Concepts de Commutation

8/16/2019 Concepts de Commutation

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Concepts de Commutation

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LAN Ethernet 802.3

Utilisation des câbles épais et fins partagés pour interconnecter desréseaux.

Utilisation des équipements de couche 1 pour étendre les distances desréseaux.

Utilisation des équipements de couche 2 pour segmenter les réseaux et

optimiser les performances. Les ponts et les commutateurs prennent des décisions de transmission

sur la base des adresses MAC (Media Access Control) « table de pontage».

les équipements de couche 2 présentent l’inconvénient de transmettredes trames de broadcast à tous les équipements connectés au réseau.


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LAN Ethernet 802.3

Les routeurs n'acheminent pas par défaut les paquets broadcast à moinsd'être configurés explicitement pour le faire.

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La bande passante et le débit

La bande passante est définie comme la quantité d’informations qui peuttransiter sur une connexion réseau en un temps donné.

- la bande passante est limitée par des facteurs physiques ettechnologiques.

- La bande passante n’est pas gratuite (WAN).

- Les besoins en bande passante augmentent.

- La bande passante est critique pour les performances du réseau.

Le terme débit se rapporte à la bande passante réelle mesurée,


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Facteurs déterminants le débit

Équipements d’interconnexion

Type de données transmises

Topologie de réseau

Nombre d’utilisateurs

Ordinateur de l’utilisateur

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Facteurs ayant une incidence sur les performances du réseau

L'environnement multitâche des systèmes d'exploitation

Croissance d’Internet.

Utilisation des applications client/serveur.

Croissance du nombre d’Utilisateurs.

Utilisation des logiciels multimédia.


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Modes de transmission : half duplex & full duplex

Ethernet était initialement une technologie half-duplex : un hôte pouvaitsoit transmettre, soit recevoir, mais ne pouvait pas transmettre et recevoirsimultanément.

Le mode Ethernet full duplex permet de transmettre un paquet et d’enrecevoir un autre simultanément. Les transmissions et réceptionssimultanées nécessitent l’utilisation d’un câble à deux paires de fils etd’une connexion commutée entre chaque noeud (pas de collision).

Généralement, Ethernet utilise seulement de 50 à 60 % des 10 Mbits/s debande passante disponible en raison des collisions et de la latence.

Le mode Ethernet full duplex offre 100 % de la bande passante dans lesdeux directions.

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Congestion d'un réseau

• La congestion du réseau se traduit par un ralentissement des temps deréponse et des transferts de fichiers, ainsi que par une diminution de laproductivité des utilisateurs du réseau.

• Pour décongestionner un réseau, il convient d’accroître la bande passanteou d’utiliser plus efficacement la bande passante disponible


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Latence d'un réseau

La latence, parfois appelée délai, est le temps nécessaire à une trame ouà un paquet pour circuler entre sa station d’origine et sa destination finale.

Il existe au moins trois causes de latence:

- le temps nécessaire à la carte réseau d’origine pour placer des impulsionsélectriques sur le fil.

- le délai de propagation réel du signal traversant le câble. En général,(0,556 microseconde par 100 m de l’UTP cat 5.

- le temps de latence dépendant des unités réseau de couche 1, 2 ou 3ajoutées sur le chemin

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Segmentation LAN à l’aide de routeurs

Les routeurs assurent la segmentation des réseaux en ajoutant uncoefficient de latence de 20 à 30 % sur un réseau commuté. Cette latenceaccrue est due au fonctionnement d’un routeur au niveau de la coucheréseau qui utilise l’adresse IP pour déterminer le meilleur chemin.


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Commutation des couches 2 et 3

Les routeurs et les commutateurs de couche 3 utilisent la commutation decouche 3.

Les commutateurs de couche 2 et les ponts utilisent la commutation decouche 2.

La différence entre les deux réside au niveau du type d’information utilisédans la trame pour déterminer l’interface de sortie appropriée (MAC ouIP).

La principale différence entre le processus de commutation de paquetd'un routeur et d'un commutateur de couche 3 se situe au niveau de

l'implémentation physique.

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Commutation symétrique et asymétrique

La commutation symétrique ou asymétrique d’un réseau LAN dépend dela façon dont la bande passante est allouée aux ports de commutateur.

La commutation symétrique fournit des connexions commutées entre desports de même débit.

Un commutateur LAN asymétrique fournit des connexions commutées

entre des ports de débit différent, par exemple entre une combinaison deports de 10 Mbits/s et de 100 Mbits/s.

Un commutateur LAN asymétrique nécessite l’utilisation de la mémoiretampon pour conserver les trames contiguës


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Mise en mémoire tampon

La zone de mémoire dans laquelle le commutateur stocke les donnéess'appelle la mémoire tampon.

Recourir à la mise en mémoire tampon : lorsque le port de destination estoccupé + le cas de la commutation asymétrique.

Cette mémoire peut utiliser deux méthodes pour acheminer les trames :

- la mise en mémoire tampon axée sur les ports

- la mise en mémoire tampon partagée.

Le commutateur tient à jour une carte de liaisons entre une trame et un

port, indiquant l’emplacement vers lequel une trame doit être acheminé.

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Fonctionnement d’un commutateur Ethernet

Un commutateur apprend les hôtes qui sont connectés à un port en lisantl’adresse MAC comprise dans les trames. Il ouvre un circuit virtueluniquement entre les nœuds d’origine et de destination, ce qui limite lacommunication à ces deux ports sans affecter le trafic des autres ports.

Les principales fonctions d’un commutateur Ethernet sont les suivantes:

- Il isole le trafic entre des segments.- Il augmente la bande passante pour chaque utilisateur.

Chaque segment utilise le mode d’accès CSMA/CD pour gérer le traficdes données entre les utilisateurs sur le segment.

La microsegmentation permet la création de segments réseau dédiéscomportant un seul hôte par segment. Chaque hôte reçoit ainsi toute labande passante du lien


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Modes de transmission de trame

Il existe 3 modes de transmission d’une trame :

1. Commutation " Cut-through" : La trame est acheminée avant d'avoirété entièrement reçue. Ce mode réduit la latence de la transmissionmais diminue aussi le potentiel de détection d'erreurs de commutation. Ily a deux types de commutation "cut-through" :

- Commutation " Fast-forward" : il achemine une trame dès laréception de l'adresse MAC de destination.

- Commutation "Fragment-free" : il filtre les fragments de collisionavant que l'acheminement ne puisse commencer (fragment < 64 octets),

la trame reçue doit être jugée comme n'étant pas un fragment decollision pour être acheminée.

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2. Store-and-Forward : Dans ce mode, la trame doit être reçueentièrement pour qu’elle puisse être acheminée. Le commutateurdispose du temps nécessaire pour vérifier les erreurs, ce qui améliore ladétection des erreurs.

3. Adaptive Cut-through : il combine les modes Store-and-Forward et

Cut-through. Dans ce mode, le commutateur utilise le mode Cut-through jusqu’à ce qu’il détecte un nombre d’erreurs donné. Une fois le seuild’erreurs atteint, il passe en mode Store-and-Forward.


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Apprent issage des adresses par les commutateurs et les ponts :

Lorsqu’un pont est activé, des messages de broadcast sont transmis pourdemander à toutes les stations du segment local du réseau de répondre

Lorsque les stations renvoient le message de broadcast, le pont crée unetable d’adresses locales. Ce processus est appelé apprentissage.

Les adresses apprises et l’interface ou le port associé sont stockés dans

la table d’adressage. La table d’adressage se trouve dans la mémoire associative (CAM) «

Content Addressable Memory ».

Une adresse est horodatée chaque fois qu’elle est enregistrée. Celapermet de stocker les adresses pendant une période déterminée.


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Le processus suivi par la mémoire associative (CAM) :

Si l'adresse n'est pas trouvée, le pont achemine la trame sur chaqueinterface à l'exception de l'interface sur laquelle la trame a été reçue. Ceprocessus est appelé inondation.

Si l'adresse est trouvée dans la table d'adresses et que l'adresse estassociée à l'interface de réception, la trame est rejetée. Elle doitnécessairement avoir déjà été reçue par la destination.

Si l'adresse est trouvée dans la table d'adresses et que l'adresse estassociée à une interface autre que celle de réception, le pont l'acheminesur l'interface en question.

Lorsque deux hôtes connectés veulent communiquer, le commutateur

consulte la table de commutation et établit une connexion virtuelle(micosegment) entre les deux ports. Le circuit virtuel est maintenu jusqu’àce que la session soit terminée.

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Filtrage des trames par les commutateurs et les pont

La plupart des ponts et des commutateurs ont maintenant la capacité defiltrer des trames selon des critères visant presque n'importe quel champde la couche 2

Les ponts et les commutateurs qui peuvent filtrer les trames sous la basedes adresses MAC peuvent aussi filtrer les trames Ethernet selon qu'il

s'agisse d'une adresse broadcast ou multicast. Ce filtrage est accomplipar la mise en oeuvre de LAN virtuels (VLAN).

Les commutateurs actuels sont également capables de filtrer en fonctiondu protocole de couche réseau « pont-routeur »

Les ponts-routeurs filtrent en examinant les informations de la coucheréseau mais n’utilisent pas de protocole de routage


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Pourquoi segmenter les réseaux LAN ?

- Isoler le trafic entre les segments.- Fournir davantage de bande passante par utilisateur par la créationde domaines de collision de petite taille

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Commutateurs et domaines de collision

La zone du réseau d’où proviennent les trames qui entrent en collision estappelée domaine de collision. Tous les environnements à média partagésont des domaines de collision.

Quand un hôte est connecté à une interface d'un commutateur, lecommutateur crée alors une connexion dédiée. Cette connexion est

considérée comme un domaine de collision individuel.

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