Que sont les couches réseau ?

Dans les technologies informatiques, les couches réseau sont un cadre conceptuel permettant de comprendre comment un réseau informatique est architecturé et comment les différentes technologies sont reliées entre elles pour permettre des communications sur le réseau. Deux modèles de couche réseau font aujourd'hui largement référence : le modèle OSI (Open Systems Interconnection) et le modèle TCP/IP, qui sont les plus courants.

Il existe d'autres couches réseau, comme UDP et ICMP, qui fonctionnent toutes sur le réseau IP, ainsi que le modèle RINA (Recursive InterNetwork Architecture). Le modèle TCP/IP était auparavant appelé modèle du Département de la Défense (DoD), modèle DARPA ou modèle ARPANET, mais son nom a été modifié en raison de la perception selon laquelle il s'agissait de services gouvernementaux et non de normes destinées à une utilisation plus vaste.

Les réseaux informatiques sont des technologies très complexes qui impliquent de nombreux types de logiciels, de systèmes d'exploitation, d'ordinateurs, de routeurs, de commutateurs, de pare-feux, de connexions, etc. Un cadre divisant toute cette technologie en différentes catégories ou couches permet d'organiser les communications du système et de résoudre les problèmes plus efficacement. Le cadre de la couche réseau améliore également l'interopérabilité des fournisseurs en créant des normes permettant aux terminaux de communiquer entre eux. Les couches aident les fournisseurs à adopter des normes et protocoles garantissant la cohérence des interactions technologiques entre les couches supérieures et inférieures.

Le modèle OSI est un produit de travail du groupe Open Systems Integration de l'Organisation internationale de normalisation (ISO), initialement publié en 1984. Le modèle de référence OSI décompose les systèmes réseau complexes en sept couches distinctes, en fonction du type de tâches effectuées et du rôle de chaque système au sein de la pile réseau. Les couches réseau OSI sont les suivantes :

• Couche 1 - la couche physique. La couche physique envoie et reçoit des flux d'octets bruts sur un support physique.
• Couche 2 - la couche de liaison de données. Cette couche définit le format des données à transmettre, en les divisant en trames pour la transition au niveau de la couche physique. Elle gère également les connexions entre deux nœuds différents, s'occupe du contrôle des erreurs et met fin aux connexions lorsqu'une session est terminée.
• Couche 3 - la couche réseau. La couche réseau est responsable de l'acheminement et du routage des paquets de données de manière efficace à travers plusieurs réseaux.
• Couche 4 - la couche de transport. Cette couche coordonne un transfert de données fiable et transparent de bout en bout entre les hôtes du réseau.
• Couche 5 - la couche session. La couche session gère les sessions de communication et la synchronisation entre les applications sur différents terminaux. Elle gère également la configuration, l'authentification, les interruptions et les reconnexions.
• Couche 6 - la couche de présentation. Cette couche traduit les données pour la couche applicative, en gérant le formatage, la compression, le chiffrement et le déchiffrement des données.
• Couche 7 - la couche applicative. Cette couche fournit des services réseau directement aux applications, notamment des protocoles pour le courrier électronique, la navigation Web et le transfert de fichiers.

Le modèle TCP/IP est une autre référence largement utilisée pour comprendre les couches réseau. Les quatre couches du modèle TCP/IP sont les suivantes :

• La couche applicative. Cette couche combine les couches application, présentation et session du modèle OSI. La couche application fournit des protocoles spécifiques aux applications pour des services tels que la navigation Web (HTTP), le courrier électronique (SMTP) et les transferts de fichiers (FTP). Les services DNS fonctionnent également au niveau de la couche applicative.
• La couche de transport. Cette couche correspond à la couche de transport du modèle OSI et gère les services de communication, notamment la transmission fiable par le biais du protocole TCP (Transmission Control Protocol) ou la livraison de datagrammes sans connexion par le biais du protocole UDP (User Datagram Protocol).
• La couche Internet. Cette couche est l'équivalent de la couche réseau dans le modèle OSI et est responsable de l'adressage, du routage et de la gestion de la fragmentation des paquets IP. Outre le protocole Internet (IP), ARP, IGMP et ICMP opèrent également sur cette couche.
• La couche d'accès réseau. Cette couche correspond aux couches physique et de liaison de données du modèle OSI et gère la transmission des datagrammes réseau sur des réseaux physiques spécifiques.

En général, le modèle OSI fournit un cadre plus complet et modulaire, tandis que TCP/IP est un modèle plus simple qui présente un intérêt pratique et est largement adopté.

• L'OSI est un modèle générique, sans protocole, conçu pour englober et décrire toutes les formes de communication en réseau. Le TCP/IP est quant à lui un modèle fonctionnel reposant sur des protocoles spécifiques et standardisés pour répondre à des problèmes de communication spécifiques.
• Dans le cadre modulaire du modèle OSI, chaque couche OSI est distincte et a des fonctions spécifiques, ce qui simplifie le dépannage et l'interopérabilité des protocoles entre les couches. L'OSI fournit également un cadre normalisé pour les communications en réseau, ce qui améliore la compatibilité et l'interopérabilité entre les produits des différents fournisseurs.
• Le modèle TCP/IP s'aligne étroitement sur la mise en œuvre réelle des protocoles réseau utilisés aujourd'hui sur Internet. Sa flexibilité et sa simplicité lui permettent de s'adapter à un vaste éventail de tailles et de topologies de réseaux.