Modèle TCP/IP

TCP/IP est une suite de protocoles (un ensemble de protocoles organisés en différentes couches) utilisée aujourd'hui sur Internet. Il s'agit d'un protocole hiérarchisé composé de modules interactifs, dont chacun fournit des fonctionnalités spécifiques. Le terme hiérarchique signifie que chaque protocole de niveau supérieur est pris en charge par les services fournis par un ou plusieurs protocoles de niveau inférieur. Le modèle TCP/IP d'origine était définie comme quatre couches logicielles construites sur le matériel. Aujourd'hui, cependant, TCP/IP est considéré comme un modèle à cinq couches.

Pour montrer comment les couches du modèle TCP/IP sont impliquées dans la communication entre deux hôtes, nous supposons que nous voulons utiliser la suite dans un petit inter-réseau composé de trois LAN (liens), chacun avec un commutateur de couche de liaison. Nous supposons également que les liens sont connectés par un seul routeur, comme indiqué ci-dessous.

Supposons que l'ordinateur A communique avec l'ordinateur B. Comme le montre la figure, nous avons cinq appareils dans cette communication : l'hôte source (ordinateur A), le commutateur de couche liaison dans LAN 1 (C1), le routeur(R1), le commutateur de couche liaison dans LAN 2(C2) et l'hôte de destination (ordinateur B). Chaque appareil est impliqué dans un ensemble de couches en fonction du rôle de l'appareil sur Internet. Les deux hôtes sont impliqués dans les cinq couches ; l'hôte source doit créer un message dans la couche d'application et l'envoyer vers les couches inférieures afin qu'il soit physiquement envoyé à l'hôte de destination. L'hôte de destination doit recevoir la communication au niveau de la couche physique, puis la transmettre via les autres couches supérieures à la couche application.

Le routeur n'est impliqué que dans trois couches ; il n'y a pas de couche de transport ou d'application dans un routeur car le routeur est utilisé uniquement pour le routage. Bien qu'un routeur soit toujours impliqué dans une couche réseau, il est impliqué dans n combinaisons de couches de liaison et physiques dans lesquelles n est le nombre de LAN auxquelles le routeur est connecté. La raison en est que chaque LAN peut utiliser sa propre liaison de données ou protocole physique. Par exemple, dans la figure ci-dessus, le routeur est impliqué dans trois LAN, mais le message envoyé de la source A à la destination B est impliqué dans deux LAN. Chaque lien peut utiliser des protocoles de couche liaison et de couche physique différents ; le routeur doit recevoir un paquet du LAN 1 basé sur une paire de protocoles et le livrer au LAN 2 basé sur une autre paire de protocoles.

Cependant, un commutateur de couche liaison dans un LAN n'est impliqué que dans deux couches, liaison de données et physique. Bien que chaque commutateur de la figure ci-dessus dispose de deux connexions différentes, les connexions sont sur le même LAN, qui n'utilise qu'un seul ensemble de protocoles. Cela signifie que, contrairement à un routeur, un commutateur de couche liaison n'est impliqué que dans une liaison de données et une couche physique.

Pour mieux comprendre les fonctions de chaque couche, nous devons réfléchir aux connexions logiques entre les couches. La figure ci-dessous montre les connexions logiques dans notre inter-réseau.

L'utilisation de connexions logiques nous permet de réfléchir plus facilement au devoir de chaque couche. Comme le montre la figure, la fonction des couches application, transport et réseau est de bout en bout. Cependant, la fonction de la liaison de données et des couches physiques est de saut à saut, dans lequel un saut est un hôte ou un routeur. En d'autres termes, le domaine d'activité des trois couches supérieures est Internet, et le domaine d'activité des deux couches inférieures est la liaison.

Une autre façon de penser aux connexions logiques est de penser à l'unité de données créée à partir de chaque couche. Dans les trois couches supérieures, l'unité de données (paquets) ne doit être modifiée par aucun routeur ou commutateur de couche liaison. Dans les deux couches inférieures, le paquet créé par l'hôte n'est modifié que par les routeurs, pas par les commutateurs de couche liaison.

Bien que la connexion logique au niveau de la couche réseau se fasse entre les deux hôtes, nous pouvons seulement dire que des objets identiques existent entre deux sauts dans ce cas car un routeur peut fragmenter le paquet au niveau de la couche réseau et envoyer plus de paquets qu'il n'en reçoit. Notez que le lien entre deux sauts ne change pas l'objet.

Après avoir compris le concept de communication logique, nous sommes prêts à discuter brièvement de la fonction de chaque couche. Notre discussion dans cette partie sera très brève, mais nous reviendrons sur la fonction de chaque couche dans les parties suivantes de ce tutoriel.

Couche application

La couche application est l'endroit où résident les applications réseau et leurs protocoles de couche application. La couche application d'Internet comprend de nombreux protocoles, tels que le protocole HTTP (qui permet la demande et le transfert de documents Web), SMTP (qui permet le transfert de messages électroniques), FTP (qui permet le transfert de fichiers entre deux systèmes), et DNS (Résolution de nom de domaine).

Couche de transport

La couche de transport d'Internet transporte les messages de la couche application entre les points de terminaison d'application. Sur Internet, il existe deux protocoles de transport, TCP et UDP, chacun pouvant transporter des messages de la couche application.

TCP fournit un service orienté connexion à ses applications. Ce service comprend la livraison garantie des messages de la couche application à la destination et le contrôle de flux (c'est-à-dire la correspondance de vitesse expéditeur/récepteur). TCP divise également les messages longs en segments plus courts et fournit un mécanisme de contrôle de la congestion, de sorte qu'une source limite son débit de transmission lorsque le réseau est encombré.

Le protocole UDP fournit un service sans connexion à ses applications. Pas de contrôle de flux, et pas de contrôle de congestion.

Couche réseau

La couche réseau ou internet est responsable du déplacement des paquets de la couche réseau appelés datagrammes d'un hôte à un autre. Le protocole de couche de transport Internet (TCP ou UDP) dans un hôte source transmet un segment de couche de transport et une adresse de destination à la couche réseau, tout comme vous donneriez au service postal une lettre avec une adresse de destination. La couche réseau fournit alors le service de livraison du segment à la couche transport dans l'hôte de destination.

La couche réseau d'Internet comprend le célèbre protocole IP, qui définit les champs du datagramme ainsi que la manière dont les systèmes d'extrémité et les routeurs agissent sur ces champs. Il n'y a qu'un seul protocole IP et tous les composants Internet qui ont une couche réseau doivent exécuter le protocole IP. La couche réseau contient également des protocoles de routage qui déterminent les routes empruntées par les datagrammes entre les sources et les destinations. Internet possède de nombreux protocoles de routage. Internet est un réseau de réseaux, et au sein d'un réseau, l'administrateur réseau peut exécuter n'importe quel protocole de routage souhaité. Bien que la couche réseau contienne à la fois le protocole IP et de nombreux protocoles de routage, elle est souvent simplement appelée couche IP, reflétant le fait qu'IP est le ciment qui relie Internet.

Couche liaison de données

La couche réseau achemine un datagramme à travers une série de routeurs entre la source et la destination. Pour déplacer un paquet d'un nœud (hôte ou routeur) au nœud suivant de la route, la couche réseau s'appuie sur les services de la couche liaison. En particulier, à chaque nœud, la couche réseau transmet le datagramme à la couche liaison, qui délivre le datagramme au nœud suivant le long de la route. A ce nœud suivant, la couche liaison transmet le datagramme jusqu'à la couche réseau.

Les services fournis par la couche liaison dépendent du protocole de couche liaison spécifique utilisé sur la liaison. Par exemple, certains protocoles de couche liaison assurent une livraison fiable, du nœud émetteur, sur une liaison, au nœud récepteur. Notez que ce service de livraison fiable est différent du service de livraison fiable de TCP, qui fournit une livraison fiable d'un système d'extrémité à un autre. Des exemples de protocoles de couche de liaison incluent Ethernet, WiFi et le protocole DOCSIS du réseau d'accès câblé.

Comme les datagrammes doivent généralement traverser plusieurs liaisons pour voyager de la source à la destination, un datagramme peut être traité par différents protocoles de couche liaison sur différentes liaisons le long de son itinéraire. Par exemple, un datagramme peut être traité par Ethernet sur un lien et par PPP sur le lien suivant. La couche réseau recevra un service différent de chacun des différents protocoles de couche liaison.

Couche physique

Alors que le travail de la couche de liaison est de déplacer des trames entières d'un nœud à un nœud adjacent, le travail de la couche physique est de déplacer les bits individuels dans la trame d'un nœud au suivant. Les protocoles de cette couche dépendent à nouveau de la liaison et dépendent en outre du support de transmission réel de la liaison (par exemple, fil à paire torsadée, fibre optique monomode). Par exemple, Ethernet possède de nombreux protocoles de couche physique : un pour le fil à paire torsadée, un autre pour le câble coaxial, un autre pour la fibre, et ainsi de suite. Dans chaque cas, un bit est déplacé sur le lien d'une manière différente.