De nos jours, les réseaux sont essentiels pour soutenir les entreprises, assurer la communication, fournir des divertissements – la liste est longue. Un élément fondamental que les réseaux ont en commun est le commutateur réseau, qui aide à connecter les appareils dans le but de partager les ressources.
Qu’est-ce qu’un commutateur réseau ?
Un commutateur réseau est un appareil qui fonctionne au niveau de la couche liaison de données du modèle OSI – couche 2. Il reçoit les paquets envoyés par les périphériques connectés à ses ports physiques et les renvoie, mais uniquement par les ports qui mènent aux périphériques que les paquets sont censés atteindre. Ils peuvent également fonctionner au niveau de la couche réseau – la couche 3 où se produit le routage.
Les commutateurs sont un composant commun des réseaux basés sur ethernet, Fibre Channel, Asynchronous Transfer Mode (ATM) et InfiniBand, entre autres. En général, cependant, la plupart des commutateurs d’aujourd’hui utilisent ethernet.
Comment fonctionne un commutateur réseau ?
Une fois qu’un périphérique est connecté à un commutateur, celui-ci note son adresse de contrôle d’accès au support (MAC), un code intégré à la carte d’interface réseau (NIC) du périphérique qui se fixe à un câble ethernet qui se fixe au commutateur. Le commutateur utilise l’adresse MAC pour identifier de quel périphérique connecté les paquets sortants sont envoyés et où livrer les paquets entrants.
L’adresse MAC identifie donc le périphérique physique par opposition à l’adresse IP de la couche réseau (couche 3), qui peut être attribuée dynamiquement à un périphérique et changer au fil du temps.
Lorsqu’un périphérique envoie un paquet à un autre périphérique, il entre dans le commutateur et celui-ci lit son en-tête pour déterminer ce qu’il doit en faire. Il fait correspondre l’adresse ou les adresses de destination et envoie le paquet par les ports appropriés qui mènent aux périphériques de destination.
Pour réduire les risques de collisions entre le trafic réseau entrant et sortant d’un commutateur et un périphérique connecté en même temps, la plupart des commutateurs offrent une fonctionnalité de duplex intégral dans laquelle les paquets en provenance et à destination d’un périphérique ont accès à la totalité de la bande passante de la connexion du commutateur. (Imaginez deux personnes qui parlent sur un téléphone portable par opposition à un talkie-walkie).
S’il est vrai que les commutateurs fonctionnent à la couche 2, ils peuvent également fonctionner à la couche 3, ce qui est nécessaire pour qu’ils prennent en charge les réseaux locaux virtuels (VLAN), des segments de réseau logiques qui peuvent s’étendre sur des sous-réseaux. Pour que le trafic passe d’un sous-réseau à un autre, il doit passer entre les commutateurs, ce qui est facilité par les capacités de routage intégrées aux commutateurs.
Commutateurs vs. concentrateurs
Un concentrateur peut également connecter plusieurs appareils ensemble dans le but de partager des ressources, et la collection d’appareils attachés à un concentrateur est connue sous le nom de segment de réseau local.
Un concentrateur diffère d’un commutateur en ce que les paquets envoyés depuis l’un des appareils connectés sont diffusés à tous les appareils qui sont connectés au concentrateur. Avec un commutateur, les paquets sont dirigés uniquement vers le port qui mène au périphérique auquel les paquets sont adressés.
Les commutateurs relient généralement les segments de réseau local, de sorte que les concentrateurs s’y rattachent. Les commutateurs filtrent le trafic destiné aux périphériques du même segment de réseau local. Grâce à cette intelligence, les commutateurs utilisent plus efficacement leurs propres ressources de traitement ainsi que la bande passante du réseau.
Les commutateurs par rapport aux routeurs
Les commutateurs sont parfois confondus avec les routeurs, qui proposent également la transmission et le routage du trafic réseau, d’où leur nom. Mais ils le font avec un objectif et un emplacement différents.
Les routeurs fonctionnent à la couche 3 – la couche réseau – et sont utilisés pour connecter les réseaux à d’autres réseaux.
Une façon simple de penser à la différence entre les commutateurs et les routeurs est de penser aux réseaux locaux et aux réseaux étendus. Les appareils se connectent localement par le biais de commutateurs, et les réseaux sont connectés à d’autres réseaux par le biais de routeurs. Si vous pensez au chemin général qu’un paquet pourrait emprunter pour atteindre Internet – par exemple : dispositif > concentrateur > commutateur > routeur > Internet – cela devrait également vous aider.
Bien sûr, il existe des cas où la fonctionnalité de commutation est intégrée au matériel d’un routeur, et où le routeur fait également office de commutateur.
Le cas le plus simple ici est de penser à votre routeur sans fil domestique. Il achemine vers une connexion à large bande via son port WAN, mais il dispose généralement aussi de ports Ethernet supplémentaires que vous pouvez utiliser pour connecter un câble Ethernet pour un ordinateur, un téléviseur, une imprimante ou même une console de jeu. Si les autres appareils du réseau, tels que les autres ordinateurs portables et les téléphones, se connectent par le biais du routeur Wi-Fi, celui-ci offre toujours des fonctions de commutation par le biais du réseau local. En fait, le routeur est aussi un commutateur. Et vous pouvez même connecter un commutateur séparé au routeur pour fournir à la fois un accès à Internet et au réseau local pour des appareils supplémentaires.
Types de commutateurs
Les commutateurs varient en taille, selon le nombre d’appareils que vous devez connecter dans une zone spécifique, ainsi que le type de vitesse/de bande passante réseau requis pour ces appareils. Dans un petit bureau ou un bureau à domicile, un commutateur à quatre ou huit ports suffit généralement, mais pour les déploiements plus importants, vous voyez généralement des commutateurs allant jusqu’à 128 ports. Le facteur de forme d’un petit commutateur est un appareil que l’on peut installer sur un bureau, mais les commutateurs peuvent également être montés en rack pour être placés dans une armoire de câblage, un centre de données ou une ferme de serveurs. Les tailles des commutateurs montables en rack vont de 1U à 4U, mais des zones plus grandes sont également disponibles.
Les commutateurs varient également dans la vitesse du réseau qu’ils offrent, allant des vitesses Fast ethernet (10/100 Mbps), Gigabit ethernet (10/100/1000 Mbps), 10 Gigabit (10/100/1000/10000 Mbps) et même 40/100 Gbps. La vitesse à choisir dépend du débit nécessaire pour les tâches prises en charge.
Les commutateurs diffèrent également par leurs capacités. En voici trois types.
Non gérés
Les commutateurs non gérés sont les plus basiques, offrant une configuration fixe. Ils sont généralement plug-and-play, ce qui signifie qu’ils ont peu ou pas d’options parmi lesquelles l’utilisateur peut choisir. Ils peuvent avoir des paramètres par défaut pour des fonctionnalités telles que la qualité de service, mais ils ne peuvent pas être modifiés. L’avantage est que les commutateurs non gérés sont relativement peu coûteux, mais leur manque de fonctionnalités les rend inadaptés à la plupart des utilisations en entreprise.
Managés
Les commutateurs gérés offrent plus de fonctionnalités et de caractéristiques pour les professionnels de l’informatique et sont le type le plus susceptible d’être vu dans les milieux professionnels ou d’entreprise. Les commutateurs gérés disposent d’interfaces de ligne de commande (CLI) pour les configurer. Ils prennent en charge les agents du protocole de gestion de réseau simple (SNMP) qui fournissent des informations pouvant être utilisées pour résoudre les problèmes de réseau.
Ils peuvent également prendre en charge les réseaux locaux virtuels, les paramètres de qualité de service et le routage IP. La sécurité est également meilleure, protégeant tous les types de trafic qu’ils gèrent.
En raison de leurs fonctions avancées, les commutateurs gérés coûtent beaucoup plus cher que les commutateurs non gérés.
Les commutateurs intelligents ou intelligents
Les commutateurs intelligents ou intelligents sont des commutateurs gérés qui possèdent certaines fonctions au-delà de ce qu’offre un commutateur non géré, mais moins qu’un commutateur géré. Ils sont donc plus sophistiqués que les commutateurs non gérés, mais ils sont aussi moins chers qu’un commutateur entièrement géré. Ils ne prennent généralement pas en charge l’accès telnet et disposent d’interfaces graphiques Web plutôt que d’interfaces CLI. D’autres options, telles que les VLAN, peuvent ne pas offrir autant de fonctionnalités que celles prises en charge par les commutateurs entièrement gérés. Mais comme elles sont moins coûteuses, elles peuvent convenir aux petits réseaux disposant de moins de ressources financières et à ceux qui ont moins besoin de fonctionnalités.
Caractéristiques de gestion
La liste complète des caractéristiques et des fonctionnalités d’un commutateur réseau varie en fonction du fabricant du commutateur et de tout logiciel supplémentaire fourni, mais en général, un commutateur offre aux professionnels la possibilité de :
- Activer et désactiver des ports spécifiques sur le commutateur.
- Configurer les paramètres de duplex (demi ou plein), ainsi que la bande passante.
- Définir les niveaux de qualité de service (QoS) pour un port spécifique.
- Activer le filtrage MAC et d’autres fonctions de contrôle d’accès.
- Configurer la surveillance SNMP des périphériques, y compris la santé de la liaison.
- Configurer la mise en miroir des ports, pour surveiller le trafic réseau.
Autres utilisations
Dans les réseaux plus importants, les commutateurs sont souvent utilisés comme un moyen de décharger le trafic à des fins d’analyse. Cela peut être important pour la sécurité, où un commutateur peut être placé devant un routeur WAN, avant que le trafic n’aille vers le LAN. Cela peut faciliter la détection des intrusions, l’analyse des performances et la mise en place de pare-feu. Dans de nombreux cas, la mise en miroir des ports est utilisée pour créer une image miroir des données circulant dans le commutateur avant qu’elles ne soient envoyées à un système de détection des intrusions ou à un renifleur de paquets, par exemple.
Au niveau le plus élémentaire, cependant, il s’agit de la simple tâche pour un commutateur réseau de livrer rapidement et efficacement des paquets de l’ordinateur A à l’ordinateur B, que les ordinateurs soient situés de l’autre côté du couloir ou à l’autre bout du monde. Plusieurs autres dispositifs contribuent à cette livraison en cours de route, mais le commutateur est un élément essentiel de l’architecture du réseau.
Les commutateurs sont des éléments essentiels de l’architecture du réseau.