Modèle TCP-IP

Modèle OSI / Modèle TCP-IP

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Modèle OSI (7 couches)

OSI : « Open Systems Interconnection »

• Référence théorique, proposé par l’ISO.
• Décompose la communication en 7 couches :

Couche	Rôle principal
1. Physique	Transmission des bits
2. Liaison de données	Adressage MAC, détection d’erreurs
3. Réseau	Adressage IP, routage
4. Transport	Fiabilité, contrôle des flux (TCP/UDP)
5. Session	Gestion des connexions
6. Présentation	Chiffrement, compression, format des données
7. Application	Services aux utilisateurs (HTTP, FTP, etc.)

Modèle TCP/IP (4 couches)

TCP/IP : « Transmission Control Protocol/Internet Protocol »

• Modèle pratique, utilisé dans Internet.
• TCP : règle de transport des données avec contrôle de l'acheminement des paquets à destination
• Composé de 4 couches :

Couche	Rôle principal
1. Accès réseau	Support physique + liaison (Ethernet, Wi-Fi…)
2. Internet	Adressage IP, routage
3. Transport	TCP, UDP
4. Application	Services réseau (HTTP, DNS, SMTP…)

TCP et IP travaillent ensemble dans la pile réseau, mais leurs rôles sont différents et complémentaires :

🔹 IP (Internet Protocol)

• Rôle principal : Acheminer les paquets de données d’un point A à un point B.

• Caractéristiques :

  • Fournit une adresse unique (adresse IP) à chaque machine connectée au réseau.
  • Gère le routage : choix du chemin que suivent les paquets à travers différents réseaux.
  • Fonctionne de manière non fiable : il envoie les paquets mais ne garantit pas qu’ils arrivent, ni dans le bon ordre, ni sans erreurs.

👉 On peut dire que IP = adresse + livraison du paquet.

🔹 TCP (Transmission Control Protocol)

• Rôle principal : Assurer une communication fiable entre deux machines utilisant IP.

• Caractéristiques :

  • Établit une connexion (handshake en 3 étapes).
  • Découpe les données en segments avant de les transmettre via IP.
  • Vérifie la bonne réception (accusés de réception, retransmissions en cas de perte).
  • Réassemble les segments pour reconstituer les données d’origine.
  • Gère le contrôle de flux (évite de saturer le récepteur).

👉 On peut dire que TCP = fiabilité + organisation des données.

📝 Résumé

• IP = « le facteur » → il transporte les paquets d’une adresse à une autre.

• TCP = « le service de suivi » → il s’assure que tout le courrier est arrivé complet, en ordre, et sans perte.

Différences clés

Critère	Modèle OSI	Modèle TCP/IP
Approche	Théorique, détaillé	Pratique, implémenté
Nombre de couches	7 couches distinctes	4 couches (certaines fusionnées)

Vidéos à consulter

Les secrets du modèle OSI révélés en images ! | FormIP (10:11)

Comprendre les modèles OSI et TCP/IP | Cookie Connecté (11:09)

Protocole TCP/IP de l'INRIA

Internet, IP un protocole universel ? | MOOC SNT (06:34)

Routage de l'INRIA

Les réseaux de communication : comment ça marche Internet ? 🤔🌐 | INRIA (02:48)

Couche Application

La couche Application est la plus proche de l'utilisateur final. Elle sert d'interface entre les applications que nous utilisons pour communiquer et le réseau via lequel nos messages sont transmis.

Couche Transport

La couche transport est chargée de rétablissement d'une session de communication temporaire entre deux applications et de l'acheminement des données entre ces deux applications.

Les protocoles de couche transport effectuent les tâches principales suivantes :

• Effectuer un suivi des communications individuelles entre les applications résidant sur les hôtes source et de destination.
• Segmenter les données pour faciliter la gestion et réassembler les données segmentées en flux de données d'application vers la destination.
• Identifier l'application appropriée pour chaque flux de communication.

Rôle des ports

Les ports permettent aux applications de communiquer de manière organisée sur un réseau, en garantissant que les données arrivent à la bonne destination. Ils sont essentiels pour le fonctionnement d'Internet et des réseaux locaux.

• Découpage des données
• Insertion des numéros de PORT en entête pour créer des segments

Liste des ports TCP/IP

La liste officielle des ports TCP/IP est gérée par l’IANA (Internet Assigned Numbers Authority).

Cette page recense tous les ports TCP et UDP attribués officiellement, avec leur numéro, leur nom et leur description.

Voici quelques ports TCP/IP bien connus :

Port	Protocole	Service/Utilisation
20	TCP	FTP (transfert de fichiers, données)
21	TCP	FTP (contrôle)
22	TCP	SSH (connexion sécurisée)
25	TCP	SMTP (envoi d’emails)
53	TCP/UDP	DNS (résolution de noms)
80	TCP	HTTP (web)
110	TCP	POP3 (réception d’emails)
143	TCP	IMAP (emails)
443	TCP	HTTPS (web sécurisé)
3389	TCP	RDP (bureau à distance Windows)

Différences entre les protocoles TCP et UDP

1. Définitions et rôles

TCP (Transmission Control Protocol)UDP (User Datagram Protocol)

• Protocole orienté connexion, fiable et sécurisé
• Garantit la livraison ordonnée des données sans erreur
• Utilisé pour des applications nécessitant précision et fiabilité (e-mails, transfert de fichiers, navigation web)

• Protocole sans connexion, léger et rapide
• Ne garantit pas l'ordre ni l'intégrité des données
• Idéal pour des applications temps réel (jeux en ligne, streaming vidéo, VoIP)

2. Différences clés

Fiabilité et contrôle de fluxPerformance et vitesseGestion des sessions et des erreursPorts et utilisation

• TCP : vérifie et corrige les erreurs, contrôle le flux de données
• UDP : pas de vérification ni de correction des erreurs, pas de contrôle de flux

• TCP : plus lent en raison des vérifications et corrections
• UDP : plus rapide, sans surcharge de vérification

• TCP : établit une session avec des échanges précis (SYN, SYN-ACK, ACK)
• UDP : pas de session, chaque paquet est indépendant

• TCP : utilisé par HTTPS, FTP, SMTP
• UDP : utilisé par DNS, DHCP, VoIP, jeux en ligne

3. Applications spécifiques

TCPUDP

• Navigateur web (HTTPS)
• Transfert de fichiers (FTP)
• E-mails (SMTP)

• Jeux en ligne.
• Streaming vidéo et audio
• VoIP (Voice over IP)

4. Avantages et inconvénients

TCPUDP

• Avantages : fiable, ordonné, adapté aux transmissions critiques
• Inconvénients : plus lent, consomme plus de bande passante

• Avantages : rapide, léger, adapté aux applications temps réel
• Inconvénients : peu fiable, perte de paquets possible

5. Choix entre TCP et UDP

TCPUDP

• Adapté pour des transmissions nécessitant fiabilité et précision (transfert de fichiers, e-mails).

• Adapté pour des applications en temps réel où la vitesse prime sur la fiabilité (jeux en ligne, streaming).

En résumé, le choix entre TCP et UDP dépend des besoins spécifiques de l'application en termes de vitesse, fiabilité et gestion des erreurs.

Couche Internet

La couche Internet permet l'insertion des adresses IP en entête pour créer des paquets.

Couche Accès Réseau

La couche réseau assure, entre autres, l’insertion dans l’entête des trames des adresses MAC (numéro unique permettant d’identifier la carte réseau Ethernet d’un ordinateur), afin de faciliter l’acheminement des données entre les nœuds d’un même réseau local.

La couche d'accès réseau est responsable de l'échange de trames entre deux nœuds via un support de réseau physique. Elle permet aux couches supérieures d'accéder aux supports et contrôle la manière dont les données sont placées et reçues sur les différents supports, en gérant notamment l'adressage physique (comme les adresses MAC) et la détection des erreurs de transmission.

Les protocoles de la couche d'accès réseau régissent la manière dont une trame est formatée pour être utilisée sur différents supports. La trame de la couche d'accès réseau comprend les éléments suivants :

Les en-têtes de chaque trame sont formatés spécifiquement pour le support de transmission entre 2 noeuds. Ils contiennent les identifiants uniques (adresses MAC) des cartes réseaux source et destination.

PDU, encapsulation, désencapsulation

• PDU (Protocol Data Unit)

  Définition : un PDU est une unité de données échangée entre les couches d’un modèle de communication (comme le modèle OSI ou TCP/IP).

• Encapsulation

  Processus : ajout d’en-têtes (et parfois de pieds) à chaque couche du modèle OSI/TCP/IP pour préparer les données à être transmises.

  Objectif : permettre le routage, la correction d’erreurs et la livraison des données.

• Désencapsulation

  Processus inverse : retrait des en-têtes à chaque couche du modèle lors de la réception des données.

  Objectif : récupérer les données originales pour l’application destinataire.

L’adressage IP et le routage

Soient deux réseaux locaux LAN 192.168.1.0 et 192.168.100.0 :

Les adresses IP se composent de deux parties :

• La première partie identifie le réseau local. Elle est la même pour tous les hôtes connectés à un même réseau local.
• La deuxième partie identifie l'hôte individuel. Dans un même réseau local, la partie hôte de l'adresse IP est unique pour chaque hôte.

Adresse de la passerelle par défaut

Routage : si on veut sortir du réseau local LAN, on doit passer par le routeur et son adresse de « passerelle par défaut » ou « Gateway » : c'est l'adresse de la partie réseau, 192.168.1._ et le chiffre 1 (192.168.1.1).

Si un routeur est relié à plusieurs réseaux, il aura plusieurs adresses de passerelle par défaut.

Adresses MAC et adresse IP

L'adresse MAC physique (Media Access Control) et l'adresse IP logique (Internet Protocol) sont toutes les deux nécessaires pour que l'ordinateur communique sur un réseau hiérarhique, tout comme le nom et l'adresse d'une personne le sont pour envoyer une lettre.

Transfert d'un paquet IP

• Trafic sur un réseau LAN : Le trafic LAN utilise les adresses MAC pour trouver la destination par le biais des commutateurs. Chaque hôte gère une table de couples d'adresses MAC-IP.

• Trafic sur un réseau WAN : Le trafic distant utilise les adresses IP pour trouver la destination par le biais des routeurs. Les routeurs enregistrent les différents réseaux dans une table de routage.

Adresse MAC

Une adresse MAC (Media Access Control) est un identifiant unique attribué à chaque interface réseau d'un périphérique. Elle est essentielle pour la communication au sein des réseaux locaux. Elles sont inscrites dans le matériel réseau lors de sa fabrication et jouent un rôle crucial dans l'identification des appareils sur un réseau.

Structure d'une adresse MAC

Les adresses MAC sont des identifiants uniques composés de 48 bits, soit 6 octets, qui sont attribués aux interfaces réseau des périphériques. Ces adresses sont souvent représentées en forme hexadécimale, une notation plus concise et lisible pour les humains.
Une adresse MAC typique ressemble à ceci : 00:1A:2B:3C:4D:5E.
Chaque paire de caractères hexadécimaux (00, 1A, 2B, etc.) représente un octet, ou 8 bits, de l’adresse MAC.

Adresse IPv4 statique

Avec une attribution d'adresse IPV4 statique, l'admninistrateur réseau doit configurer manuellement les informations réseau relatives à l'hôte.

Adresse IPv4 dynamique

Le protocole DHCP est généralement la méthode d'attribution d'adresses ipv4 privilégiée pour les réseaux de grande taille, car il réduit la charge de travail de l'assistance technique et élimine quasiment le risque d'erreur de saisie.

Adresses IPv4 publiques et privées

Adresses publiques : la majorité des adresses IPv4 sont des adresses publiques. Elles sont délivrées par une structure mondiale qui en assure l'unicité . Ces adresses sont attribuées à des hôtes publiquement accessibles depuis Internet.

Adresses privées : les blocs d'adresses d'espace privé sont utilisés par les administrateurs réseau au sein des réseaux privés. Ces adresses ne sont pas routables sur Internet.

Voici ces plages adresses privées :

• 10.0.0.0 à 10.255.255.256 (10.0.0.0/8)
• 172.16.0.0 A 172.31.255.255 (172.16.0.0/12)
• 192.168.0.0 a 192.168.255.255 (192.168.0.0/16)

Attribution des adresses IP

C'est l'IANA (Internet Assigned Numbers Authority) qui est chargé au niveau mondial de la gestion de l'espace d'adressage IP. Cet organisme définit les procédures d'attribution et de résolution de conflits dans l'attribution des adresses, mais délègue le détail de la gestion de ces ressources à des instances régionales appelées RIR (Regional Internet Registries).

Registre	Région concernée
AFRINIC	Afrique
APNIC	Asie/Pacifique
ARIN	Canada, USA et certaines îles des Caraïbes
LACNIC	Amérique du Sud et certaines îles des Caraïbes
RIPE NCC	Europe, Moyen-Orient et Asie centrale

Adresses IPv4 et IPv6

🟡 Format IPv4

• Taille d’adressage : 4 octets soit 32 bits
• Format : notation décimale pointée (ex. 172.16.254.1)
• Nombre total d’adresses possibles : \(2^{32} \simeq 4,3\) milliards d’adresses
• Exemple : 100.200.100.200

🟠 Format IPv6

• Taille d’adressage : 16 octets soit 128 bits
• Format : notation hexadécimale séparée par des deux-points (ex. 2001:db8:85a3::8a2e:370:7334)
• Nombre total d’adresses possibles : \(2^{128}\) \(\simeq 340 \times 10^{36}\) adresses
• Exemple : 2001:0db8:0000:85a3:0000:0000:ac1f:8001

🔴 Tableau comparatif

Caractéristique	IPv4	IPv6
Taille d’adressage	32 bits (4 octets)	128 bits (16 octets)
Nombre d’adresses	≈ 4,3 milliards (\(2^{32}\))	\(\simeq 340 \times 10^{36} ~(2^{128}\))
Format	Décimal pointé : x.x.x.x	Hexadécimal avec : xxxx:xxxx:...
Exemples	172.16.254.1 100.200.100.200	2001:0db8:85a3:0000:0000:8a2e:0370:7334 2001:db8:85a3::8a2e:370:7334
Disponibilité	Saturation proche (adresses rares)	Très grand espace disponible, conçu pour remplacer IPv4

✅ Conclusion

IPv6 permet de résoudre la pénurie d’adresses IP en offrant un espace d’adressage quasiment illimité, alors qu’IPv4 est limité à environ 4,3 milliards d’adresses.