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.