R.1 · Les fondamentaux
Les modèles OSI et TCP/IP : parler en couches
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Quand une page web s'affiche, des dizaines de mécanismes travaillent ensemble : un signal électrique ou lumineux, une adresse matérielle, une adresse IP, un numéro de port, une requête HTTP. Pour les étudier et, surtout, pour dépanner, les réseaux se décrivent en couches : chaque couche rend un service à celle du dessus et s'appuie sur celle du dessous. C'est le vocabulaire commun de tous les ingénieurs réseau, et le point de départ du programme CCNA.
Ce que vous saurez à la fin : citer les 7 couches du modèle OSI et les 4 couches du modèle TCP/IP, dire à quelle couche travaille un équipement ou un protocole, expliquer l'encapsulation (segment, paquet, trame) et dépanner méthodiquement, couche par couche.
1. Pourquoi des couches ?
Découper le problème permet à chaque technologie d'évoluer seule : le Wi-Fi a remplacé le câble dans bien des bureaux sans qu'on change une ligne de HTTP, et IPv6 arrive sans réécrire les applications. Chaque couche a son rôle, ses adresses et ses équipements, et ne dialogue qu'avec la même couche de l'autre côté.
2. Le modèle OSI, en 7 couches
| N° | Couche | Rôle | Unité (PDU) | Exemples |
|---|---|---|---|---|
| 7 | Application | Le service vu par l'utilisateur | Données | HTTP, DNS, SSH, SMTP |
| 6 | Présentation | Format, encodage, chiffrement | Données | TLS (en partie), UTF-8, JPEG |
| 5 | Session | Ouvrir, maintenir, fermer un dialogue | Données | Reprise de session, RPC |
| 4 | Transport | De bout en bout, entre deux applications | Segment (TCP), datagramme (UDP) | TCP, UDP, ports |
| 3 | Réseau | D'un réseau à l'autre, entre deux machines | Paquet | IPv4, IPv6, ICMP, OSPF |
| 2 | Liaison | Sur un même lien, entre deux voisins | Trame | Ethernet, Wi-Fi (802.11), adresses MAC |
| 1 | Physique | Les bits sur le support | Bits | Cuivre, fibre, radio, connecteurs |
Pour retenir l'ordre de la couche 1 à la couche 7, en anglais : Please Do Not Throw Sausage Pizza Away (Physical, Data link, Network, Transport, Session, Presentation, Application).
3. Le modèle TCP/IP, celui d'Internet
OSI est le modèle de référence pour parler et dépanner ; TCP/IP est celui qu'on implémente réellement. Il regroupe les couches 5 à 7 en une seule couche Application, et les couches 1 et 2 en une couche « accès réseau » (souvent présentée en deux, liaison et physique, comme dans le programme CCNA).
| TCP/IP | Correspond à OSI |
|---|---|
| Application | 7, 6, 5 |
| Transport | 4 |
| Internet | 3 |
| Accès réseau (liaison + physique) | 2, 1 |
Dans le métier, on dit « un équilibreur de couche 4 » ou « un problème de couche 2 » : ces numéros sont ceux d'OSI.
4. L'encapsulation : chaque couche ajoute son en-tête
À l'envoi, chaque couche ajoute ses informations devant les données de la couche du dessus : c'est l'encapsulation. À la réception, chaque couche lit et retire son en-tête (désencapsulation) et passe le reste à la couche supérieure.
Le vocabulaire compte, à l'oral comme au CCNA : un segment TCP voyage dans un paquet IP, lui-même transporté dans une trame Ethernet, émise en bits sur le support.
5. Qui lit quoi ?
Chaque équipement ne lit que les couches dont il a besoin pour faire son travail :
- le commutateur (switch) lit l'adresse MAC de destination pour choisir son port de sortie : couche 2 ;
- le routeur lit l'adresse IP de destination pour choisir la route : couche 3. Il reconstruit une nouvelle trame pour le lien suivant (les adresses MAC changent à chaque saut, les adresses IP restent) ;
- le pare-feu filtre selon les adresses et les ports (couches 3 et 4), voire selon l'application pour un pare-feu dit de nouvelle génération ;
- les machines aux extrémités traversent toutes les couches.
6. Dépanner couche par couche
La méthode la plus sûre part du bas (bottom-up) : inutile de chercher une erreur DNS si le câble est débranché.
| Couche | Question | Commande typique (Linux) | Équivalent Cisco IOS |
|---|---|---|---|
| 1 | Le lien est-il physiquement actif ? | ip link show (state UP) |
show interfaces status |
| 2 | Le voisin est-il connu ? | ip neigh (table ARP) |
show arp, show mac address-table |
| 3 | L'adresse et la route sont-elles bonnes ? Le paquet passe-t-il ? | ip addr, ip route, ping, traceroute |
show ip interface brief, show ip route, ping |
| 4 | Le port répond-il ? | ss -tln, nc -vz hôte 443 |
telnet hôte 443 |
| 7 | Le service répond-il correctement ? | curl -v https://…, dig |
— |
Dans la filière, vous utiliserez ces commandes sur de vrais routeurs ; la console des labs réseau s'appuie sur FRRouting, dont la syntaxe est très proche de celle de Cisco.