Couche physique : tout savoir sur le premier niveau du modèle OSI

La couche physique étant la première du modèle OSI, elle est donc la plus basse des sept. Elle permet d’activer et de dé­sac­ti­ver les con­nexions physiques, mais aussi de les su­per­vi­ser.

Le modèle OSI est un modèle de référence à l’origine de normes encadrant la com­mu­ni­ca­tion de deux systèmes entre eux. Ce modèle a pour objectif de toujours permettre une in­te­rac­tion, même en cas d’uti­li­sa­tion de dif­fé­rentes solutions ma­té­rielles ou lo­gi­cielles. Ce modèle de référence est développé depuis 1977. Publié pour la première fois en 1983, il s’appuie sur sept couches (également appelées « niveaux » ou « layers ») qui se su­per­po­sent ; chacune d’elles s’acquitte de tâches bien dis­tinctes et clai­re­ment définies.

Pour que les données soient traitées ou trans­fé­rées de manière efficace, l’émetteur et le des­ti­na­taire doivent tra­vail­ler dans le respect du modèle OSI. La première couche du modèle (et la plus basse) est la couche physique, également appelée « physical layer ». Les couches ap­pa­rais­sent dans l’ordre suivant :

1. Couche physique (« physical layer »)
2. Couche liaison de données (« data link layer »)
3. Couche réseau (« network layer »)
4. Couche transport (« transport layer »)
5. Couche session (« session layer »)
6. Couche pré­sen­ta­tion (« pre­sen­ta­tion layer »)
7. Couche ap­pli­ca­tion (« ap­pli­ca­tion layer »)

La prin­ci­pale mission de la couche physique relève de la connexion physique de deux unités au sein d’un même réseau. Elle permet ainsi d’établir la connexion et d’y mettre fin, tout en s’assurant de son bon fonc­tion­ne­ment lors du transfert.

En plus du transfert en lui-même, la « physical layer » prévoit également la structure des bits, la sig­ni­fi­ca­tion de ces derniers et les dif­fé­rentes méthodes encadrant leur transfert. Les données sont quant à elles trans­fé­rées bit par bit, préparées, ren­for­cées et, le cas échéant, con­ver­ties. Lors du processus, la couche physique ne fait aucune dis­tinc­tion entre les données utiles et les in­for­ma­tions de contrôle, et ne s’occupe pas non plus de la cor­rec­tion des erreurs.

En effet, la couche physique se contente d’activer la connexion physique, de trans­fé­rer toutes les données con­cer­nées sous la forme d’un flux en bits et de dé­sac­ti­ver cor­rec­te­ment la connexion une fois le transfert terminé. La « physical layer » prend néanmoins en charge quelques fonctions de gestion.

La couche physique répond également, entre autres, à la question de la re­pré­sen­ta­tion physique des chiffres binaires (1 et 0), celle-ci pouvant être, par exemple, élec­trique, élec­tro­mag­né­tique, optique ou acous­tique. La couche physique vérifie aussi le sens dans lequel le transfert s’effectue. Les pro­prié­tés des dif­fé­rents con­nec­teurs et câbles, l’af­fec­ta­tion des broches et les valeurs physiques (comme celles du courant et de la tension) cons­ti­tuent également des in­for­ma­tions per­ti­nentes pour la couche physique.

La couche physique met à dis­po­si­tion des autres couches les in­for­ma­tions né­ces­saires à une connexion fluide. Ces in­for­ma­tions peuvent prendre la forme de signaux radio, lumineux ou élec­triques, par exemple. Le fait de choisir le bon matériel pour un réseau, mais également un type de réseau approprié, est lui aussi étroi­te­ment lié à la couche physique.

De la même manière, les pa­ra­mètres définis au niveau de la couche physique ont une influence sur les autres couches, notamment sur le choix du moyen de transfert et la fonction de chaque ligne, mais aussi la vitesse et la direction du transfert (déjà men­tion­née ci-dessus). Il peut en effet s’agir d’une com­mu­ni­ca­tion « simplex » (dans un seul sens), « half-duplex » (dans les deux sens, de façon al­ter­na­tive) ou « full-duplex » (dans les deux sens, de façon si­mul­ta­née).

Plusieurs com­po­sants matériels veillent au respect des exigences liées à la couche physique. Il est possible d’établir une dis­tinc­tion assez générale entre les com­po­sants passifs et les com­po­sants actifs, certains d’entre eux étant en effet en mesure d’exercer une influence directe sur la couche suivante. Les solutions ma­té­rielles suivantes cons­ti­tuent des exemples de com­po­sants passifs :

• Ré­sis­tances de ter­mi­nai­son
• Antennes
• Prises
• Lignes
• Con­nec­teurs
• Tés

Les éléments suivants cons­ti­tuent des exemples de com­po­sants passifs de la couche physique :

• Hubs
• Cartes réseau
• Répéteurs
• Trans­met­teurs
• Am­pli­fi­ca­teurs

Nom­breuses sont les tech­no­lo­gies qui pré­sen­tent une couche physique et dont le fonc­tion­ne­ment respecte les principes du modèle OSI. Les exemples suivants comptent parmi les tech­no­lo­gies con­cer­nées ou l’ayant été :

• 1-Wire : une interface série pouvant être utilisée comme un outil d’ali­men­ta­tion élec­trique ou une ligne d’émission et de réception.
• Bluetooth : la référence du secteur pour le transfert de données sur une courte distance.
• DSL : un ensemble de normes de la couche physique pour le transfert à haut débit de données sur des lignes de cuivre.
• E-carrier : un système de soutien pour le transfert numérique et si­mul­ta­née de plusieurs appels té­lé­pho­niques.
• Ethernet : le transfert filaire de données au sein d’un réseau local.
• FireWire : une ancienne interface série à haut débit.
• GMS : une norme de té­lé­pho­nie mobile pour les réseaux mobiles nu­mé­riques.
• IEEE 802.15.4 : une norme pour le transfert au sein de réseaux per­son­nels sans fil (Wireless Personal Area Network ou WPAN).
• IrDA : un re­grou­pe­ment d’en­tre­prises en faveur d’une har­mo­ni­sa­tion des ré­cep­teurs in­fra­rouges.
• ISDN : une norme in­ter­na­tio­nale pour les réseaux de té­lé­com­mu­ni­ca­tion nu­mé­riques.
• PCI Express : une norme pour la connexion des pé­ri­phé­riques à un pro­ces­seur principal.
• SONET/SDH : une technique de mul­ti­plexage pour la syn­chro­ni­sa­tion du transfert grâce à des fibres optiques.
• USB : un système de transfert de données entre des or­di­na­teurs et des pé­ri­phé­riques externes.
• Wi-Fi : les pé­ri­phé­riques et réseaux WLAN conformes à la norme IEEE 802.11.
• X10 : un protocole axé sur la domotique et fonc­tion­nant par signaux de com­mu­ta­tion.