Qu'est-ce qu'un commutateur LAN ou un commutateur et à quoi sert-il?

Dans le monde des réseaux, il est toujours important de savoir différencier les différents appareils qui nous permettent de les créer et d'interconnecter nos équipements. Aujourd'hui, nous allons donc tout savoir sur ce qu'est un Switch. Nous verrons également les différences entre cet équipement et d'autres équipements tels que les routeurs, les concentrateurs ou même les modems. Alors, commençons!

Index du contenu

Qu'est-ce qu'un commutateur ou un commutateur réseau:

Commençons par définir ce qu'est un commutateur, également appelé commutateur LAN. Il s'agit d'un appareil qui nous permettra d' interconnecter les différents équipements et nœuds d'un réseau, toujours câblé et il sera important de le garder à l'esprit. En fait, un commutateur interconnectera toujours les périphériques sur un réseau local, vous savez, celui que nous connaissons sous le nom de LAN.

Les commutateurs fonctionnent au niveau de la couche de liaison ou de la couche 2 du modèle OSI (Open System Interconection), un modèle de référence utilisé pour les protocoles de réseau et leur définition. La couche liaison de données est celle entre la couche 1 ou physique (moyens de transport et signaux) et la couche 3 ou réseau (routage et adressage logique). Il s'agit de l' adressage physique des paquets qui transitent sur le réseau en fonction de l'adresse MAC associée à chaque appareil qui lui est connecté.

Les spécifications techniques et de fonctionnement des commutateurs sont définies dans la norme IEEE 802.3 pour la normalisation des réseaux Ethernet. Il s'agit d'un ensemble de normes qui déterminent essentiellement la vitesse à laquelle la connexion réseau pourra fonctionner. Parmi eux, les normes 802.3i (10BASET-T 10 Mbps), 802.3u (100BASE-T 100 Mbps), 802.3z / ab (1000BASE-T 1Gbps sur fibre ou paire torsadée), etc. sont bien connues.

Actuellement, ces normes sont suivies par tous ces appareils, qui utilisent toujours une topologie en étoile pour connecter les nœuds, l'équipe principale étant le commutateur lui-même. Au moyen d'une série de ports ou de ports RJ45 ou SFP, les nœuds sont connectés.

Ce qu'un commutateur peut et ne peut pas faire

Il est très important de savoir quelle est la zone de travail d'un commutateur car cela vous aidera à savoir comment et où le connecter et à quoi il est conçu. Et bien sûr, pour les différencier des autres périphériques réseau.

Que vous pouvez faire:

• Interconnectez les périphériques sur un réseau câblé Basculez et transférez les paquets de la source à la destination à l'aide de sa table d'adresses MAC à l'échelle du réseau et en tant que lien vers le serveur d'adresses IP, qui peut être un routeur ou un ordinateur hôte

Ce que vous ne pouvez pas faire:

• Il n'est pas capable de nous fournir une connectivité avec d'autres réseaux, qui sont en dehors de son masque de sous-réseau. Par conséquent, il n'est pas capable de fournir une connexion Internet

Nous verrons qu'il existe des commutateurs qui, grâce à un micrologiciel ou à un petit système d'exploitation, sont capables de faire encore plus de choses qui dépassent les fonctions pour lesquelles ils sont conçus.

Caractéristiques et éléments

Nous pouvons trouver des commutateurs de pratiquement n'importe quelle taille en termes de ports, mais ils sont la clé de la mise en place de centres de traitement de données complexes, avec des équipements et des armoires avec des centaines de ports.

Ports et vitesse

Le fonctionnement d'un Switch s'effectue via des ports réseau, qui permettent l'interconnexion des différents nœuds du réseau interne. Le nombre déterminera sa capacité et sa puissance, ainsi que sa vitesse. Le plus normal sera de les trouver entre 4 et 20 ports, mais il y en a beaucoup plus orientés vers les entreprises. Peut avoir:

• RJ45: propre port pour les câbles à paire torsadée, les câbles UTP à 4 paires torsadées typiques pour LAN fonctionnant à 10/100/1000/10000 Mbps

• SC: port fibre optique pour liaisons haut débit à 1/10 Gbps.

• Ports SFP ou GBIC: ceux-ci sont appelés ports modulaires car ils n'ont pas de connecteur spécifique, mais plutôt un trou dans lequel insérer le connecteur avec le type de port que nous voulons. Il peut s'agir d'un GBIC (Gigabit Interface Converter) généralement avec des ports RJ45 intégrés ou du SFP / SFP + (Small Form-Factor Pluggable), un port plus petit avec une fibre optique RJ45 ou 10 Gbps.

• Ports combinés: ils ne sont pas un type de port en tant que tel, mais un moyen de fournir au Switch une plus grande variété de ports. Ils se présentent généralement en panneaux de 2 RJ45 + 2 SFP ou 4 + 4, où l' on peut utiliser l'un ou l'autre, mais jamais les deux en même temps car ils partagent un bus.

La vitesse est définie par les différentes versions de la norme 802.3 que nous avons vues au début. Nous trouvons actuellement des commutateurs capables de fournir 10 Mbps, 100 Mbps, 1 Gbps et 10 Gbps.

Méthodes de commutation d'un commutateur

Switch est le nom espagnol d'un Switch, nous pensons que c'est clair, ce nom fait référence à son fonctionnement sur la norme Ethernet. Ceci est basé sur la transmission de données dans le LAN via des trames qui transportent les données avec un en-tête qui permet à la fois l'expéditeur et le récepteur d'être identifiés à l'aide de l' adresse MAC. Attention, nous parlons d'adresse MAC et non d'adresse IP, cela fonctionne dans une autre couche OSI. Il existe deux méthodes de communication dans les réseaux:

• Half Duplex: à cet égard, les données voyagent dans un sens ou dans l'autre, mais jamais vers les deux directions en même temps, par exemple, un talkie-walkie Full Duplex: c'est celui qui utilise simultanément les canaux d'envoi et de réception, par exemple, un téléphone.

Un élément très important qui détermine la capacité de commutation d'un commutateur sont les tampons, les éléments de mémoire qui servent à stocker les trames qui doivent être transmises au nœud correspondant. Ces tampons exécutent la fonction de cache, particulièrement importante pour connecter deux nœuds avec des ports à des vitesses différentes, afin de réduire l'effet de goulot d'étranglement.

Il existe plusieurs techniques de commutation sur un commutateur:

• Adaptive Cut-Through Store-And-Forward

(stocker et transférer)

Dans cette première méthode, le commutateur stocke la trame de données entière dans le tampon à la réception. Ceci est fait pour détecter d'éventuelles erreurs dans celui-ci et évidemment pour analyser l'origine et la destination. Après cela, il sera envoyé au destinataire.

Cette méthode est toujours utilisée sur les commutateurs qui ont des ports de vitesse différente, bien que nous devons garder à l'esprit qu'il y aura toujours un petit retard ou retard dans l'envoi lors de l'utilisation de cette méthode.

(transfert direct)

Dans ce cas, la trame n'est pas complètement mise en mémoire tampon, mais seul son en-tête est lu pour connaître le MAC source et de destination, puis il est transmis.

C'est une technique plus rapide que la précédente, mais elle ne fournit pas de contrôle d'erreur dans les trames endommagées. De plus, les ports de l'appareil doivent tous fonctionner à la même vitesse.

(renvoi direct adaptatif)

Ce n'est pas une nouvelle méthode, mais la possibilité pour le commutateur de choisir entre les deux méthodes précédentes. Par exemple, lorsque le commutateur détecte que trop de paquets défaillants et perdus entrent, il passe automatiquement au stockage et au transfert, tandis que si les ports ont la même vitesse, il utilisera le transfert direct.

Travailler avec des trames Jumbo

Lorsque nous allons acheter un Switch, il est habituel que dans ses spécifications ils parlent de cadres Jumbo si l'équipe peut travailler avec eux.

Nous avons déjà dit qu'un Switch fonctionne avec des trames Ethernet, qui ont une taille standard de 1500 octets. Mais il est possible de les agrandir, jusqu'à 9000 octets, appelés Jumbo Frames. Ceux-ci ne relèvent pas de la norme 802.3.

Ces trames sont utilisées pour travailler avec de grands volumes d'informations, ce qui rend le transfert de données plus efficace rapidement, bien qu'il ajoute une latence à la connexion car il doit traiter plus d'informations. Pour cette raison, les trames Jumbo sont utilisées avec des commutateurs assez puissants.

Types de commutateurs

Nous n'avons qu'à voir les types de commutateurs que nous trouvons sur le marché, qui seront orientés vers certaines tâches en fonction de leur capacité, des ports et des autres normes qu'ils mettent en œuvre.

Commutateurs ingérables et gérables ou niveau 3/4

En général, les commutateurs n'ont pas de capacité de gestion, du moins dans les modèles les plus élémentaires. Ceux-ci fonctionnent sur la norme 802.3u, ce qui indique qu'un commutateur doit avoir une capacité de négociation automatique. Sans l'intervention d'une personne, le client et le commutateur «décident» à quoi ressembleront les paramètres de commutation. Ce seraient les commutateurs non gérés.

Mais au fil du temps, le matériel a parcouru un long chemin, réduisant la taille, augmentant la puissance et donnant à ces appareils plus d'intelligence. Il n'est pas rare de voir des commutateurs avec des processeurs à 4 cœurs et une RAM de 512 Mo ou même plus. Mais la chose la plus importante en eux est qu'ils ont un firmware accessible depuis le navigateur ou un port dédié, afin de modifier leurs paramètres. Ce sont les commutateurs gérés.

Cette capacité est nécessaire ou au moins facultative pour les ordinateurs qui, en plus de la commutation, offrent également la possibilité de créer des réseaux VPN, la mise en miroir des ports (surveillance des ports ou l' agrégation de ports (agrégation de liens). Ces commutateurs sont également appelés commutateurs de niveau 3. quand ils sont capables de faire des fonctions de routage IP, c'est-à-dire de travailler sur la couche 3 du modèle OSI, par exemple, pour créer un VPN. Si nous ajoutons un contrôle de port logique à cela, alors nous parlerons d'un commutateur de niveau 3 / 4.

Commutateur PoE

PoE (à ne pas confondre avec PPPoE) signifie Power Over Ethernet ou Power over Ethernet. C'est une technologie qui pourrait bien être similaire à l'USB ou au Thunderbolt que nous connaissons tous, car en plus de permettre l'envoi de données au client-Switch, elle lui fournit également de l'énergie. Cela se fait directement via le câble UTP. Il est basé sur des normes:

• IEEE 802.3af: PoE avec une puissance allant jusqu'à 15, 4 W IEEE 802.3at: PoE +: augmente la capacité jusqu'à 30 W 3bt: l' uPoE atteint 51 W ou 71 W

La capacité d'alimentation est extrêmement utile pour connecter des points d'accès Wi-Fi, des caméras de surveillance IP ou des téléphones VoIP. C'est ainsi que la plupart des caméras des établissements publics sont alimentées.

Commutateurs de bureau, de périphérie et de coffre

Les commutateurs de bureau sont les plus basiques de tous, qui ne seront presque jamais gérés car ils visent simplement à étendre notre réseau domestique sans complications majeures. Ils offrent entre 4 et 8 ports, à 100 Mbps avec des fonctionnalités semi-duplex et full-duplex. En fait, la plupart des routeurs intègrent déjà au moins 4 ou 5 ports avec ces caractéristiques.

Le deuxième groupe sont les commutateurs de périmètre, ils ont un plus grand nombre de ports, qui peuvent facilement atteindre 24 voire 48 ports. Ceux-ci sont utilisés pour créer de petits sous-réseaux orientés vers les salles informatiques des centres éducatifs, laboratoires, bureaux, etc. Votre connexion est généralement de 1 Gbps.

Les commutateurs de jonction, en plus d'offrir plus de ports, seront gérables et offriront des fonctions de couche 2 et 3 OSI pour gérer la commutation et le routage des paquets. Si nous ajoutons également la modularité via des armoires rack, nous pourrions avoir plusieurs centaines de ports fonctionnant à 1 Gbit / s ou même 10 Gbit / s pour les centres de données.

Différences entre un commutateur et un concentrateur

Après avoir vu en détail ce qu'est un commutateur, il convient de le distinguer des périphériques réseau qui lui sont liés.

Le premier et le plus évident est le Hub ou hub, un appareil qui peut être considéré comme le prédécesseur du Switch. Comme cela, il a un panneau avec un certain nombre de ports pour interconnecter les différents nœuds dans celui connecté.

La grande différence est que le concentrateur n'est pas en mesure de distinguer si les informations qui le traversent sont dirigées vers un ordinateur ou un autre. Cet appareil se limite à recevoir les informations et à les répéter pour tous ses ports, indépendamment de ce que vous leur avez connecté, que nous appelons diffusion.

Différences entre commutateur, routeur et modem

La prochaine différenciation que nous devons faire est celle du commutateur avec les routeurs et le modem, et ce sera facile, en s'appuyant sur les niveaux OSI.

Nous savons que le commutateur fonctionne naturellement dans la couche 2 du modèle, la couche de liaison de données, car grâce à sa table MAC, il est capable d'envoyer des paquets à l'hôte de destination. Bien qu'il soit vrai qu'il existe des ordinateurs qui peuvent également fonctionner en couche 3 et 4 grâce à leur firmware.

En revanche, un modem ne fonctionne qu'en couche 1 ou physique, il est uniquement dédié à la conversion et à la traduction des signaux qui lui parviennent du réseau. Par exemple, analogique en numérique, sans fil en électrique et optique en électrique.

Enfin, le routeur est un appareil qui fonctionne principalement dans la couche 3, la couche réseau, car il est en charge du routage et du transfert des paquets du réseau public vers le réseau interne créé par lui. Mais bien sûr, les routeurs d'aujourd'hui sont très complets, et incluent également la fonction Switch avec plusieurs ports, et même des fonctions de couche 4 et 7 grâce à la création de VPN ou de services de données partagées.

Conclusions sur les commutateurs

Actuellement, presque aucun d'entre nous n'a besoin d'un commutateur pour connecter notre équipement au réseau, car les routeurs d'aujourd'hui ont jusqu'à 8 ports pour cela et le Wi-Fi. Cependant, ils sont et continueront d'être incontestablement utilisés dans les centres de données, les centres éducatifs et bien d'autres.

La grande évolution que ces appareils ont eue grâce à la puissance accrue du matériel et la complexité du firmware, en font de vrais ordinateurs presque au niveau des routeurs.

Nous vous laissons maintenant quelques articles de réseautage:

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