TCP/IP vs. OSI : Quelle est la différence entre les deux modèles ?

Quand on parle de commutateurs Ethernet de couche 2 et de couche 3, nous faisons en fait référence aux couches d’un modèle de protocole générique - Interconnexion des Systèmes Ouverts (OSI). Il s’agit d’un terme couramment utilisé pour décrire les communications du réseau. Les communications de données entre différents réseaux ne sont pas possibles s’il n’existe pas de règles communes pour la transmission et la réception des paquets de données. Ces règles sont connues sous le nom de protocoles, parmi lesquels le protocole de contrôle de transmission (TCP) / protocole Internet (IP) est l’un des plus utilisés. Le modèle TCP/IP est couramment utilisé dans la description du réseau et est plus vieux que le modèle OSI. Ils ont tous deux plusieurs couches, quelle est la différence entre eux ?

Couches du modèle de référence OSI

Le modèle OSI est un modèle conceptuel qui caractérise et normalise la façon dont différents composants logiciels et matériels impliqués dans une communication réseau doivent diviser le travail et interagir les uns avec les autres. Il contient sept couches. Vous pouvez voir les noms et fonctions de base de chaque couche dans la figure suivante.

Figure 1 : Les sept couches du modèle OSI

Couche 7 : Couche d'application

La couche application du modèle OSI interagit directement avec les applications logicielles pour fournir des fonctions de communication selon les besoins. Cette couche est la plus proche des utilisateurs finaux. La fonction de la couche d'application consiste généralement à vérifier la disponibilité des partenaires de communication et des ressources pour prendre en charge tout transfert de données. Cette couche définit également des protocoles pour les applications finales, tels que le système de noms de domaine (DNS), le protocole de transfert de fichiers (FTP), le protocole de transfert hypertexte (HTTP), le protocole d'accès aux messages Internet (IMAP), le protocole de bureau de poste (POP), le protocole de transfert de courrier simple (SMTP), le protocole de gestion de réseau simple (SNMP) et Telnet (une émulation de terminal).

Couche 6 : Couche de présentation

La couche de présentation vérifie les données pour s'assurer qu'elles sont compatibles avec les ressources de communication. Elle traduit les données dans un format que la couche d’application et les couches inférieures acceptent. Tout formatage de données ou conversion de code nécessaire est également pris en charge par la sixième couche, comme la conversion d'un fichier de texte codé en EBCDIC (Extended Binary Coded Decimal Interchange Code) en un fichier de texte codé en ASCII (American Standard Code for Information Interchange). Elle fonctionne également pour la compression et le cryptage des données. Par exemple, les appels vidéo seront compressés pendant la transmission afin qu'ils puissent être transmis plus rapidement, et les données seront récupérées du côté récepteur. Pour les données qui ont des exigences de sécurité élevées, telles qu'un message texte contenant votre mot de passe, elles seront cryptées sur cette couche.

Couche 5 : Couche de session

La couche session contrôle les dialogues (connexions) entre les ordinateurs. Elle établit, gère, entretient et, finalement, met fin aux connexions entre l'application locale et l'application distante. Les logiciels de la couche 5 gèrent également les fonctions d'authentification et d'autorisation. Elle vérifie également que les données sont bien fournies. La couche session est généralement appliquée explicitement dans les environnements d'application qui utilisent des appels de procédure à distance.

Couche 4 : Couche transport

La couche transport fournit les fonctions et les moyens de transférer des séquences de données d'une source à un hôte de destination via un ou plusieurs réseaux, tout en conservant les fonctions de qualité de service (QoS) et en assurant la livraison complète des données. L'intégrité des données peut être garantie par la correction des erreurs et des fonctions similaires. Elle peut également assurer une fonction explicite de contrôle des flux. Bien qu'ils ne correspondent pas strictement au modèle OSI, les protocoles TCP et UDP (User Datagram Protocols) sont des protocoles essentiels de la couche 4.

Couche 3 : Couche réseau

La couche réseau gère le routage des paquets via des fonctions d'adressage et de commutation logiques. Un réseau est un support sur lequel de nombreux nœuds peuvent être connectés. Chaque nœud a une adresse. Lorsqu'un nœud a besoin de transférer un message à d'autres nœuds, il peut simplement fournir le contenu du message et l'adresse du nœud de destination, puis le réseau trouvera le moyen de livrer le message au nœud de destination, éventuellement en l'acheminant par d'autres nœuds. Si le message est trop long, le réseau peut le diviser en plusieurs segments au niveau d'un nœud, les envoyer séparément et réassembler les fragments au niveau d'un autre nœud.

Couche 2 : Couche de liaison de données

La couche de liaison de données assure le transfert entre nœuds - un lien entre deux nœuds directement connectés. Elle gère l'encapsulation et la décapsulation des données dans les trames. Elle définit le protocole permettant d'établir et de terminer une connexion entre deux dispositifs physiquement connectés, tel que le protocole point à point (PPP). La couche de liaison de données est généralement divisée en deux sous-couches : la couche de contrôle d'accès aux médias (MAC) et la couche de contrôle de liaison logique (LLC). La couche MAC est chargée de contrôler la façon dont les appareils d'un réseau accèdent à un support et sont autorisés à transmettre des données. La couche LLC est responsable de l'identification et de l'encapsulation des protocoles de la couche réseau, et contrôle la vérification des erreurs et la synchronisation des trames.

Couche 1 : Couche physique

La couche physique définit les spécifications électriques et physiques de la connexion des données. Par exemple, la disposition des broches du connecteur, les tensions de fonctionnement d'un câble électrique, les spécifications des câbles à fibres optiques et la fréquence des appareils sans fil. Elle est responsable de la transmission et de la réception de données brutes non structurées sur un support physique. Le contrôle du débit binaire est effectué au niveau de la couche physique. Il s'agit de la couche des équipements de réseau de bas niveau et n'est jamais concerné par les protocoles ou autres éléments de couche supérieure.

Couches de modèle TCP/IP

Le modèle TCP/IP est également un modèle de référence en couches, mais c'est un modèle à quatre couches. Il est également connu sous le nom de "suite de protocoles Internet”. Il est généralement appelé TCP/IP parce que les protocoles de base sont TCP et IP, mais ce ne sont pas les seules protocoles utilisés dans ce modèle.

Couche d’Application

La couche d’application du modèle TCP/IP permet aux applications la d’accéder aux services des autres couches, et détermine les protocoles que les applications utilisent pour échanger des données. Les protocoles de couche d'application les plus connus sont HTTP, FTP, SMTP, Telnet, DNS, SNMP et Routing Information Protocol (RIP).

Couche de Transport

La couche transport, également connue comme la couche transport hôte-à-hôte, est chargée de fournir à la couche application des services de communication de session et de datagramme. Les protocoles de base de cette couche sont TCP et UDP. TCP fournit un service de communication fiable de dispositif à dispositif et axé sur la connexion. Il est responsable de la séquence et reconnaissance de réception des paquets envoyés, et récupération des paquets perdus en transmission. UDP fournit un service de communication sans connexion et peu fiable de dispositif à dispositif ou dispositif à plusieurs dispositifs. UDP est généralement utilisé lorsque il y a une faible quantité de données à transférer (par exemple, lorsque les données peuvent tenir dans un seul paquet).

Couche Internet

La couche Internet est responsable des fonctions d'adressage, du conditionnement et de routage des hôtes. Les principaux protocoles de la couche de protocole Internet sont IP, Protocole de résolution d'adresse (ARP), Protocole de message de contrôle Internet (ICMP) et protocole de gestion de groupe Internet (IGMP). IP est un protocole routable responsable de l'adressage IP, du routage, de la fragmentation et du réassemblage des paquets. ARP est responsable de la découverte des adresses de la couche d'accès au réseau telles que les adresses matérielles associées à une couche d'accès Internet déterminée. ICMP est chargé de fournir des fonctions de diagnostic et de signaler les erreurs provoquées par une mauvaise livraison de paquets IP. IGMP est responsable de la gestion des groupes de multidiffusion (Multicast) IP. Dans cette couche, l'IP ajoute un en-tête aux paquets, qui est connu comme adresse IP. Il existe maintenant une adresse IPv4 (32 bits) et une adresse IP Ipv6 (128 bits).

Figure 2 : Exemples d'adresses IPv4 et IPv6.

Couche Accès Réseau

La couche d'accès réseau (ou couche de liaison) est responsable de placer et de recevoir les paquets TCP/IP dans et en dehors du support réseau. TCP/IP est conçu pour être indépendant de la méthode d'accès au réseau, du format de trame et du support. En d'autres termes, il est indépendant de toute technologie de réseau spécifique. De cette façon, TCP/IP peut être utilisé pour connecter différents types de réseaux, tels que l’Ethernet, Token Ring, et Asynchronous Transfer Mode (ATM).

Comment les données sont-elles traitées pendant la transmission ?

Dans un système en couches, les dispositifs d'une couche échangent des données dans un format différent, qui est connue sous le nom d'unité de données de protocole (PDU). Le tableau ci-dessous montre les PDU dans différentes couches.

Tableau : unité de données de protocole (PDU) en cours de traitement dans différentes couches.

Par exemple, lorsqu'un utilisateur demande à naviguer sur un site Web sur l'ordinateur, le logiciel du serveur à distance donne d’abord les données demandées à la couche application, où elles sont traitées de couche en couche, chaque couche remplissant ses fonctions désignées. Les données sont ensuite transmises sur la couche physique du réseau jusqu'à ce que le serveur de destination ou un autre périphérique les reçoive. À ce stade, les données sont à nouveau transmises à travers les couches, chaque couche effectuant ses opérations assignées jusqu'à ce que les données soient utilisées par le logiciel récepteur.

Figure 3 : les données circulent des couches supérieures aux couches inférieures, chaque couche ajoute un en-tête / pied de page au PDU.

Pendant la transmission, chaque couche ajoute un en-tête, ou pied de page, ou les deux au PDU provenant de la couche supérieure, qui dirige et identifie le paquet. Ce processus s'appelle l'encapsulation. L'en-tête (et le pied de page) et les données forment ensemble le PDU pour la couche suivante. Le processus se poursuit jusqu'à atteindre la couche du plus bas niveau (couche physique ou couche d'accès au réseau), à partir duquel les données sont transmises au dispositif de réception. Le dispositif de réception inverse le processus, désencapsulant les données à chaque couche avec les informations d'en-tête et de pied de page dirigeant les opérations. Ensuite, l'application utilise enfin les données. Le processus se poursuit jusqu'à ce que toutes les données soient transmises et reçues.

L'importance de TCP/IP et OSI pour le dépannage

Avec la connaissance de la division des couches, nous pouvons diagnostiquer le problème en cas d'échec d'une connexion. Le principe est de vérifier à partir du niveau le plus bas, plutôt qu’à partir du niveau le plus élevé. Parce que chaque couche sert pour la couche supérieure à celle-ci, et il sera plus facile de traiter les problèmes de couche inférieure. Par exemple, si votre ordinateur ne peut pas se connecter à Internet, la première chose que vous devez faire est de vérifier si le câble réseau est branché sur votre ordinateur, ou si le point d'accès sans fil (WAP) est connecté au commutateur, ou si les broches des connecteurs RJ45 sont en bon état.

Modèle TCP/IP vs. Modèle OSI

Le modèle TCP/IP est plus ancien que le modèle OSI. La figure suivante montre les relations correspondantes entre leurs couches.

Figure 4 : Modèle OSI vs. Modèle TCP/IP et TCP/IP Protocol Suite.

En comparant les couches du modèle TCP/IP et du modèle OSI, la couche d’application du modèle TCP/IP est similaire aux couches OSI 5, 6 et 7 combinées, mais le modèle TCP/IP n'a pas de couche de présentation ou couche de session distincte. La couche de transport de TCP/IP englobe les responsabilités de la couche de transport OSI et certaines des responsabilités de la couche de session OSI. La couche d'accès au réseau du modèle TCP/IP englobe la liaison de données et les couches physiques du modèle OSI. Notez que la couche Internet du protocole TCP/IP ne profite pas des services de séquençage et d'acquittement qui pourraient être présents dans la couche de liaison de données du modèle OSI. La responsabilité est à la couche de transport dans le modèle TCP/IP.

Compte tenu de la signification des deux modèles de référence, le modèle OSI n'est qu'un modèle conceptuel. Il est principalement utilisé pour la description, la discussion et la compréhension des fonctions individuelles des réseaux. Cependant, TCP/IP est d'abord conçu pour résoudre un ensemble spécifique de problèmes, et non pour fonctionner comme une description de génération pour toutes les communications réseau en tant que modèle OSI. Le modèle OSI est générique, indépendant du protocole, mais la plupart des protocoles et des systèmes y adhèrent, tandis que le modèle TCP/IP est basé sur des protocoles standard que l'Internet a développés. Une autre chose à noter dans le modèle OSI est que toutes les couches ne sont pas utilisées dans des applications plus simples. Alors que les couches 1, 2, 3 sont obligatoires pour toute communication de données, l'application peut utiliser une couche d'interface unique à l'application au lieu des couches supérieures habituelles du modèle.

Conclusion

Le modèle TCP/IP et le modèle OSI sont tous deux des modèles conceptuels utilisés pour la description de toutes les communications réseau, tandis que TCP/IP lui-même est également un protocole important utilisé dans toutes les opérations Internet. Généralement, lorsqu'on parle de la couche 2, de la couche 3 ou de la couche 7 dans laquelle un périphérique réseau fonctionne, nous faisons référence au modèle OSI. Le modèle TCP/IP est utilisé à la fois pour modéliser l'architecture Internet actuelle et pour fournir un ensemble de règles qui sont suivies par toutes les formes de transmission sur le réseau.

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