolète) |
| Switch | C2 — Liaison | Commute les trames selon les adresses MAC |
| Switch L3 | C2 + C3 | Switch avec capacités de routage IP |
| Routeur | C3 — Réseau | Route les paquets IP entre réseaux |
| Pare-feu | C3 à C7 | Filtre le trafic (IP, ports, contenu applicatif) |
| Proxy | C7 — Application | Intermédiaire pour les requêtes applicatives |
| Point d'accès | C1 + C2 | Convertit entre réseau filaire et Wi-Fi |
À quelle couche OSI opère un switch standard ?
✅ Réponse : Couche 2 — Liaison
Quel protocole de couche 4 garantit la fiabilité de la transmission ?
✅ Réponse : TCP
Sur quel port TCP fonctionne HTTPS ?
✅ Réponse : 443
Quel est le rôle de la couche 3 (Réseau) ?
✅ Réponse : Adressage IP et routage entre réseaux
Qu'est-ce que l'encapsulation dans le modèle OSI ?
✅ Réponse : L'ajout d'un en-tête par chaque couche lors de l'envoi
- Modèle OSI — Wikipedia — https://fr.wikipedia.org/wiki/Mod%C3%A8le_OSI
- Protocoles réseau par couche
- Capture Wireshark et couches OSI