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Modèle OSI — exercices

Le TD2 corrigé, plus les questions qui font la différence entre réciter les sept couches et savoir s'en servir.

🎯

Ce qui est réellement évalué

Réciter les couches rapporte peu de points. Ce qui compte : situer un protocole, un équipement ou une adresse à la bonne couche, et savoir ce qui change et ce qui ne change pas quand un paquet traverse le réseau.

01Le tableau des deux modèles

1Couches, PDU et protocoles Facile

Énumérez les 7 couches du modèle OSI en ordre décroissant, en indiquant le nom de chaque couche.
Indiquez le numéro et le nom exact de chaque couche du modèle TCP/IP, avec le terme utilisé pour l'unité d'encapsulation et les protocoles ou utilitaires connexes.

✅ Correction

1. Les 7 couches OSI, du haut vers le bas

N°	Couche	En une phrase
7	Application	La plus proche de l'utilisateur ; sert les applications, pas les autres couches OSI
6	Présentation	Rend l'information lisible par l'autre système : traduit les formats
5	Session	Ouvre, gère et ferme les sessions ; synchronise le dialogue
4	Transport	Segmente, réassemble, assure la fiabilité de bout en bout
3	Réseau	Connectivité et sélection du trajet entre réseaux éloignés
2	Liaison de données	Transit fiable sur une liaison ; adressage physique
1	Physique	Spécifications électriques, mécaniques, procédurales, fonctionnelles

2. Le modèle TCP/IP

N°	Couche TCP/IP	Couches OSI	PDU	Protocoles
4	Application	7 · 6 · 5	Données	`HTTP` `HTTPS` `FTP` `SMTP` `DNS` `DHCP` `Telnet` `SSH`
3	Transport	4	Segment	`TCP` `UDP`
2	Internet	3	Paquet	`IP` `ICMP` `ARP`
1	Accès réseau	2 · 1	Trame puis bits	`Ethernet` `Wi-Fi` `PPP`

⚠️ Deux erreurs de numérotation

La couche Application de TCP/IP porte le numéro 4, pas 7 : le modèle n'a que quatre couches. Et la couche Internet ne s'appelle jamais « réseau » dans TCP/IP — même si elle correspond bien à la couche 3 d'OSI. Le correcteur attend le vocabulaire du bon modèle.

🧰 Les protocoles à savoir placer

mémo

Couche 7 / Application  HTTP  HTTPS  FTP  SMTP  POP3  IMAP  DNS  DHCP  SSH  Telnet
Couche 4 / Transport    TCP (fiable, connecté)   UDP (rapide, non connecté)
Couche 3 / Réseau       IP  ICMP (ping)  ARP (IP → MAC)
Couche 2 / Liaison      Ethernet  Wi-Fi (802.11)  PPP
Couche 1 / Physique     RJ45, fibre, ondes, niveaux de tension

02Retrouver la PDU

2Nommer l'unité de données Facile

Quel est le nom de l'unité de données de protocole dans chacune de ces situations ?

Les données viennent de recevoir les adresses IP source et destination.
La couche transport vient de découper le flux pour l'envoi.
L'information circule sur le câble sous forme de signal électrique.
Les adresses MAC et un en-queue de contrôle viennent d'être ajoutés.
L'utilisateur vient de valider l'envoi de son courriel.

✅ Correction

Situation	PDU	Couche
Adresses IP ajoutées	Paquet (ou datagramme)	3 — Réseau
Flux découpé par le transport	Segment	4 — Transport
Signal sur le câble	Bits	1 — Physique
Adresses MAC + en-queue	Trame	2 — Liaison
Courriel validé par l'utilisateur	Données	7 — Application

🧰 Le réflexe qui ne trompe jamais

Ne cherchez pas le nom de la PDU : cherchez quelle adresse vient d'être ajoutée.

méthode

on ajoute des PORTS   → Segment
on ajoute une IP      → Paquet
on ajoute une MAC     → Trame
plus rien à ajouter, on transmet → Bits

03Équipements et couches

3Niveau d'intervention dans le modèle OSI Facile

Quel est le niveau d'intervention, dans le modèle OSI, de chacun de ces équipements d'interconnexion ?

Équipement	Couche OSI
Routeur	?
Répéteur	?
Hub	?
Switch	?
Carte réseau	?

✅ Correction

Équipement	Couche	Justification
Routeur	3 — Réseau	Il lit les adresses IP et sélectionne le trajet. Le cours le dit explicitement : « agissant au niveau 3 de l'OSI »
Répéteur	1 — Physique	Il n'interprète pas les trames et retransmet bit à bit. C'est « le matériel de plus bas niveau »
Hub	1 — Physique	C'est un répéteur multiport : il recopie le signal sans rien lire
Switch	2 — Liaison	Il lit les adresses MAC pour commuter vers le bon port
Carte réseau	1 et 2	Couche 1 : conversion bits ↔ signal. Couche 2 : elle porte l'adresse MAC et construit les trames

⚠️ La carte réseau vaut deux points

C'est le seul élément du tableau qui couvre deux couches. Répondre « couche 2 » seulement fait perdre la moitié du point. La justification : Ethernet est précisément défini par le cours comme une « technologie de couche 2 et de couche 1 » — et la carte réseau est son incarnation matérielle.

04IP ou MAC ?

4Reconnaître le type d'adresse Facile

Pour chacune de ces adresses, précisez s'il s'agit d'une adresse IP ou d'une adresse MAC.

192.168.1.10 · 00:1A:2B:3C:4D:5E · 172.16.254.1 · A4-B1-C2-D3-E4-F5 · 10.0.0.254 · FF:FF:FF:FF:FF:FF · 2001:db8::1

✅ Correction

Adresse	Type	Ce qui le prouve
`192.168.1.10`	IP (v4)	4 nombres décimaux de 0 à 255, séparés par des points
`00:1A:2B:3C:4D:5E`	MAC	6 groupes hexadécimaux séparés par des deux-points
`172.16.254.1`	IP (v4)	Format décimal pointé — et une plage privée
`A4-B1-C2-D3-E4-F5`	MAC	6 groupes hexadécimaux ; le séparateur peut être un tiret (notation Windows)
`10.0.0.254`	IP (v4)	Format décimal pointé
`FF:FF:FF:FF:FF:FF`	MAC	C'est la MAC de diffusion : tous les bits à 1
`2001:db8::1`	IP (v6)	Hexadécimal séparé par des deux-points, avec un `::` qui abrège une suite de zéros

🧰 Trois secondes pour trancher

méthode

Des POINTS et des chiffres de 0 à 255 …… IPv4   (couche 3)
6 groupes de 2 caractères hexa ………………… MAC    (couche 2)
Des deux-points avec des lettres a-f ……… IPv6   (couche 3)

Piège : IPv6 et MAC utilisent tous deux « : » et l'hexadécimal.
Comptez les groupes : 6 groupes de 2 → MAC. Jusqu'à 8 groupes de 4 → IPv6.

🌍 Les 3 premiers octets d'une MAC ne sont pas au hasard

Ils forment l'OUI (Organizationally Unique Identifier), le code du fabricant attribué par l'IEEE. 00:1A:2B désigne un constructeur précis, les trois octets suivants le numéro de série de la carte. C'est ce qui rend chaque MAC théoriquement unique au monde — et c'est aussi ce qui permet, en dépannage, d'identifier la marque d'un équipement inconnu sur le réseau.

05Composer un réseau

5De quoi a-t-on besoin ? Moyen

Quels sont les éléments nécessaires pour former un LAN de quatre ordinateurs, dont deux en Wi-Fi, et le relier à Internet ?
Quels sont les éléments obligatoires pour constituer un réseau avec seulement deux périphériques ?

✅ Correction

1. Le LAN de quatre postes relié à Internet

Élément	Quantité	Rôle
Ordinateurs avec carte réseau	4	2 avec carte Ethernet, 2 avec carte Wi-Fi
Switch	1	Interconnecte les postes filaires — couche 2
Point d'accès Wi-Fi	1	Raccorde les 2 postes sans fil au réseau filaire
Câbles à paires torsadées RJ45	3 au moins	2 postes → switch, et switch → point d'accès
Routeur	1	Sortie vers Internet — couche 3. Souvent intégré à la box
Modem / accès opérateur	1	Liaison physique avec le réseau du fournisseur d'accès
Un plan d'adressage	—	IP + masque sur chaque poste, passerelle par défaut, DNS

🧰 En pratique, une box fait tout

Une box internet grand public réunit dans un seul boîtier le modem, le routeur, un switch de 4 ports et un point d'accès Wi-Fi. En épreuve, énumérez tout de même les fonctions séparément : c'est ce que le correcteur vérifie. Répondre « une box » n'a jamais rapporté de points.

2. Le réseau minimal de deux périphériques

Trois éléments obligatoires, et rien de plus :

Deux périphériques équipés chacun d'une carte réseau ;
un support de transmission — un câble reliant directement les deux, ou une liaison sans fil ;
des règles communes : un protocole partagé, et des adresses IP cohérentes, c'est-à-dire dans le même sous-réseau.

⚠️ Ni switch, ni routeur — et le cas du câble croisé

Deux machines suffisent : aucun équipement intermédiaire n'est obligatoire. C'est le sens de la question. Historiquement, une liaison directe entre deux PC exigeait un câble croisé, qui inverse les paires d'émission et de réception. Les cartes réseau modernes gèrent l'Auto-MDI/X et font le croisement toutes seules : un câble droit fonctionne. Mentionnez le câble croisé — cela montre que vous comprenez pourquoi il existait.

Et n'oubliez pas la troisième condition, celle qu'on oublie toujours : sans adresses dans le même sous-réseau, les deux machines sont câblées mais ne se parlent pas. Le réseau, c'est aussi les règles.

06Suivre un paquet

6Ce qui change, ce qui ne change pas Exigeant

Depuis son PC, un utilisateur ouvre https://www.exemple.fr. Le serveur se trouve à l'autre bout du monde ; le trafic traverse la box de l'utilisateur puis plusieurs routeurs d'opérateurs.

Citez, dans l'ordre, les couches traversées et la PDU produite à chacune, à l'émission.
Les adresses IP source et destination changent-elles en route ? Et les adresses MAC ?
Quel équipement désencapsule jusqu'à la couche 3, et pourquoi s'arrête-t-il là ?
Que fait le switch de la box en voyant passer cette trame ?

✅ Correction

1. La descente de la pile

encapsulation

7 Application   le navigateur forme la requête HTTPS ……………… DONNÉES
6 Présentation  chiffrement TLS, encodage ………………………………… DONNÉES
5 Session       ouverture et suivi de la session ………………… DONNÉES
4 Transport     TCP découpe + ports (source aléatoire, 443) … SEGMENT
3 Réseau        IP ajoute les adresses logiques ………………………… PAQUET
2 Liaison       Ethernet ajoute les MAC + le FCS …………………… TRAME
1 Physique      conversion en signal sur le support ………………… BITS

2. Ce qui change en route

Adresse	Change ?	Pourquoi
IP source et destination	Non	Elles identifient les extrémités de la communication, de bout en bout
MAC source et destination	À chaque saut	Elles n'identifient que les deux voisins d'un même lien

⚠️ La nuance qui manque presque toujours

L'IP source change en réalité une fois : au passage de la box, par le NAT, qui remplace l'adresse privée du PC par l'adresse publique de la box. Mais c'est une opération volontaire de translation, pas le fonctionnement normal du routage. Si la question porte sur le principe du modèle en couches, répondez « les IP ne changent pas » et signalez l'exception du NAT : c'est ce qui distingue une bonne copie.

3. L'équipement qui désencapsule jusqu'à la couche 3

Le routeur. Il remonte jusqu'à la couche 3 parce qu'il a besoin de lire l'adresse IP de destination pour consulter sa table de routage et décider par quelle interface sortir.

Pourquoi il s'arrête là : le contenu du segment — les ports, les données applicatives — ne le concerne pas. Monter plus haut serait du travail inutile, et le routeur doit traiter des millions de paquets par seconde. Il réencapsule aussitôt dans une nouvelle trame de couche 2, avec sa propre MAC en source et celle du prochain saut en destination.

💡 Analogie

Le centre de tri ouvre le sac postal (couche 2) pour lire l'adresse sur le colis (couche 3), puis le remet dans un autre sac pour la ville suivante. Il n'ouvre jamais le colis : le contenu ne le regarde pas et lui ferait perdre un temps considérable.

4. Le switch de la box

Il ne monte qu'à la couche 2. Il lit la MAC de destination de la trame, consulte sa table d'adresses MAC, et commute la trame vers le seul port où se trouve le destinataire — ici, le port du routeur.

Il ne regarde ni l'adresse IP, ni le port TCP, ni le contenu. C'est précisément ce qui le rend rapide : moins on lit, plus on commute vite.

🌍 Comment le switch a appris où se trouve chacun

Personne ne le lui a dit. À chaque trame reçue, il note l'adresse MAC source et le port d'arrivée : il apprend donc en écoutant. Si la destination lui est encore inconnue, il inonde tous les ports sauf celui d'origine — et la réponse lui apprend la position manquante. C'est le mécanisme d'apprentissage, et c'est aussi pourquoi un switch neuf se comporte les premières secondes comme un hub.