Le modèle OSI (Open Systems Interconnection) est le cadre de référence qui décrit comment fonctionnent les communications réseau, des câbles physiques aux applications. Publié par l’ISO en 1984, il découpe une communication en 7 couches superposées, chacune avec son rôle bien défini. Comprendre ce modèle, c’est pouvoir diagnostiquer n’importe quel problème réseau en demandant à quel niveau il se situe. Ce guide détaille chaque couche, leurs protocoles, et la relation avec le modèle TCP/IP réellement utilisé sur internet.
Qu’est-ce que le modèle OSI ?
Le modèle OSI est un modèle conceptuel, pas un protocole. Il définit une séparation des responsabilités entre différentes étapes du transport de données. À chaque couche, on échange avec son équivalent côté distant via un protocole défini, et on s’appuie sur les services de la couche du dessous.
Concrètement, quand vous tapez « trouver-ip.info » dans votre navigateur, 7 couches travaillent ensemble : l’application HTTP, la session sécurisée TLS, le découpage TCP, le routage IP, la trame Ethernet, le signal électrique du câble, le tout coordonné jusqu’au serveur en face. Le modèle OSI met chaque rôle à sa place.
Les 7 couches du modèle OSI
Couche 7 — Application
La couche directement vue par l’utilisateur ou par les programmes. Elle définit comment les applications s’adressent au réseau. Protocoles types : HTTP, HTTPS, DNS, FTP, SMTP, IMAP, SSH, SIP/VoIP.
Couche 6 — Présentation
Traduit les données entre formats : chiffrement, compression, encodage de caractères. C’est ici qu’opère TLS/SSL qui chiffre HTTPS. Aussi : JPEG, PNG, ASN.1, MPEG.
Couche 5 — Session
Gère l’ouverture, le maintien et la fermeture d’une session entre deux machines. Reprend une connexion interrompue, sépare plusieurs sessions parallèles. Exemples : NetBIOS, RPC, PPTP (anciennement).
Couche 4 — Transport
Découpe les données en segments et gère la livraison de bout en bout : ordre des paquets, retransmission en cas de perte, contrôle de congestion. Protocoles : TCP (fiable, ordonné, lent) et UDP (rapide, sans garantie). Voir aussi TCP/IP. C’est aussi la couche des ports (HTTP=80, HTTPS=443, SSH=22), utilisés par netstat.
Couche 3 — Réseau
Achemine les paquets entre réseaux différents via le routage. C’est ici qu’opère le protocole IP et les adresses IP. Aussi : ICMP (utilisé par ping), IPsec, OSPF, BGP. Les routeurs et le NAT travaillent à ce niveau.
Couche 2 — Liaison de données
Transmet les trames entre deux machines connectées au même segment physique. Détecte les erreurs, gère l’accès au support (qui parle quand sur le Wi-Fi). Protocoles : Ethernet, Wi-Fi (802.11), PPP, ARP. C’est ici qu’on manipule les adresses MAC, visibles via ipconfig ou ifconfig.
Couche 1 — Physique
Transmission physique des bits : tension électrique sur cuivre, impulsions lumineuses en fibre, ondes radio en Wi-Fi. Normes : 10BASE-T, 1000BASE-LX, 802.11ax (voir Wi-Fi 6 / Wi-Fi 7), DSL, DOCSIS.
Encapsulation : comment un paquet voyage
Quand une application envoie des données, chaque couche ajoute son en-tête (encapsulation). Le destinataire fait l’inverse (décapsulation) en remontant les couches :
- L7 produit la requête HTTP brute.
- L6 chiffre en TLS record.
- L5/L4 ajoute l’en-tête TCP (ports source/dest, numéros de séquence) — on parle de segment.
- L3 ajoute l’en-tête IP (IP source/dest, TTL) — on a maintenant un paquet.
- L2 ajoute l’en-tête Ethernet (MAC source/dest) — on obtient une trame.
- L1 transmet sous forme de signal électrique ou radio.
OSI versus TCP/IP : le modèle réellement utilisé
Internet ne tourne pas sur OSI mais sur TCP/IP, plus simple, à 4 couches :
- Application (TCP/IP) regroupe Application + Présentation + Session d’OSI.
- Transport (TCP/IP) = Transport (OSI couche 4).
- Internet (TCP/IP) = Réseau (OSI couche 3).
- Accès réseau (TCP/IP) regroupe Liaison + Physique d’OSI.
Le modèle OSI reste pédagogique : on l’utilise tous les jours pour parler de la pile réseau (« problème niveau 3 », « firewall L7 », « switch L2 »), même si ce qui tourne en vrai est plus proche de TCP/IP.
Cas d’usage diagnostic : « problème de quelle couche ? »
- Pas de réseau du tout (câble débranché, Wi-Fi coupé) : couche 1 / 2.
- Pas d’IP attribuée (auto-attribution 169.254…) : couche 3 + DHCP.
- Ping passe mais pas le web : couche 3 OK, problème DNS (L7) ou TLS (L6).
- Latence ou perte : couche 3 / 4. Ping + traceroute aident à localiser.
- Erreur certificat : couche 6 (TLS).
- HTTP 404 / 500 : couche 7.
- Wi-Fi instable : couches 1 (interférences radio) ou 2 (congestion 802.11).
- Firewall L4 filtre par port, firewall L7 filtre par contenu HTTP (WAF).
OSI et équipements réseau
- Câble Ethernet, fibre, Wi-Fi : couche 1.
- Hub (obsolète) : couche 1.
- Switch : couche 2, basé sur MAC.
- Routeur / box internet : couche 3, route par IP. Voir 192.168.1.1.
- Pare-feu basique : couche 4, filtre par IP + port.
- WAF / proxy applicatif : couche 7, filtre par URL / contenu.
- Load balancer L4 : répartition par port (TCP).
- Load balancer L7 : répartition par règle HTTP.
FAQ : modèle OSI
Pourquoi OSI n’est-il pas utilisé en vrai ?
Quand OSI a été standardisé fin années 80, TCP/IP était déjà déployé partout et avait gagné la guerre par sa simplicité. OSI reste un modèle conceptuel utile, mais les protocoles OSI eux-mêmes (X.25, TP4, CLNP) sont restés marginaux.
Comment retenir l’ordre des 7 couches ?
Mnémo classique : « Please Do Not Throw Sausage Pizza Away » (Physique, Liaison/Données, Réseau, Transport, Session, Présentation, Application). Version française : « Pour Le Réseau, Tout S’Arrête Plus Aisément » — il y a beaucoup de variantes, choisissez celle qui colle.
Une adresse IP est-elle de niveau OSI 3 ou 4 ?
Niveau 3 (réseau). L’IP identifie une interface dans un réseau, le port (niveau 4) identifie une application sur cette interface. Un « socket » = couple IP + port = couches 3 + 4 ensemble.
HTTPS est-il à la couche 6 ou 7 ?
Les deux. HTTP est à la couche 7. TLS, qui chiffre HTTP en HTTPS, est à la couche 6 (présentation). En pratique on parle de « HTTPS » comme un protocole unique, mais techniquement c’est l’empilement HTTP+TLS.
Qu’est-ce qu’un firewall « de couche 7 » ?
Un firewall niveau 7 (ou WAF — Web Application Firewall) inspecte le contenu HTTP : URL, en-têtes, méthodes, paramètres. Il peut bloquer une injection SQL, un XSS, ou des patterns d’attaque. Plus intelligent qu’un firewall L4 qui ne voit que IP + port. Voir aussi fail2ban.
Pour aller plus loin : TCP/IP, masque réseau, encyclopédie IP.