Le modèle TCP/IP et l'encapsulation
Définition
Le modèle TCP/IP est le modèle réel d'Internet, décrit dans la RFC 1122. Il compte 4 couches là où OSI en compte 7: Accès réseau, Internet, Transport et Application. L'encapsulation est le processus qui ajoute un en-tête (et parfois une queue) à chaque couche descendante, pour que chaque équipement sache quoi faire de la donnée sans connaître les couches inférieures.
Les 4 couches et leur correspondance avec OSI
| Couche TCP/IP | Équivalent OSI | PDU | Protocoles |
|---|---|---|---|
| Application | 5, 6, 7 | Données | HTTP, DNS, DHCP, SSH, SMTP |
| Transport | 4 | Segment | TCP, UDP |
| Internet | 3 | Paquet | IPv4, IPv6, ICMP |
| Accès réseau | 2 et 1 | Trame (bits en couche 1) | Ethernet 802.3, 802.11, PPP |
Beaucoup de supports Cisco présentent une version à 5 couches qui sépare la couche Accès réseau en Liaison (2) et Physique (1). Elle garde les avantages pédagogiques d'OSI tout en s'alignant sur les protocoles réels.
Le voyage d'un paquet, chiffré
Un poste 10.10.10.55 envoie une requête HTTP de 200 octets vers un serveur 172.16.20.10.
- Couche Application: le navigateur produit la requête, 200 octets de données.
- Couche Transport: TCP ajoute son en-tête de 20 octets. Ports source 49152, destination 80. Numéro de séquence et accusé de réception. Total 220.
- Couche Internet: IPv4 ajoute 20 octets. Adresses source et destination, TTL, protocole 6 pour TCP. Total 240.
- Couche Accès réseau: Ethernet ajoute 14 octets d'en-tête (MAC source, MAC destination, EtherType 0x0800) et 4 octets de FCS en queue. Total 258 octets de trame.
- Couche Physique: les 8 octets de préambule s'ajoutent pour la synchronisation horaire; la trame part en signaux électriques.
À chaque routeur traversé, l'en-tête de couche 2 est retiré puis recalculé pour le nouveau segment: la trame entrante sur Gig0/0 n'a pas la même MAC de destination que la trame sortante sur Gig0/1. L'en-tête IP lui reste intact, sauf le TTL qui baisse de 1. C'est un point d'examen classique: la MAC destination change de hop en hop, l'IP destination ne change jamais.
Désencapsulation côté destinataire
Le serveur lit le préambule, vérifie le FCS (une erreur déclenche un discard silencieux sans accusé), regarde si sa MAC figure en destination, accepte le paquet, remonte les en-têtes: IPv4 vers TCP, TCP vers l'application. Un switch ne désencapsule pas jusqu'à la couche 3: il lit l'en-tête de trame, puis régénère le FCS et renvoie la même trame.
TCP ou UDP en couche 4
| Critère | TCP | UDP |
|---|---|---|
| Connexion | Établie par 3-way handshake | Sans connexion |
| Fiabilité | Accusés, réémissions, ordre garanti | Au mieux, sans garantie |
| En-tête | 20 octets minimum | 8 octets |
| Usage typique | HTTP, SSH, SMTP | DNS, VoIP, streaming, DHCP |
Vérifier et montrer l'encapsulation sous IOS
Router# show ip interface GigabitEthernet0/0
GigabitEthernet0/0 is up, line protocol is up
Internet address is 10.10.10.1/24
Router# show protocols
Global protocols: Cisco HDLC, OSPF
GigabitEthernet0/0:
Internet protocol processing: enabled
La commande debug ip packet montre les paquets à la couche 3, debug arp le dialogue de résolution MAC. Les deux consomment du CPU: à n'utiliser qu'en window de maintenance.
Sous Windows, arp -a affiche la table qui lie IP et MAC: la trace visible de l'articulation couche 3 et couche 2.
Pourquoi ce découpage fonctionne
Les couches sont indépendantes: on remplace un lien cuivre par de la fibre (couches 1 et 2) sans toucher au trafic HTTP (couche Application). Le navigateur n'a jamais eu à savoir de quoi était fait le câble. Cette indépendance est la vraie raison du succès d'Internet.