Qu’est-ce qu’un commutateur réseau et comment fonctionne-t-il ?

Un commutateur réseau est fondamental pour les réseaux modernes, en particulier pour toute entreprise. Sa fonction principale consiste à connecter des appareils au sein d’un réseau local (LAN), permettant le partage de ressources telles que les applications professionnelles, les messages multimédias et les données essentielles. Le commutateur réseau est devenu crucial pour fournir ces services aux utilisateurs finaux dans le monde entier. En termes techniques, un commutateur réseau est également appelé commutateur Ethernet. Dans cet article de blog, nous allons découvrir ce qu’est un commutateur réseau et son rôle dans les réseaux modernes.

Qu’est-ce qu’un commutateur réseau ?

Si vous débutez dans les réseaux de commutation, vous vous demandez peut-être : "Qu’est-ce qu’un commutateur réseau ?" En termes simples, un commutateur réseau est un appareil qui permet à plusieurs appareils informatiques de communiquer entre eux sur un réseau. Cette communication s’effectue par l’échange de paquets de données. Un commutateur principal transfère ces paquets d’un appareil à un autre, tandis que d’autres équipements réseau gèrent des opérations plus avancées. Les commutateurs réseau peuvent être des appareils physiques ou des composants d’autres équipements réseau, tels que des routeurs ou des points d’accès sans fil(APs).

Les commutateurs fonctionnent au niveau de la couche Liaison de données du modèle OSI (couche 2) et peuvent également fonctionner dans la couche Réseau (couche 3), qui organise et structure les données pour leur transmission sur le réseau. Ils utilisent un identifiant d’adresse MAC unique pour déterminer où envoyer chaque trame de message entrante. Les commutateurs tiennent à jour une base de données qui associe chaque adresse MAC au port correspondant sur lequel l’adresse est reçue, permettant une communication rapide et efficace.

Un commutateur réseau est essentiel pour partager des ressources informatiques telles que la puissance de calcul, l’impression, le stockage de fichiers et l’accès à Internet sur le réseau. Il agit comme un contrôleur de trafic, dirigeant les paquets de données vers leur destination prévue tout en assurant une communication efficace entre les appareils.

Quelle est la valeur des commutateurs réseau ?

Les commutateurs réseau peuvent connecter divers points de terminaison et offrir plusieurs avantages aux réseaux informatiques. Ils fournissent une connexion filaire aux ordinateurs de bureau, aux points d’accès sans fil, aux imprimantes, aux machines industrielles et à certains appareils IoT, et connectent les serveurs physiques et l’infrastructure de stockage. Avec la technologie Power over Ethernet(PoE), les modèles modernes commutateurs PoE peuvent même fournir de l’alimentation aux périphériques réseau, tels que les caméras de sécurité, les téléphones voix sur IP et les capteurs. De plus, les commutateurs peuvent collecter des données provenant d’appareils IoT et les utiliser pour des algorithmes d’apprentissage automatique afin d’optimiser des environnements plus lumineux.

L’une des principales fonctions des commutateurs avancés est la capacité à créer des réseaux virtuels, qui peuvent isoler des groupes de systèmes en réseau les uns des autres tout en segmentant de manière sécurisée des systèmes spécifiques du reste, permettant la connexion d’un grand nombre de systèmes à un seul réseau physique, ce qui est courant dans les centres de données multi-locataires et les grandes entreprises. Les capacités de résolution de problèmes des commutateurs vont au-delà de la simple interconnexion LAN et peuvent prendre en charge des milliers d’appareils au moyen de différents segments de réseau. Grâce à la topologie réseau, les commutateurs peuvent être connectés de diverses manières afin de prendre en charge encore plus d’appareils et d’offrir une communication full-duplex tout en améliorant les performances du réseau.

La valeur des commutateurs réseau est inestimable dans les réseaux informatiques. Ce sont des solutions aux problèmes qui fournissent des connexions filaires aux terminaux, prennent en charge les réseaux virtuels et connectent plusieurs segments de réseau pour desservir des milliers d’appareils. Grâce à leurs capacités, les commutateurs améliorent l’efficacité et la sécurité des réseaux de données modernes et offrent une multitude d’avantages.

Comment fonctionne un commutateur réseau ?

A commutateur réseau fonctionne pour transmettre des données d’un emplacement à un autre au sein d’un réseau. Différents types de commutateurs sont utilisés dans les réseaux, notamment les commutateurs d’accès, les commutateurs d’agrégation et les commutateurs de cœur.

Lorsqu'une trame de données est transférée vers une adresse MAC que le commutateur ne connaît pas, elle est diffusée à tous les ports du domaine de commutation, y compris la diffusion broadcast, la diffusion unicast inconnue et la diffusion multicast. Cette fonctionnalité fait du commutateur un appareil de couche 2 dans le modèle de communication OSI.

Dans certains centres de données, une architecture spine-leaf est utilisée, dans laquelle les serveurs et le stockage se connectent aux commutateurs leaf, et chaque commutateur leaf se connecte à deux commutateurs spine ou plus. Cette configuration réduit la latence en diminuant le nombre de sauts que les données effectuent de la source à la destination.

Les commutateurs réseau fournissent des ports Ethernet supplémentaires pour se connecter à Gigabit Ethernet dans les petites entreprises et les réseaux domestiques. Cependant, tous les réseaux n'utilisent pas de commutateurs. Certains réseaux peuvent être reliés par bus, concentrateur ou répéteur, ou composés d'anneaux à jeton.

Lorsqu’un switch est connecté à un appareil, il enregistre son adresse MAC, qui identifie l’appareil physique et reste constante. Le switch identifie les paquets de chaque appareil par leurs adresses MAC individuelles et transmet ces paquets là où ils doivent aller.

Les commutateurs peuvent également fonctionner au niveau de la couche 3, ce qui est nécessaire pour prendre en charge les réseaux locaux virtuels (VLAN). Les commutateurs de couche 3 actuels divisent généralement les réseaux de couche 2 et mettent en œuvre la commutation de couche 2 via des VLAN, tout en permettant en même temps un accès mutuel IP de couche 3 entre différents VLAN.

Différents types de switches

Cette section présentera plusieurs types différents de commutateurs:

Commutateurs virtuels sont des commutateurs qui existent uniquement sous forme de logiciel dans des environnements d’hébergement de machines virtuelles,

Commutateurs de routage relient les réseaux locaux, en exécutant des fonctions de commutation de couche 2 basées sur MAC et de routage au niveau de la couche réseau (couche 3 du modèle OSI). Cela dirige le trafic en fonction de l’adresse IP trouvée dans chaque paquet.

Commutateurs administrables les ports peuvent être ajustés par l’utilisateur, ce qui facilite la surveillance et les ajustements de configuration.

Commutateurs non administrés permettent aux appareils Ethernet de transférer automatiquement des données via l'auto-négociation, qui détermine des facteurs comme le débit de données. La configuration est non modifiable et prédéfinie.

Switches intelligents peuvent être personnalisés afin de permettre un meilleur contrôle des transmissions de données, bien qu’ils présentent certaines limitations par rapport aux commutateurs administrables. Ils sont également appelés commutateurs partiellement administrables.

Commutateurs empilables sont des commutateurs fixes qui peuvent être interconnectés via une interface de câble de fond de panier afin de créer un commutateur logique unifié à partir de deux commutateurs physiques ou plus.

Commutateurs modulaires sont des cartes de commutation pour commutateurs modulaires ou basés sur châssis, qui peuvent être insérées dans un châssis raisonnablement grand et fixe pouvant accueillir deux cartes ou plus. Comme les interfaces de commutation peuvent être modifiées selon les besoins, ce commutateur offre la plus grande flexibilité et évolutivité.

Commutateurs KVM sont généralement employés dans les centres de données ou d’autres lieux comportant de nombreux serveurs. Il fournit des connexions clavier, vidéo (moniteur) et souris à plusieurs ordinateurs, permettant aux utilisateurs de gérer un groupe de services depuis un emplacement unique ou un port console.

Application des commutateurs dans les réseaux

Les commutateurs réseau sont des composants essentiels pour établir et maintenir des connexions réseau. Les exemples à venir présenteront différents scénarios dans lesquels des commutateurs sont utilisés dans un réseau.

Premièrement, les commutateurs automatisent les connexions de liaison, garantissant une connectivité efficace, une vitesse élevée et une expérience conviviale sans nécessiter de configurations manuelles. Deuxièmement, les commutateurs améliorent la sécurité et la fiabilité du réseau en assurant le contrôle du transfert de données. Troisièmement, lors de la connexion physique de différents périphériques réseau, les commutateurs dotés de plusieurs ports frontaux, généralement des ports RJ-45, sont essentiels. Le nombre de ports disponibles peut varier. De plus, les commutateurs fonctionnent en mode full-duplex, permettant la transmission et la réception simultanées des données, ce qui augmente considérablement la vitesse du réseau par rapport aux concentrateurs. Ils sont particulièrement utiles pour les réseaux domestiques et les situations nécessitant des services de streaming puissants et réguliers, garantissant un moyen fiable de diffuser ou de lire des vidéos 4K. Enfin, les commutateurs tiennent à jour une liste d'adresses MAC uniques pour chaque appareil connecté, acheminant efficacement les communications réseau vers la destination prévue et évitant la diffusion inutile vers tous les appareils, réduisant ainsi les collisions et éliminant les domaines de diffusion.

Conclusion

En lisant cet article, vous comprendrez ce qu’est un commutateur réseau et comment il fonctionne. Lors d’une prise de décision, il est important de déterminer si un commutateur ou un routeur est approprié. Les commutateurs opèrent au niveau de la couche liaison de données (couche 2) et permettent le partage des ressources sur un seul LAN, tandis que les routeurs opèrent au niveau de la couche réseau (couche 3) et transportent les données entre plusieurs réseaux en analysant les adresses IP. Cliquez ici pour en savoir plus sur les différences entre les commutateurs et les routeurs. Pour obtenir plus de détails sur ce qu’est un commutateur réseau, veuillez contacter QSFPTEK CCIE/HCIE via [email protected] ou le chat en direct pour une assistance rapide.