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Commutateur réseau
Commutateur ethernet domestique
Commutateur ethernet domestique

Un commutateur réseau (en anglais, switch) est un équipement qui relie plusieurs segments (câbles ou fibres) dans un réseau informatique. Il s'agit le plus souvent d'un boîtier disposant de plusieurs (entre 4 et 100) ports Ethernet (Ethernet est un protocole de réseau informatique à commutation de paquets implémentant la couche physique et la sous-couche Medium Access Control du modèle OSI...). Il a donc la même apparence qu'un concentrateur (En général, un concentrateur (en anglais, hub - cette traduction est souvent utilisée en français, mais c'est un anglicisme) est le nœud central d'un réseau informatique. Il s'agit...) (hub).

Contrairement à un concentrateur, un commutateur ne se contente pas de reproduire sur tous les ports chaque trame (Le mot trame peut désigner :) qu'il reçoit. Il sait déterminer sur quel port il doit envoyer une trame, en fonction de l'adresse (Les adresses forment une notion importante en communication, elles permettent à une entité de s'adresser à une autre parmi un ensemble d'entités. Pour qu'il n'y ait pas d'ambiguïté, chaque...) à laquelle cette trame est destinée. Les commutateurs sont souvent utilisés pour remplacer des concentrateurs.

Contrairement à un routeur (Un routeur est un matériel de communication de réseau informatique destiné au routage. Son travail est de limiter les domaines de diffusion et de déterminer le...), un commutateur de niveau 2 ne s'occupe pas du protocole IP. Il utilise les adresses MAC et non les adresses IP pour diriger les données. Les commutateurs de niveau 2 forment des réseaux de niveau 2 (Ethernet). Ces réseaux sont reliés entre eux par des routeurs (ou des commutateurs de niveau 3) pour former des réseaux de niveau 3 (IP).

Fonctionnement

Commutateur modulaire professionnel
Commutateur modulaire professionnel

Le commutateur établit et met à jour (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la période entre deux nuits, pendant laquelle les rayons du Soleil...) une table d'adresses MAC, qui lui indique sur quel port diriger les trames destinées à une adresse MAC (En réseau informatique une adresse MAC (Media Access Control address) est un identifiant physique stocké dans une carte réseau ou une interface réseau similaire et...) donnée (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction d'affaire, d'un événement, etc.), en fonction des adresses MAC source des trames reçues sur chaque port. Le commutateur construit donc dynamiquement une table qui associe des adresses MAC avec des ports correspondants.

Lorsqu'il reçoit une trame destinée à une adresse présente dans cette table, le commutateur renvoie la trame sur le port correspondant. Si le port de destination est le même que celui de l'émetteur, la trame n'est pas transmise. Si l'adresse du destinataire est inconnue dans la table, alors la trame est traitée comme un broadcast ( Dans le domaine des télécommunications en général, le Broadcasting désigne une méthode de diffusion de données à partir d'une source unique vers un...), c'est à dire qu'elle est transmises à toutes les ports du commutateur à l'exception du port de réception.

Un commutateur de niveau 2 est similaire à un concentrateur dans le sens (SENS (Strategies for Engineered Negligible Senescence) est un projet scientifique qui a pour but l'extension radicale de l'espérance de vie humaine. Par une évolution progressive allant du...) où il fournit un seul domaine de diffusion (Un domaine de diffusion (en anglais, broadcast domain) est une aire logique d'un réseau informatique où n'importe quel ordinateur connecté au réseau...). En revanche, chaque port a son propre domaine de collision (Un domaine de collision est une zone logique d'un réseau informatique où les paquets de données peuvent entrer en collision entre eux, en particulier avec le protocole de...). Le commutateur utilise la micro-segmentation pour diviser les domaines de collision (Une collision est un choc direct entre deux objets. Un tel impact transmet une partie de l'énergie et de l'impulsion de l'un des corps au second.), un par segment connecté. Ainsi, seules les interfaces réseau (Un réseau informatique est un ensemble d'équipements reliés entre eux pour échanger des informations. Par analogie avec un filet (un réseau est un « petit rets », c'est-à-dire un petit filet), on...) directement connectées par un lien point (Graphie) à point sollicitent le medium. Si le commutateur auquel il est connecté supporte le full-duplex, le domaine de collision est entièrement éliminé.

Méthodes de transmission

La transmission des paquets peut s'opérer de différentes manières:

  • cut through : le commutateur lit juste l'adresse du matériel et la transmet telle quelle. Aucune détection d'erreur n'est réalisée avec cette méthode.
  • mode différé (En mode différé (ou mode Store and Forward), un commutateur attend d'avoir complètement reçu et analysé un paquet de données sur un de ses ports d'entrée pour commencer sa retransmission sur un ou plusieurs de ses...) (store and forward) : le commutateur met en tampon, et le plus souvent, réalise une opération de checksum (vérification des paquets) sur chaque trame avant de l'envoyer.
  • Fragment free : les paquets sont passés à un débit (Un débit permet de mesurer le flux d'une quantité relative à une unité de temps au travers d'une surface quelconque.) fixé, permettant de réaliser une detection d'erreur simplifiée. C'est un compromis entre les précédentes méthodes.
  • Adaptive switching : est un mode automatique (L'automatique fait partie des sciences de l'ingénieur. Cette discipline traite de la modélisation, de l'analyse, de la commande et, de la régulation des systèmes dynamiques. Elle a...). En fonction des erreurs constatées, le commutateur utilise un des trois modes.

Fonctions supplémentaires

Un commutateur peut dans certains cas :

  • prendre en charge (La charge utile (payload en anglais ; la charge payante) représente ce qui est effectivement transporté par un moyen de transport donné, et qui donne lieu à un paiement ou un bénéfice non pécuniaire pour être transporté.) plusieurs réseaux virtuels,
  • utiliser le spanning tree protocol (Le spanning tree protocol (aussi appelé STP) est un protocole réseau permettant une topologie réseau sans boucle dans les LAN avec pont. Le Spanning Tree Protocol est défini dans la...) qui permet de boucler physiquement réseau tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) en évitant le bouclage logique (La logique (du grec logikê, dérivé de logos (λόγος), terme inventé par Xénocrate signifiant à la fois...), ce qui est nécessaire dans une architecture (L’architecture peut se définir comme l’art de bâtir des édifices.) redondante,
  • faire office de routeur, on parle alors de commutateur de niveau 3 ou L3.
  • optimiser la diffusion (Dans le langage courant, le terme diffusion fait référence à une notion de « distribution », de « mise à disposition » (diffusion d'un...) des trames multicast (En informatique, le terme multicast définit une connexion réseau multi-points.) par des protocoles tels que IGMP snooping ou CGMP

Les commutateurs ont aussi des fonctionnalités qui permettent à l'administrateur de surveiller le trafic :

  • le port mirroring (réplication de port): le commutateur envoie une copie de tous les paquets à une connexion réseau (Une connexion réseau désigne le fait qu'un équipement informatique (au sens ETTD, c’est-à-dire un ordinateur, une imprimante, etc.) soit rattaché à un réseau informatique.) de surveillance,
  • le Simple Network Management Protocol qui permet d'interroger ou de configurer un équipement réseau à distance,
  • le Switch Monitoring (SMON ou surveillance de commutateur): le commutateur est décrit par le RFC 2613, protocole pour contrôler les opérations comme la réplication de port.

Problèmes de sécurité

Plusieurs méthodes permettent d'espionner sur un autre ordinateur (Un ordinateur est une machine dotée d'une unité de traitement lui permettant d'exécuter des programmes enregistrés. C'est un ensemble de circuits électroniques permettant de manipuler des données sous forme...) le réseau sans la coopération du commutateur :

  • ARP spoofing : trompe l'ordinateur ciblé de l'utilisateur en utilisant votre propre adresse MAC au lieu de celle de la passerelle de réseau ou en utilisant le mode d'émission broadcast.
  • MAC flooding (inondation d'adresses MAC) : surcharge le commutateur avec plusieurs adresses MAC pour qu'il tombe dans un mode failopen. Ce dernier se comporte alors comme un simple concentrateur et diffuse les trames à tous les postes du réseau. Ce problème a été détecté et corrigé dans la majorité des commutateurs récents. Pour les plus anciens, une mise a jour du firmware (En informatique, un micrologiciel (ou firmware en anglais) est un logiciel qui est intégré dans un composant matériel (en anglais hardware).) devrait permettre d'éviter ce comportement chaotique.

Typologie

Un commutateur connecte des canaux Ethernet, Token Ring, ATM, Frame-Relay ou d'autres types de segments réseaux à paquets de la couche 2 du modèle OSI. On distingue les catégories suivantes :

  • commutateur ethernet (LAN switch)
  • routeur ou commutateur de niveau 3
  • commutateur X25
  • commutateur FR
  • commutateur ATM
  • commutateur MPLS (LSR, Label Switch Router)
  • commutateur téléphonique (autocommutateur, PABX, PBX)
  • frontal (FEP, contrôleur de communication)
  • Fibre Channel (Fibre Channel est un protocole défini par la norme ANSI X3T11 permettant une connexion haut débit entre un ordinateur et son système de stockage. Il a été conçu à l'origine pour les...) switch FC en environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et artificiels au sein duquel se déroule la vie humaine. Avec les enjeux...) SAN Storage Area Network
Source: Wikipédia publiée sous licence CC-BY-SA 3.0.

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