Fondamentaux des réseaux · Chapitre 1
Comprendre les modèles OSI et TCP/IP
De l'enveloppe postale à la trame Ethernet : couches, encapsulation et protocoles, avec simulateurs interactifs
Prof. Azeddine KHIAT
Fondamentaux des réseaux · Université Mundiapolis, Casablanca
Année universitaire 2026-2027 · © 2026 Tous droits réservés
a.khiat@enset-media.ac.ma · in Profil LinkedIn
7ApplicationHTTP · DNS
6PrésentationTLS · JPEG
5SessionRPC · Sockets
4TransportTCP · UDP
3RéseauIPv4 · ICMP
2Liaison de donnéesEthernet
1Physique0101…
Introduction
Objectifs de la séance et plan
Objectif
Comprendre et illustrer le fonctionnement des deux modèles fondamentaux de la communication réseau : OSI et TCP/IP.
Vous saurez
- identifier les couches des deux modèles
- expliquer le rôle de chaque couche, ses protocoles, son PDU et ses équipements
- visualiser le passage des données à travers les couches (encapsulation / décapsulation)
- faire correspondre OSI et TCP/IP, et parler « couches » en dépannage
IntroductionDeux ordinateurs communiquent en plusieurs étapes. Pour normaliser ces échanges : le modèle OSI (théorique, 7 couches) et le modèle TCP/IP (pratique, celui d'Internet).
Partie
01
L'encapsulation
Pourquoi découper la communication en couches ?
Avant les modèles, une idée simple : on n'envoie jamais une information seule. Une invitation de mariage va nous le montrer.
Partie 1 · Figures commentées
L'analogie postale : la lettre et son enveloppe
Animation
À retenirEncapsuler, c'est ajouter autour des données les informations qui permettent de les livrer, sans modifier les données.
Partie 1 · Simulateur 1
Le bureau de poste : préparez, postez, observez
Simulateur
1 · Écrivez sur l'enveloppe
2 · Adresse du destinataire
Préparez l'enveloppe puis postez-la.
Poste ↔ réseau
Lettre = données · Enveloppe = en-têtes
Adresse destinataire = IP destination · Expéditeur = IP source
Centre de tri = routeur · Ouvrir l'enveloppe = décapsulation
Lettre = données · Enveloppe = en-têtes
Adresse destinataire = IP destination · Expéditeur = IP source
Centre de tri = routeur · Ouvrir l'enveloppe = décapsulation
Partie 1 · Figures commentées
Dans un réseau : le message part enveloppé dans plusieurs en-têtes
Animation
À retenirChaque en-tête répond à une question : pour qui ? d'où ? comment livrer ? quel type de données ?
Partie 1 · Simulateur 2
Envoyez « Hey! What's up? » à travers trois routeurs
Simulateur
Le message attend dans le navigateur.
ObservezLes routeurs ne lisent que les en-têtes Ethernet et IP. Seule l'application destinataire lit le message.
Partie
02
Open Systems Interconnection · ISO 7498
Le modèle OSI en 7 couches
Un modèle théorique et académique : de la couche la plus proche de l'utilisateur (7) à la plus proche du matériel (1).
Partie 2 · Simulateur 3
Pourquoi normaliser ? Alpha contre Bêta
Simulateur
Aux débuts des réseaux, chaque constructeur (SNA chez IBM, DECnet chez Digital…) encapsulait à sa façon : ses équipements ne comprenaient pas ceux des autres. En 1984, l'ISO publie le modèle OSI pour donner une méthode commune.
Interopérabilité
tous les constructeurs se comprennent
tous les constructeurs se comprennent
Performance
chaque champ à une place connue
chaque champ à une place connue
Conception
on fait évoluer une couche sans toucher aux autres
on fait évoluer une couche sans toucher aux autres
Dépannage
on isole le problème couche par couche
on isole le problème couche par couche
L'équipement A (constructeur Alpha) envoie une trame à B (constructeur Bêta).
À retenirUne couche = une mission, des protocoles normalisés, un en-tête à une place connue.
Partie 2 · Figures commentées
Les 7 couches du modèle OSI, vues sous quatre angles
Animation
MnémotechniqueDe 1 à 7 : « Pour Le Réseau, Tout Se Passe Automatiquement ».
Partie 2 · Simulateur 4
Explorateur des couches OSI
Simulateur
Partie 2 · Simulateur 5
Encapsulation et décapsulation, couche par couche
Simulateur
Client · émission
Serveur · réception
Partie 2 · Simulateur 6
Équipements : chacun lit les en-têtes de sa couche
Simulateur
Course : lecture ciblée contre lecture intégrale
Lecture ciblée (en-têtes L2 + L3 · 34 octets)
Lecture intégrale (trame de 1 518 octets)
Vocabulaire du terrain
- « Switch de niveau 2 ou 3 ? » Un switch L3 sait aussi router.
- « Port de couche 2 ou 3 ? » Port de commutation (VLAN) ou port routé (adresse IP).
- Plus un équipement monte dans les couches, plus il inspecte et plus il travaille.
À retenirHub L1 · Switch, carte réseau L2 · Routeur L3 · Pare-feu L4 · Proxy, WAF, passerelle L7.
Partie 2 · Simulateur 7 · couches 4 et 7
TCP ou UDP ? Et sur quel port ?
Simulateur
Client
Serveur
TCP : connexion en trois temps, accusés de réception, retransmission en cas de perte.
Ports bien connus : en clair et chiffrés
Cliquez une carte pour révéler le port. Le port identifie l'application à la couche transport.
Note. Certains schémas écrivent « SYN, SYN-ACK, SYN » : le troisième message est un ACK. HTTPS, IMAPS, POP3S ajoutent TLS au protocole en clair, d'où un autre port.
Partie 2 · Simulateur 8
Atelier : rangez protocoles et PDU dans leur couche
Exercice
1. Cliquez sur une étiquette. 2. Cliquez sur sa couche.
Score : 0 / 0
Partie
03
Transmission Control Protocol / Internet Protocol
Le modèle TCP/IP et la comparaison avec OSI
Le modèle pratique, réellement implémenté sur Internet : 4 couches qui regroupent les 7 couches OSI.
Partie 3 · Structure
Le modèle TCP/IP : 4 couches
| N° | Couche TCP/IP | Rôle principal | Protocoles | OSI |
|---|---|---|---|---|
| 4 | Application | Services à l'utilisateur, format, chiffrement, sessions | HTTP, DNS, SMTP, SSH, TLS | 7 · 6 · 5 |
| 3 | Transport | Communication de bout en bout, ports, fiabilité | TCP, UDP | 4 |
| 2 | Internet | Adressage logique et routage | IP, ICMP, IGMP, ARP* | 3 |
| 1 | Accès réseau | Transmission sur le support local, trames, signaux | Ethernet, Wi-Fi, PPP | 2 · 1 |
* ARP fait le lien entre adresses IP et MAC : on le range selon les sources en couche 2 ou 3.
Pourquoi plus simple ? Les couches 5, 6 et 7 relèvent des logiciels. Les ingénieurs réseau se concentrent sur les couches 1 à 4 : TCP/IP les regroupe là où OSI les sépare.
Plus ancien qu'OSI. TCP/IP naît des travaux de la DARPA dans les années 1970 et devient le protocole d'ARPANET en 1983, avant la publication d'OSI (1984). OSI est arrivé trop tard pour s'imposer comme pile réelle.
4 ou 5 couches ? La RFC 1122 en définit 4. Beaucoup de cours, dont Cisco, utilisent une version à 5 couches qui sépare Liaison et Physique.
À retenirApplication · Transport · Internet · Accès réseau : c'est la pile qui fait tourner Internet.
Partie 3 · Figures commentées
OSI ↔ TCP/IP : trois schémas de correspondance
Animation
À retenirLes couches 4 et 3 se correspondent directement. Le haut et le bas sont regroupés dans TCP/IP.
Partie 3 · Simulateur 9
Correspondance des couches entre les trois modèles
Simulateur
Cliquez sur n'importe quelle couche des trois modèles.
Partie 3 · Simulateur 10
Simulez la pile TCP/IP et ouvrez chaque en-tête
Simulateur
Pile de l'émetteur · cliquez
Cliquez sur « Simuler » : le message descend de l'Application à l'Accès réseau.
Partie 3 · Synthèse
Comparaison OSI / TCP/IP
| Couche OSI | Couche TCP/IP | Exemples de protocoles |
|---|---|---|
| 7 · Application | 4 · Application | HTTP, DNS, SMTP, FTP |
| 6 · Présentation | TLS/SSL, JPEG, encodage | |
| 5 · Session | RPC, NetBIOS, sockets | |
| 4 · Transport | 3 · Transport | TCP, UDP |
| 3 · Réseau | 2 · Internet | IP, ICMP |
| 2 · Liaison de données | 1 · Accès réseau | Ethernet, Wi-Fi, PPP |
| 1 · Physique | RJ45, fibre, radio |
OSI
Modèle conceptuel : 7 couches bien définies. Référence pédagogique et vocabulaire du métier (« problème de couche 2 »).
TCP/IP
Modèle pratique et implémenté : 4 couches regroupées. C'est la structure réelle d'Internet.
Point commun : les deux modèles poursuivent le même but, standardiser la communication.
Note du professeur. SSH est souvent rangé en couche 5 dans les tableaux simplifiés ; c'est un protocole applicatif (couche 7) qui gère aussi sa propre session et son chiffrement.
À maîtriserPasser d'un modèle à l'autre dans les deux sens, protocole par protocole.
Travaux dirigés · Atelier
TD : suivez « Bonjour » dans OSI Model Simulator
Tutoriel
Objectif : observer l'encapsulation réelle d'un message, couche par couche, et relever en-têtes, PDU et tailles.
Organisation : binômes · 45 min · livrable : le canevas de la diapositive suivante.
Outil : osi-model-simulator.roboticela.com
Organisation : binômes · 45 min · livrable : le canevas de la diapositive suivante.
Outil : osi-model-simulator.roboticela.com
Travaux dirigés · Évaluation de l'atelier
Canevas : ce que vous avez relevé dans le simulateur
Canevas
Choisissez le nom de la PDU à chaque couche
| Couche | PDU (nom de l’unité de données) |
|---|
Remplissez le canevas pendant l'atelier, puis cliquez sur « Vérifier ».
Partie 3 · Simulateur 11
Dépannage : à quelle couche se situe le problème ?
Simulateur
La méthode
Le modèle OSI permet de disséquer un problème : on teste couche par couche, en partant du bas (câble, voyant) vers le haut (application), jusqu'à trouver la cause.
Le modèle OSI permet de disséquer un problème : on teste couche par couche, en partant du bas (câble, voyant) vers le haut (application), jusqu'à trouver la cause.
« Le problème est en couche 2. »
Trames, adresses MAC, VLAN, erreurs CRC.
Trames, adresses MAC, VLAN, erreurs CRC.
« Le ping passe, mais pas le site. »
Couche 3 correcte : cherchez en 4 ou en 7.
Couche 3 correcte : cherchez en 4 ou en 7.
Choisissez la couche concernée.
Conclusion
Les points clés à retenir
1On n'envoie jamais des données seules : chaque couche ajoute un en-tête (encapsulation), retiré à l'arrivée (décapsulation).
2OSI : modèle conceptuel en 7 couches, langage commun du métier et outil de dépannage.
3TCP/IP : modèle pratique en 4 couches, celui qui fait réellement fonctionner Internet.
4PDU : données → segment → paquet → trame → bits.
5Les couches 1 à 4 sont celles qui concernent le plus l'ingénieur réseau.
7Application · Données
Application
6Présentation · Données
5Session · Données
4Transport · Segment
Transport
3Réseau · Paquet
Internet
2Liaison · Trame
Accès réseau
1Physique · Bits
SuiteProchaine séance : la couche Application en détail.
Évaluation
Validez votre compétence : 15 questions
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sur 15
Seuil de validation : 80 % (12 bonnes réponses).
Attestation de compétences
Technologies des réseaux et communication · 1A MIC · Modèles OSI et TCP/IP
Le professeur soussigné atteste que
a validé la compétence :
Expliquer et exploiter les modèles OSI et TCP/IP : couches, encapsulation, protocoles, PDU et équipements
| Ch. | Compétence | Résultat |
|---|
Fait à Casablanca, le
Signature
Prof. Azeddine KHIATUniversité Mundiapolis · École d'IngénierieEn cours
Technologies des réseaux
1A MIC
2026-2027
1A MIC
2026-2027
Fin de séance
Merci de votre attention
Questions ?
Rejouez les simulateurs jusqu'à ce que l'encapsulation devienne un réflexe : chaque couche, son en-tête, son PDU, ses équipements.
Prof. Azeddine KHIAT
a.khiat@enset-media.ac.ma
a.khiat@enset-media.ac.ma
Références et crédits
- NetworkAcademy.IO, « Understanding the OSI model ». Figures de l'analogie postale, de l'encapsulation, figures 7 à 9 © NetworkAcademy.IO.
- StationX, « OSI Reference Model Cheat Sheet » (scénario e-mail, ports, TCP/UDP).
- Formip.com, schéma de correspondance OSI ↔ TCP/IP.
- ISO/IEC 7498-1 · IETF RFC 1122 (1989) · Cisco CCNA 200-301.
- TD : OSI Model Simulator, Roboticela (licence AGPL-3.0).
Figures reproduites à des fins pédagogiques, propriété de leurs auteurs.