Objectifs de certification

ICND1 100-105

  • 1.1. Comparer et mettre en contraste les modèles OSI et TCP/IP
  • 1.2. Comparer et mettre en contraste les protocoles TCP et UDP

CCNA R&S 200-125

  • 1.1 Comparer et mettre en contraste les modèles OSI et TCP/IP
  • 1.2 Comparer et mettre en contraste les protocoles TCP et UDP

Protocoles et modèles de communication

Les protocoles du réseau peuvent être modélisés et catégorisés selon divers critères. On trouvera dans ce premier article les principes fondamentaux sur les modèles de communication et leurs protocoles : définition, catégorisation, rôles, mise en couches, encapsulation et désencapsulation.

1. Définition d’un protocole de communication

Un protocole de communication est un ensemble de règles qui rendent les communications possibles car les intervenants sont censés les respecter.

Les protocoles définissent une sorte de langage commun que les intervenants utilisent pour se trouver, se connecter l’un à l’autre et y transporter des informations.

Les protocoles peuvent définir toute une série de paramètres utiles à une communication :

  • des paramètres physiques comme des modulations, des type de supports physiques, des connecteurs, …
  • le comportement d’un certain type de matériel,
  • des commandes,
  • des machines à état,
  • des types de messages,
  • des en-têtes qui comportent des informations utiles au transport.

2. Standardisation, régulation et inter-opérabilité

Les protocoles sont discutés et élaborés par des organismes de standardisation.

Les protocoles TCP/IP sont formalisés par l’Internet Engineering Task Force (IETF) dans des documents publics qui prennent le nom de RFC (“Requests For Comments”). On désigne ces documents par des numéros de références. Tous les RFCs ne sont pas nécessairement des standards. Leur statut au sein du processus de standardisation peut être : Informational, Experimental, Best Current Practice, Standards Track ou Historic.1 L’IETF dépend de l’ISOC.

Les protocoles LAN / WAN / PAN2 sont par contre formalisés par d’autres organismes comme l’IEEE (IEEE 802), l’ITU, par l’ANSI,etc.

On prendra garde à distinguer ces organismes de standardisation de consortiums commerciaux comme la WiFi Alliance ou des organismes étatiques nationaux et internationaux de régulation comme le FCC, l’ETSI, l’IBPT, …

Organismes de régulation, standardisation et compatibilité

3. Nomenclature des protocoles

On peut catégoriser les protocoles sur base de différents critères comme la signalisation, la maintenance de la connexion, la fiabilité, selon les plans gestion, contrôle, donnée ou encore selon le type de technologie TCP/IP, LAN, WAN.

3.1. Signalisation

On désigne ici par “signalisation” tout message qui comprend des commandes utiles du protocole.

Un protocole à signalisation In-Band embarque la signalisation avec les données dans un même canal (HTTP).

Un protocole à signalisation Out-of-Band utilise signalisation dans un protocole distinct (en téléphonie IP les protocoles SIP/SDP/RTP) ou un canal dédié (FTP).

3.2. Maintenance de la connexion

Un protocole Orienté Connexion est celui qui établit, maintient et ferme un canal au préalable de l’envoi des données (TCP, FTP).

Un protocole Non Orienté Connexion : Ethernet, IP, UDP, TFTP sont non orientés connexion et ne proposent aucun mécanisme de maintenance.

3.3. Fiabilité

Un protocole Fiable met en oeuvre des mécanismes de fiabilité tel que la reprise sur erreur, des accusés de réception, du contrôle de flux, etc. (TCP).

Un protocole Non fiable : Ethernet, IP, UDP, TFTP sont non fiables et ne proposent aucun mécanisme de fiabilité.

Les caractéristiques fiabilité et maintenance sont souvent associées mais les deux caractéristiques peuvent être dissociées.

3.4. Plans

Les quatre plans “Data”, “Control”, “Management”, “Services” sont des concepts pour identifier le “plan” des opérations sur un routeur (L3) ou un commutateur (L2).

Le plan Donnée (Data plane) fait référence aux fonctions et processus de transfert de paquets. On y trouve des protocoles transportant des données des utilisateurs (HTTPS, FTP, RTP), l’encapsulation de données. La qualité de service (QoS), le filtrage sont aussi sur ce plan.

Le plan Contrôle (Control plane) concerne toutes les fonctions de création des chemins comme les protocoles de routage (OSPF, EIGRP, BGP) ou les protocoles LAN IEEE 802.1 (Spanning-Tree, Etherchannel, VLANs), les protocoles de redondance du premier saut FHRP (HSRP, VRRP, GLBP), etc. Ils émanent de l’infrastructure. Les protocoles de gestion d’infrastructure comme la résolution de noms (DNS), d’attributions d’adresses (DHCP, RA, DHCPv6), de voisinage (ARP/ND) peuvent être classés dans cette catégorie.

Le plan Gestion (Management plane) est celui qui gère et surveille les périphériques. On y trouve des protocoles d’accès distant (AAA, RADIUS, SSH), de supervision (NTP, SYSLOG, SNMP), de transfert de fichier (FTP, TFTP, SSH/SCP/SFTP). On pensera aussi aux interfaces “API” Rest supportées par HTTP et/ou HTTPS qui permettent de contrôler du matériel et des solutions de type NFV / SDN.

Le plan Services (Services plane) est un cas spécifique du plan Données (Data plane) pour du trafic qui demandent une transformation comme par exemple l’encapsulation en tunnels GRE, MPLS VPNs, le chiffrement/déchiffrement TLS/IPsec, le mécanismes QoS, etc.

4. Protocoles TCP/IP, LAN et WAN

Les protocoles TCP/IP relèvent du “logique”, du logiciel, où d’une part, l’Internet Protocol (IP) identifie les noeuds de communication à travers l’inter-réseau et les meilleurs chemins, et où d’autre part, TCP ou UDP assurent la fonction de transport de bout en bout alors qu’un un protocole de couche application rend un service de communication.

TCP/IP, communication d'égal à égal

Les technologies et protocoles LAN/WAN relèvent du matériel/physique. Elles assurent le transport et la livraison physique des données sur les liaisons locales avec les technologies :

  • LAN : Technologies au sein des réseaux locaux (confinés localement, rapides et permanents) : Ethernet, Wi-Fi, Bluetooth, WiMax, etc.
  • WAN : Technologies qui interconnectent les routeurs, point intermédiaires de connectivité, plus lente et couvrant de longues distances : xDSL/PPPoE, Metro-Ethernet, DOCSIS, LTE, HDLC, Frame-Relay, ATM, …
Technologies LAN, WAN, PAN, WLAN, WPAN, WWAN

5. Modèles de communication

Un modèle de communication organise les communications entre les hôtes sous forme d’enveloppement hiérarchique. Chaque couche remplit une fonction spécifique à la communication et dispose de caractéristiques propres. Chaque couche utilise un protocole, soit un ensemble de règles de communication.

Comparaison des modèles TCP/IP et OSI

5.1. Avantages d’un modèle de communication

Un modèle de communication dispose de plusieurs avantages :

  • Il permet de mieux comprendre le véritable fonctionnement des communications. Il est utile à l’apprentissage.
  • Il est utile au diagnostic et au dépannage.
  • Il permet de développer ou d’adapter des nouvelles fonctionnalités sans à revoir l’ensemble du modèle. Les modifications peuvent intervenir uniquement sur le protocole de la couche concernée.
  • Il favorise l’interopérabilité entre différents matériels, technologies et constructeurs. Il favorise la croissance du marché dans le secteur des infrastructures et de services IT.

5.2. Modèles utilisés dans ce document

On discutera dans ce document de quelques modèles de communication :

  1. Le modèle TCP/IP qui implémente les technologies les plus courantes.
  2. Le modèle OSI qui sert de référence académique et qui trouve des correspondances par rapport aux technologies TCP/IP, LAN et WAN.
  3. Les technologies LAN (Ethernet) et les technologies WAN (PPP, PPPoE, GRE) qui disposent de leur propre modélisation au niveau des couches dites “basses”, soit proche du signal physique.

En conclusion, un modèle de communication est une référence à maîtriser si l’on désire comprendre les technologies des réseaux.

  1. Pour un peu plus de détails sur les RFCs : fr.wikipedia.org et en.wikipedia.org

  2. Ces acronymes diéfinissent des catégories de technologies physiques selon leur étendue : Local Area Network (LAN), Wide Area Network (WAN), Personal Area Network. Voyez plus bas. 

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