Modèle OSI et TCP/IP - Quiz Technique

Cours INF4032 Réseaux Informatiques

• Le cours porte sur les réseaux informatiques, couvrant les concepts fondamentaux, la programmation réseau, le routage dynamique et IPv6. Le cours est dispensé par Bassem Haidar pour l'année 2024-2025.

Introduction au concept d'Internet

• Internet est un "réseau de réseaux" composé de milliards d'appareils interconnectés.
• Les liens de communication incluent la fibre optique, le cuivre, la radio et le satellite.
• Des équipements intermédiaires comme les routeurs et les commutateurs gèrent les paquets de données.
• D'ici 2025, il y aura 25 milliards de connexions IoT (Internet des objets). Ceci inclura des objets tels que des bracelets, montres, balances, voitures, machines à laver, des réfrigérateurs, ampoules, compteurs, thermostats, valises et poubelles, ainsi que le corps humain.

Composants et Normes d'Internet

• Internet est composé d'ISP (Internet Service Provider) interconnectés.
• L'envoi et la réception des messages sont gérés par des protocoles. Exemples : TCP, IP, HTTP, Skype et 802.11
• Les normes internet sont définies par des RFC (Request for Comments) et l'IETF (Internet Engineering Task Force).

Services d'Internet

• L'infrastructure d'Internet fournit des services aux applications telles que le Web, VoIP, courriel, jeux, e-commerce et les réseaux sociaux.
• L'interface de programmation aux applications (API) permet l'interaction avec Internet à partir d'autres applications.
• Les API permettent l'envoi et la réception de programmes d'application, semblables au service postal.

Protocoles et Modèle en Couches

• Les protocoles réseau permettent la communication entre des machines en divisant les tâches.
• La nécessité d'une structure en couches pour la normalisation des protocoles.
• Le modèle OSI (Open Systems Interconnection) à sept couches.
• Le modèle TCP/IP, un modèle plus pratique avec cinq couches. Les protocoles HTTP. SFTP, SMTP, HTTPS, TCP et UDP.

Couches de Modèle OSI/TCP/IP

• Couche Application: Fournit des services aux utilisateurs (ex: HTTP, SMTP).
• Couche Présentation: Assure la signification des données (ex: chiffrement).
• Couche Session: Gestion des échanges entre applications.
• Couche Transport: Transfert de données entre processus.
• Couche Réseau: Responsable de la livraison des paquets.
• Couche Liaison de Données: Transmet les trames entre les nœuds.
• Couche Physique: Transmet des bits individuels.

Encapsulation

• Chaque couche encapsule les données de la couche supérieure dans son entête et sa trame.
• La décapsulation se déroule dans l'ordre inverse.

Protocole "couches"

• Le réseau permet à plusieurs machines d'échanger des données grâce au modèle en couches.
• Les machines sont complexes, les différentes composants sont les suivants : hôtes, routeurs et liens de communication diversifiés, applications, protocoles, matériel et logiciels.
• Comment gérer : diversité des réseaux, problèmes de transmission, routage, congestion.

Pourquoi utiliser des couches ?

• Décomposer des systèmes complexes en problèmes plus simples.
• Faciliter la maintenance et les mises à jour.
• Un changement d'implémentation de la couche est transparent aux autres couches .

Analogie de la communication

• Professeurs et traducteurs pour établir la communication.
• Secrétaires pour la livraison des documents selon la distance.

Modèles de référence OSI et TCP/IP

• Deux modèles concurrents pour la division du problème en couches : OSI et TCP/IP.
• OSI est le modèle développé par ISO (International Standards Organization) à 7 couches.
• TCP/IP est utilisé sur Internet (mécanisme commun) à 5 couches.

Pile de protocoles Internet

• Les différentes couches et leurs fonctions (application, transport, réseau, liaison de données, physique). Protocoles liés : TCP, UDP, IP, Ethernet, 802.11 (WiFi), PPP

Modèle de référence ISO/OSI

• La pile Internet << manque » certaines couches (présentation, session). Ces services doivent être implémentés dans l'application si nécessaire.

Processus de peer-to-peer

• La communication entre des machines (A et B) via un réseau.

Couche physique

• La couche physique est responsable de la transmission des bits.

Couche liaison de données

• La couche liaison gère les trames entre les nœuds.

Couche réseau

• La couche réseau est responsable de la livraison des paquets entre la source et la destination finale.

Couche transport

• La couche transport assure la livraison des segments entre les processus source et destination.

Couche application

• La couche application fournit des services aux utilisateurs. Exemples : SMTP, Telnet, HTTP

Les couches du modèle TCP/IP

• Une couche est un sous-problème. Plusieurs façons de résoudre le problème.
• Un protocole traite un sous-problème spécifique à la couche.
• Des protocoles différents peuvent résoudre le même sous-problème de différentes manières (ex. TCP et UDP pour la couche transport).

Suites de Protocoles TCP/IP

• TCP/IP, une suite de protocoles utilisés sur Internet.
• Différents protocoles pour configurer un système (DNS, DHCP, FTP, SMTP, HTTP...).

Encapsulation de Données

• Les protocoles ajoutent des informations aux données.
• Chaque étape du processus est une unité de données de protocole (PDU).
• Les PDU qui sont utilisés dans la pile de protocoles.
• Exemples de PDU : Données, segments, paquets, trames, bits

Encapsulation de Données – Exemple d’Encapsulation

• La mise en étapes successives du processus d'encapsulation des données depuis la couche application jusqu'à la couche physique. Un niveau qui encapsule un autre niveau.

Encapsulation de Données – Exemple de Désencapsulation

• La procédure inverse de l'encapsulation pour la désencapsulation, le retrait de couches successives.

L'encapsulation

• L'ajout d'en-têtes à chaque étape du processus de transmission pour chaque traitement de protocole.

Adresses Ethernet / MAC / physique

• L'adresse unique de la carte réseau.
• Format hexadécimal (ex: 06:01:02:01:2C:4B).

Traitement de la trame Ethernet

• L'interface réseau vérifie l'adresse MAC de destination.
• Si pas de correspondance, la trame est rejetée.
• Si correspondance, la trame est transmise aux couches OSI pour la décapsulation.

Apprentissage des adresses MAC

• Pour le transfert, un commutateur Ethernet examine l'adresse MAC de destination.
• Si pas de correspondance dans la table, le commutateur envoie la trame à tous les ports.
• Si correspondance, le commutateur envoie la trame uniquement au port approprié.

Filtrage des trames

• Le commutateur apprend l'adresse MAC des appareils connectés.
• Le commutateur utilise la table MAC pour filtrer les trames.

Apprentissage des adresses MAC (suite)

• Le commutateur utilise un mécanisme d'apprentissage pour construire la table MAC (CAM).
• La table contient les adresses MAC des appareils et leurs ports correspondants.
• Dans le cas d'une trame à destination d'un périphérique inconnu, la trame est transmise à tous les ports du commutateur.

Couche Réseau

• La couche réseau est responsable de la livraison des paquets à la destination.
• Différents protocoles de routage : Routage statique, Routage dynamique.

Protocoles de la couche réseau

• Il sagit du protocole principal IPv4 et de deux protocoles auxiliaires : ICMP (Internet Control Message Protocol) et ARP (Address Resolution Protocol)

Position d'IP et d'autres protocoles de couche réseau dans la suite de protocoles TCP/IP

• IPv4 et autres protocoles comme ICMP, TCP, UDP, sont situés dans la couche réseau de la suite de protocoles TCP/IP.

Format IP datagrammes

• Détails du format du datagramme IP, comprenant la version, la longueur d'entête, le type de service, le champ d'identification, le TTL, le checksum...

Structure d'une adresse IPv4 et le masque de sous-réseau

• Les adresses IPv4 sont hiérarchiques (réseau et hôte).
• Le masque de sous-réseau indique la partie réseau de l'adresse.

La longueur de préfixe

• Méthode de représentation simplifiée du masque de sous-réseau en indiquant le nombre de bits à 1 dans le masque.

Détermination du réseau : AND (logique)

• L'opération logique AND est utilisée pour déterminer l'adresse réseau.

Adressage réseau, d'hôte et de diffusion

• Dans chaque réseau, il existe trois types d'adresses : adresse réseau, adresses d'hôtes et adresse de diffusion.

Exercice: Plan d'adressage IPv4

• Établir un plan d'adressage IPv4 pour une nouvelle branche d'entreprise (Paris), en tenant compte de la taille de chaque département.

Transfert - Routage

• • Illustrer le transfert et le routage des données entre les réseaux.

Présentation au routage - routage statique

• Définir un routage statique pour la transmission des données. (Doit être configuré manuellement). Idéal pour les petits réseaux non redondants.

Présentation au routage - routage dynamique

• La découverte de réseaux distants, l'actualisation d'informations et la sélection du chemin le plus approprié vers la destination. Améliorations pour le routage dynamique, comme le routage statique.

Résolution d'adresse - ARP

• Le protocole ARP est utilisé pour trouver l'adresse MAC d'un hôte connaissant son adresse IP.

Adresses MAC et ARP

• L'adresse MAC unique de chaque périphérique sur le réseau local.
• Déterminer l'adresse MAC d'un périphérique connaissant son adresse IP.

Connexion des appareils - passerelles par défaut

• Processus pour assurer la connexion aux appareils sur le réseau. Implique l'identification de l'adresse IP, du masque de sous-réseau et de la passerelle par défaut.

Adresses LAN et ARP

• Chaque adaptateur sur le LAN a une adresse LAN unique.

Allocation d'adresse LAN

• L'allocation des adresses MAC est administrée par l'IEEE. L'unicité est garantie.
• L'adresse MAC est comme un numéro de sécurité sociale, fixe pour un périphérique.
• L'adresse IP est comparable à une adresse postale (modifiable).

ARP : protocole de résolution d'adresse

• Processus utilisé pour avoir l'adresse MAC du périphérique lorsque son adresse IP est connue.
• Mise en évidence des étapes du protocole dans des architectures réseaux plus complexes comprenant plusieurs LANs.

Adressage: routage vers un autre LAN

• Le routage se concentre sur les adresses IP.
• A doit envoyer un paquet à B (même réseau) : utilise la table ARP pour trouver l'adresse MAC de B.
• Si les machines ne sont pas sur le même LAN : R (routeur) agit comme intermédiaire; A encapsule le paquet IP dans une trame LAN à destination de R. R recherche dans sa table de routage.

Commutation des paquets entre les réseaux – Encapsulation et Désencapsulation

• Le processus d'encapsulation et de désencapsulation des paquets lors de la transmission sur un réseau. Les étapes de la transmission sur le réseau incluent l'encapsulation et la décapsulation de segments, paquets et trames.

Commutation des paquets entre les réseaux – Le transfert au tronçon suivant

• Le transfert des paquets entre les réseaux utilisant les informations de la table de routage.

Commutation des paquets entre les réseaux – Atteindre la destination

• Le processus de transfert des paquets au travers des différents routeurs jusqu'à la destination finale.

Détermination du chemin

• Le processus de prise de décision du routeur pour trouver le meilleur chemin pour transmettre un paquet entre deux réseaux.

Internet Control Message Protocol version 4 - ICMP

• ICMP : le mécanisme pour compenser les lacunes de l'IPv4, en fournissant des messages d'erreur.

Outils de débogage

• Comment tracer une route.

Adresses IP: comment les obtenir ?

• Comment les machines obtiennent leurs adresses IP.

DHCP: Protocole de configuration dynamique d'hôte

• Le processus de configuration dynamique des adresses IP pour les périphériques réseau.

DHCP client-server scenario

• Illustration de la communication client/serveur DHCP pour l'attribution dynamique d'adresses IP.

Problèmes IPv4

• Les limitations de l'adressage IPv4.

IPv4 address space status - exhausted!

• L'épuisement de l'espace d'adressage IPv4.

Nécessité pour IPv6

• Pourquoi IPv6 est nécessaire pour répondre à la demande croissante de connexions internet.

Références

• Sources de références pour le cours.

Testez vos connaissances sur le modèle OSI et TCP/IP à travers des questions ciblées. Ce quiz couvre des concepts essentiels tels que les couches, le routage, et les différences entre les deux modèles. Idéal pour les étudiants en informatique ou les professionnels du réseau.