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La couche Réseau du modèle TCP/IP combine essentiellement les fonctions de deux couches du modèle OSI :
* Couche 3 (couche réseau) : C'est l'équivalent le plus direct. Les deux gèrent l'adressage logique (adresses IP dans TCP/IP, adresses réseau dans OSI), le routage et la fragmentation/réassemblage des paquets.
* Couche 2 (couche de liaison de données) : Bien qu'elle soit principalement responsable de l'adressage physique (adresses MAC) et de la détection des erreurs au niveau des liaisons, la couche liaison de données contribue également aux fonctions *indirectement* liées à ce que fait la couche réseau TCP/IP. Plus précisément, certains aspects de la fragmentation et du réassemblage (bien qu’à une échelle différente et avec des mécanismes différents) se produisent à cette couche. De plus, certaines corrections d'erreurs effectuées au niveau de cette couche soutiennent la fiabilité implicitement assumée par les couches supérieures s'appuyant sur la fonctionnalité de la couche réseau.
Par conséquent, la fonctionnalité de la couche réseau est une combinaison des fonctionnalités principales de la couche réseau OSI et de certains aspects de prise en charge de la couche liaison de données OSI. Il est important de se rappeler qu’il ne s’agit pas d’une cartographie individuelle parfaite; les couches fonctionnent différemment dans le détail, mais leurs objectifs généraux présentent un certain chevauchement.
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