Modèles OSI et TCP/IP

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1 1. Internet (rappel). Modèles OSI et TCP/IP 1 / 12 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 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.

2 1.2. Le fonctionnement d Internet. 2 / 12 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 Les différents acteurs du réseau. L utilisateur : Le fournisseur d accès : Le Serveur DNS : Le routeur : Les serveurs Internet : Identifié par une adresse IP unique, il utilise des logiciels de navigation, de téléchargement, de messagerie, 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. 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. Il transmet l information en utilisant la route la plus efficace (pas forcément la plus courte). 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.

3 1.4. Le parcours d une connexion. 3 / 12 L utilisateur demande à consulter le site le navigateur demande au serveur DNS l adresse IP du site Le serveur DNS lui répond Le navigateur connait maintenant l adresse du site. Il le contacte et lui demande sa page web (car il s agit d un www) Le serveur reçoit la demande et prépare l envoi : découpage et étiquetage des paquets. Les paquets sont expédiés puis acheminés par les routeurs. Ils n empruntent pas forcément le même chemin L ordinateur reçoit les paquets, les réassemble et affiche la page web 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)

4 4 / 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' - 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 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 : Illustration : 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

5 2. Notion de protocole. Modèles OSI et TCP/IP 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. 5 / 12 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) 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

6 Protocoles (suite) Modèles OSI et TCP/IP SMTP, POP 6 / 12 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

7 7 / 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 Couche Transport Repérage de l application Codage du contenu Type de message : Courrier électronique Découpage en segments numérotation de ces segments indication des ports source et destination Port Src 1067 Port Src 1067 Port Dest 25 Port Dest 25 «Bonjour, voici une photo» N 1 N 2 Typ e de mes Type de mess age : «Bonjo ur, voici une photo» Lecture du contenu par Outlook Express et affichage à l écran Suppression des n de ports et transmission au logiciel concerné (repéré par le n du port de Destination) Réassemblage des segments Couche Internet Couche Accès Réseau Découpage (si nécessaire) en paquets Identification (IP Src et Dest) IP Src IP Src IP Dest IP Dest Por t Src 106 Port Src Port Dest 25 Port Dest 25 N 1 N 2 Ajout des adresses MAC par la carte réseau Ajout d un ode de détection d erreur (CRC) à la fin MAC Dest MAC Dest MAC Src MAC Src IP Src IP Src IP Des t IP Dest P o r t P o rt T y p e P o rt D P or t T yp e de S D puis expédition des trames sur le câble (ou fibre/wifi) «B onj our, voi N 1 N 2 T«y p B e o T y p e C R C C R C Suppression des IP. Vérification que l IP Destination est la bonne Réassemblage des paquets (si nécessaire) Suppression des adresses MAC et transmission à la couche supérieure Réception des trames, vérification par la carte réseau que Destinataire est bien la sienne Vérification de la validité des données (CRC)

8 3.2. En-tête, en-queue. Modèles OSI et TCP/IP 8 / 12 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 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 Type de «Bonjour, voici une photo» message : Courrier électronique Couche Transport Port Port N Src Dest Autres infos Données Couche Internet IP IP Autres Src Dest infos Données Couche Accès Réseau MAC Dest MAC Src Autres infos Données C R C Remarque : A la réception, il se produit le phénomène inverse : la décapsulation.

9 3.4. Placement des protocoles dans le modèle. 9 / 12 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 ARP IP Datagrammes 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 7 Application Couches 6 hautes Présentation 5 Session 4 Transport 3 Couches Réseau basses 2 Liaison 1 Physique Description 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,...) met en forme les informations échangées pour les rendre compatibles avec l'application destinatrice, dans le cas d'un dialogue entre systèmes hétérogènes. 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. 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 assure le cheminement ou le routage des données groupées en paquets à travers le assure un service de transport des trames sur la ligne et dispose de moyens de détection et de correction réalise le transfert physique des éléments binaires constitutifs des trames sur le support suivant des caractéristiques physiques, électriques et mécaniques définies par des normes.

10 5. Comparaison OSI TCP/IP Modèles OSI et TCP/IP 10 / 12 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.

11 11 / 12 A/ transmission entre deux machines d'un même réseau: cas d'un Hub (Répéteur) Machine A Répéteur Machine B Couche 7 Couche 6 Couche 5 Couche 4 Couche 7 Couche 6 Couche 5 Couche 4 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) Machine A Pont Machine B Couche 7 Couche 6 Couche 5 Couche 4 Couche 7 Couche 6 Couche 5 Couche 4 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.

12 C/ transmission entre deux machines de deux réseaux distincts: cas d'un Routeur 12 / 12 Machine A Routeur Machine B Couche 7 Couche 6 Couche 5 Couche 4 Couche 7 Couche 6 Couche 5 Couche 4 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.