10.Chapitre 7, Concepts de la commutation des LAN Ethernet

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Concepts de la commutation

des LAN Ethernet

Au sommaire de ce chapitre

• Concepts de la commutation LAN. Cette section explique les processus de base utilises

par les commutateurs LAN pour transmettre des trames.

Considerations sur la conception des LAN. Cette section decrit le raisonnement et la

terminologie lies a la conception d'un LAN commute en etat de marche.

Le chapitre 3, « Principes de base des LAN », abordait de facon assez detaillee les aspects

conceptuels et physiques des LAN Ethernet, notamment les principes du cablage UTP, le

fonctionnement de base et les concepts qui sous-tendent les concentrateurs et les commu-

tateurs, la comparaison des differents types de normes Ethernet et les concepts de la

couche Liaison de donnees comme l' adressage et la delimitation de trames.

Les chapitres de la partie II, «Commutation LAN », completent la presentation des LAN

Ethernet. Celui-ci explique la plupart des concepts non etudies au chapitre 3. II contient en

particulier un examen plus precis de la facon dont les commutateurs fonctionnent, ainsi

que les implications de l'emploi de concentrateurs, de ponts, de commutateurs et de

routeurs sur la conception d'un LAN. Les chapitres 8 a 10 se concentrenr sur I'acces aux

commutateurs Cisco et a leur utilisation. Le chapitre 8, «Fonctionnement des commuta-

teurs LAN Cisco», est consacre a I'interface utilisateur des commutateurs ..Lechapitrc9,«Configuration des commutateurs Ethernet», montre.comment.configurerull ..commuta-

teur Cisco. Le chapitre lO, «Depannage des commutateurs Ethernet », montrecomment

detecter les pannes des commutateurs Cisco. Enfin, le chapitre 11, «Reseaux locauxsans

fil », conclut la partie II avec un apercu des concepts .sous-jacents aux reseaux sans fil.



192 Partie /I Commutation LAN

Questionnaire d'evaluation

Ce questionnaire doit vous pennettre de determiner si vous avez reellement besoinde lire

la totalite du present chapitre. Si vous avez repondu correctement a au moins sept ques-

tions, vous pouvez passera

la section« Preparationa

l'examen».

Le tableau 7.1 presenteles principaux sujets traites dans ce chapitre et les questions correspondantes, afin de vous

aider a evaluer votre connaissance de ces domaines precis. Vous trouverez les reponses a

I'annexe A.

Tableau 7.1 : Correspondance entre les sujets fondamentaux de ce chapitre

et les questions d'evaiuatlon

Sujet Questions

Concepts de la commutation LAN 1 a 5

Considerations sur la conception des LAN 4a8

1.Laquelle des affirmations suivantes decrit une partie du processus par Iequel un

commutateur decide de transmettre une trame destinee a une adresse MAC de mono-

diffusion connue ?

a. II compare l'adresse de mono diffusion de destination a Ia table de pontage, ou table

d'adresses MAC.

b. II compare l' adresse de mono diffusion source a la table de pontage, ou table

d' adresses MAC.

c. II transmet la trame sur toutes Ies interfaces dans Ie meme VLAN, sauf sur I'inter-

face entrante.

d. II compare l'adresse IP de destination a l'adresse MAC de destination.

e. II compare I'interface entrante de Ia trame a I'entree MAC source dans Ia table des

adresses MAC.

2. Laquelle des affirmations suivantes decrit une partie du processus par lequel un

commutateur decide de transmettre une trame destinee a une adresse MAC de broad-

cast?

a. II compare l'adresse de diffusion de destination a la table de pontage, ou table

d' adresses MAC.



Chapitre 7 Concepts de fa commutation des LAN Ethernet 193

b. 1 1 compare l'adresse de diffusion source a la table de pontage, ou table d'adresses

MAC.

c. 1 1 transmet la trame sur toutes les interfaces dans lemellleVLAN,satif sur I'inter-

face entrante.

d. 1 1 compare l' adresse IP de destination a!' adresse MAC de destination -,

e. 1 1 compare l'interface entrante de la trame a I'entree MAC source-dans.Ia table des

adresses MAC.

3. Laquelle des affirmations suivantes decrit unepartie du processus par Iequel un

commutateur decide de transmettre une trame destinee a une adresse MAC de mono-

diffusion inconnue ?

a. 1 1 transmet la trame sur toutes les interfaces dans Ie meme VLAN, sauf sur l'inter-

face entrante.

b. 1 1 transmet la trame sur la seule interface identifiee par l'entree correspondante dans

la table des adresses MAC.

c. 1 1 compare l'adresse IP de destination a l'adresse MAC de destination.

d. II compare l'interface entrante de la trame a l'entree MAC source dans la table des

adresses MAC.

4. Quelles sont les comparaisons qu'un commutateur effectue pour savoir s'il doit ajouter

une nouvelle adresse MAC a sa table de pontage ?

a. 1 1 compare l' adresse de monodiffusion de destination a la table de pontage, ou table

d'adresses MAC.

b. 1 1 compare l'adresse de monodiffusion source a la table de pontage, ou table

d'adresses MAC.

c. 1 1 compare l'ID du VLAN a la table de pontage, ou table d'adresses MAC.

d. 1 1 compare l'entree du cache ARP de l'adresse IP de destination a la table de

pontage, ou table d' adressesMAC ..

5. Le PC1, dont 1'adresse MAC est 1111.1111.1111, est connecte a l'interface PaOl I du

commutateur SWLLe PC2, dont l'adresse MAC est2222.2222.2222,.estconnecte.a

l'interfacePaO/1·· du commutateurSWL Le PC3,·· don! l'adresse.\MACiiest

3333.3333.3333, est'connecte a l'interface PaO /3 du commutateur SW1.Lecommuta~

teur demarre sans aucune adresse MAC apprisedynarniquement,puis.JePCLenvoie.

une trame a l' adresse de destination 2222.2222.2222.· Si la prochaine frame a atteindre



Partie II Commutation. LAN

Ie commutateur est envoyee par le PC3, et qu'elle est destinee a I'adresse MAC

2222.2222.2222 du PC2, Iesquelles de ces affirmations sont vraies ?

a. Le commutateur transmet Ia trame sur I'interface FaO/I.

h. Le commutateur transmet Ia trame sur I'interface FaO/2.

c. Le commutateur transmet la trame sur l'interface FaO/3.

d. Le commutateur rejette (filtre) Ia trame.

6. Lequel de ces equipements serait dans Ie rneme domaine de collision que PCI ?

a. PC2, qui est separe de PC I par un concentrateur Ethernet.

h. PC3, qui est separe de PCI par un pont transparent.

c. PC4, qui est separe de PC I par un commutateur Ethernet.

d. PCS , qui est separe de PCI par un routeur.

7. Lesquels de ces equipements seraient dans Ie meme domaine de diffusion que PC I ?

a. PC2, qui est separe de PC I par un concentrateur Ethernet.

b. PC3, qui est separe de PCI par un pont transparent.

c. PC4, qui est separe de PC I par un commutateur Ethernet.

d. PCS , qui est separe de PCI par un routeur.

8. Lesquelles de ces normes Ethernet supportent une longueur de cable maximale de plus

de 100 metres ?

a. IOOBASE-TX.

b. 1000BASE-LX.

c. 1000BASE- T.

d. 100BASE-FX.

Cechapitre commence par aborder Iesconcepts des LAN -enparticulier, le mecanisme de

transmission des tramesEthernet par un commutateur.Ensuite, la prochaine grande section

se eoncentre sur les problemes de conception et la terminologiedes LAN de campus.Elle

comprend un apercu .des typesd'Ethernet qui utili sent de lafibre optiqueetsupportent

done de plus grandes longueurs de cablage que les norrnes.Ethernet basees surUTP.



C ha pitre 7 Concepts de fa commutation des LAN Ethernet 195

Concepts de la commutation LAN

Le chapitre 3, «Principes de base des LAN », presentait Ethernet et les. concepts de

concentrateurs et de commutateurs. Lorsqu' on reflechit au fonctionnement desc()mmuta~

teurs LAN, il peut etre utile de revenir a celui de produits plus anciens (concentrateurset

ponts). La premiere partie de cette section explique brievement pourquoi lescommutatellrsont ete crees. EIle presente ensuite les trois grandes fonctions d'un commutateur, plus

quelques autres details.

Progression historique : concentrateurs, ponts et commutateurs

Comme nous l'avons vu au chapitre 3, Ethernet a commence avec des normes qui utili-

saient un bus electrique physique cree au moyen de cable coaxial. Ethernet 1OBASE-Test

venu ensuite. II offrait plus de disponibilite, parce qu'un probleme survenant sur un seul

cable n'affectait pas Ie reste du LAN - ce qui etait frequent avec les reseaux lOBASE2 et

10BASE5. 10BASE-T permettait d'employer un cablage en paire torsadee non blindee oucable UTP (Unshielded Twisted Pair), beaucoup plus economique que Ie cable coaxial. De

plus, comme de nombreux batiments etaient deja cables en UTP pour le telephone, 1OBASE-T

est rapidement devenu une solution de rechange aux reseaux Ethernet lOBASE2 et

10BASE5. La figure 7.1 rappelle la topologie classique de lOBASE2 et 10BASE-T avec

un concentrateur.

1OBASE2, un seul bus 1OBASE-T, avec un concentrateur

partage

Larry Se comporte comme un seul bus Archie

Bob

LarryArchie

BobLes lignes pleines

representent descablesUTP

Les lignes pleines

representent descables coaxiaux

F ig ure 7 .1

Topologies physiques de 10BASE2 et 10BASE-T (avec un concentrateur)

Meme si, compare aux anciennes normes, 1OBASE-T ameliorait Ethernet, il existait

encore des inconvenients que meme les concentrateurs n'avaient pu resoudrec

IIToute trame emise par. un equipement pouvait entrer.eri 'collision avec une trame

envoyee par un autre equipement attache au meme segment de LAN;

IIComme un seul equipement pouvait envoyer une trame ala fois,lesequipeillents parta-

geaient la bande passante (10 Mbitls).

IILes diffusions envoyees par un equipement etaient entendues et traitees par tousles

autres equipements du LAN.



196 Partie II Commutation LAN

Quand ces trois types d'Ethernet furent introduits, unebandepassante partageevde

10 Mbit/s etait faramineuse !Avant l'apparition des LAN, on avait souvent recours a des

terminaux passifs, avec une liaison a 56 Kbit/s, consideree alorsconune tres rapide, et

ces 56 Kbit/s etaient partages par tous. A I'epoque, disposer d'une connexioll a un LAN

Ethernet 1OBASE-T equivalait a posseder une connexion Gigabit Ethernet aujourd'hui.Elle offrait plus de bande passante qu' on ne pensait pouvoir jamais en consommer !

Avec le temps, les performances de nombreux reseaux Ethernet commencerent a se degra-

der. Les utilisateurs developperent des applications pour exploiter la bande passante et

ajouterent des equipements plus nombreux. Finalement, un reseau entier seretrouvait

congestionne. Les equipements d'un meme reseau Ethernet ne pouvaient pas envoyer

(collectivement) plus de 10 Mbit/s de trafic parce qu'ils partageaient tous la bande

passante. En outre, l'accroissement des volumes de trafic augmentait le nombre de colli-

sions. Bien avant que 1'utilisation glob ale d'un reseau n'approche les 10 Mbit/s, Ethernet

commencait a souffrir de cette augmentation des collisions.

Les ponts Ethernet furent crees pour resoudre une partie de ces problemes de performance.

Ils permettaient d'eliminer la congestion de deux rnanieres :

• en reduisant Ie nombre de collisions survenant dans Ie reseau ;

• en ajoutant de la bande passante.

La figure 7.2 montre le principe de base d'un pont Ethernet transparent. La partie supe-

rieure represente un reseau 10BASE-T avant l'installation d'un pont, et la partie inferieure

Fred Wilma

1 domainede

collision partageant

10 Mbitls

Figure 7.2

Unpont cree deux domaines de collisionet deux reseeu» Ethernet paitages




apres qu'il a ete segmente avec un pont. Le pont cree deuxdomainesde collision distincts.

Les trames de Fred peuvent entrer en collision avec celles de Barney,maispas aveccelles

de Wilma ni de Betty. Si un segment de LAN est occupe et.que le pont ait besoin de trans-

mettre une trame a ce segment, il la bufferise (la conserve en memoire) jusqu'a ce que Ie

segment soit libre. La reduction des collisions, en supposant qu'aucun charigemernsignif i -

catif au niveau du nombre d'equipements ou de la charge du reseau n'a lieu, ameliore

considerablement les performances.

L'ajout d'un pont entre deux concentrateurs cree en realite deux reseaux 10BASE-TSepa-

res. Le reseau 10BASE-T de gauche possede, comme celui de droite, 10 Mbitls a 'partager,

Dans cet exemple, la bande passante totale est done doublee et atteint 20 Mbitls, en compa-

raison du reseau 1OBASE-T de la partie superieure de la figure.

Les commutateurs assurent les memes fonctions de base que les ponts, mais avec plusieurs

ameliorations supplementaires. Comme les ponts, les commutateurs segmentent un LAN

en plusieurs parties, chaque partie constituant un domaine de collision. Les commutateurspeuvent avoir de tres nombreuses interfaces, avec du materiel largement optimise, ce qui

leur permet, meme pour les petites entreprises, de transmettre des millions de trames

Ethernet par seconde. En creant un domaine de collision distinct pour chaque interface, ils

multiplient la bande passante disponible. De plus, comme nous l'avons vu au chapitre 3, si

un port de commutateur est connecte a un seul equipement, ce segment Ethernet peut fonc-

tionner en full-duplex, ce qui revient en substance a doubler le debit.

La segmentation d'un LAN Ethernet en un domaine de collision par interface est parfois qualifiee demicrosegmentation.

La figure 7.3 resume ces concepts cles. Elle represente les memes hotes que la figure 7.2,

maintenant connectes a un commutateur. Toutes les interfaces du commutateur fonctionnent a

Figure 7.3

Uncommutateurcree quatre

domainesde

collisionet quatresegments Ethernet

Chaque cercle est un domaine de collision, de 100 Mbitls chacun



(S~jet\..cia

- - - - - - - - - - - - - - - - ...........198 Partie II Commutation LAN

100 Mbitls, avec quatre domaines de collision. Notez que chaque.interfacefonctionne

egalement en full-duplex. Cela est possible parce qu'un seul equipement.est connecte a

chaque port, ce qui elimine les collisions dans Ie reseau represente.

La section suivante explique comment les commutateurs transmettent les trames Ethernet.

Log ique de Jacommu ta tion

En derniere analyse, le role d'un commutateur LAN est de transmettre des trames Ethernet.

Pour atteindre ce but, ilapplique une logique basee sur les adresses MAC source et de

destination contenues dans I'en-tete de chaque trame. Pour mieux comprendre comment

les commutateurs fonctionnent, revoyons d'abord les adresses Ethernet.

L'IEEE definit trois grandes categories d'adresses MAC Ethernet:

IIAdresses de monodiffusion. Adresses MAC qui identifient une seule carte d'interface

LAN.

IIAdresses de diffusion. Une trame dont l'adresse de destination est l'adresse de diffu-

sion (FFFF.FFFF.FFFF) implique que tous les equipements presents sur Ie LAN

doivent la recevoir et la traiter.

IIAdresses de multidiffusion. Adresses MAC utilisees pour permettre a un sous-ensemble

dynamique d' equipements de communiquer.

Leprotocole IPprend en charge la multidiffusion des paquets IP.Quand des paquets IPmulticast sont

envoyes sur un reseau Ethernet, les adresses MACde multidiffusion contenues dans la trame Ethernet sont

au format 0100. 5exx. xxxx, ou une valeur comprise entre 00.0000 et 7f . ffff peut etre utilisee

dans la seconde moitie de l'adresse. Lesadresses de multidiffusion ne sont pas abordees dans ce livre.

La fonction premiere d'un commutateur LAN est de recevoir des trames Ethernet, puis

de prendre une decision: soit de transmettre la trame sur un ou plusieurs autres ports, soit de

l'ignorer. Pour ce faire, les pontstransparents executent trois actions:

1. Decider quand transmettre une trame ou la filtrer (ne pas la transmettre) en.fonction de

l'adresse MAC de destination.

2. Apprendre les adresses MAC en examinant

recue.

s()urce de chaque trame

3. Creer un environnement (de niveau 2) sans boucle avec les.autres pouts grace au proto-

cole Spanning Tree (STP).




La premiere action releve de la fonction premiere du commutateur, tandis que les deux

autres sont des fonctions complementaires, Les trois prochaines sous-sections.examinent

chacune de ces etapes dans l' ordre.

Transmettre ou filtrer?

Pour decider de transmettre une trame, un commutateur construit dynamiquement une

table qui liste les adresses MAC et les interfaces sortantes. IIcompare l' adresse MAC de

destination a cette table pour determiner s'il doit transmettre la trame ou se-contenter

de l'ignorer. Considerez par exemple le reseau elementaire de la figure 7.4, ou Fred envoie

une trame a Barney.

La figure 7.4 montre un exemple des deux types de decisions. Fred envoie une trame dont

l'adresse de destination est 0200.2222.2222 (l'adresse MAC de Barney). Le commutateur

compare cette adresse a la table et trouve une entree qui correspond. C'est l'interface par

laquelle il faut envoyer la trame pour la livrer a cette adresse (0200.2222.2222). Comme

l'interface sur laquelle la trame est arrivee (FaOlI) est differente de l'interface sortante

listee (FaO/2), le commutateur decide de la transmettre par l'interface Fa012, comme le

montre la table de la figure.

Figure 7.4

Exemple de decisions de transmission

et de filtrage

(·Sujet\...cia

rame envoyee a 0200.2222.2222 ...

Arrivee via FaO/1

Transmettre via FaO/2

Fil trer (ne pas envoyer) sur FaO/3, FaOI4

Fred

-+-------------

Barney

0200.2222.2222

Betty

0200.4444.4444

Table des adresses

0200.1111.1111 FaO/1

0200.2222.2222 FaO/2

0200.3333.3333 FaO/3

0200.4444.4444 FaOI4

---------------.Chemin ernprunte par la trame



(··Sujet

\. cle

200 Partie /I

- - - - - -Commutation LAN

Pour antieiper si un eommutateur doit transmettre une trame, ileonvient d' examiner et de

eomprendre la table des adresses. Celle-ci liste les adresses MAC etl'interfaeequeJe

eommutateur doit utiliser quand il transmet les paquets envoyes a une.adresse.Par.exem-

ple, la table eontient l'adresse 0200.3333.3333 associee a FaO/3, qui est l'interfaee par

laquelle le eommutateur doit transmettre les trames destinees a Wihna(dont l'adresse

MAC est 0200.3333.3333).

Latable d'adresses MAC d'un commutateur se nomme egalement tablede commutation, ou table de

pontage, ou rneme CAM (Content Addressable Memory) en reference au type de mernoire physique

employee pour la stocker.

La figure 7.5 illustre un point de vue different, ou Ie eommutateur prend une decision de

filtrage. Dans eet exemple, Fred et Barney sont connectes a un eoneentrateur, a son tour

Figure 7.5

Exemple de decision de filtrage Trameenvoyes a 0200.2222.2222...

L'entres de latable MAC liste F aO /1 ...

Latrame est entree par FaO/1, done:

filtrer (netransmettre nulle part)

Barney

0200.2222.2222

- - - - - - - - - - - - - - - +Chemin ernprunte par la trame

Betty

0200.4444.4444

Tabledes adresses

0200.1111.1111 FaO/1

0200.2222.2222 FaOI1

0200.3333.3333 FaO/3

0200.4444.4444 FaO/4

connecte au eommutateur. La table d' adresses MAC du cornmutateurIiste les deux adresses

de Fred et de Barney. Elles sont associees a une seule interfaee(FaO/l} paree que c'est par



Chapitre7 Concepts de fa commutation des LAN Ethernet 201

celle-ci que le commutateur transmettrait les trames a Fred et a. Barney , En consequence,

quand le commutateur recoit une trame envoyee par Fred (adresseMAC.source

0200.1111.1111) a Barney (adresse MAC de destination 0200.2222.2222),.ilraisonne de.la

maniere suivante : «Puisque la trame est entree par mon interface FaOlI, et queje la renverrais

par cette meme interface, je ne l'envoie pas Gela filtre), parce que l'envoyer serait absurder»

Notez que le concentrateur regenere simplement Ie signal electrique sortant de chaque'inter-

face, si bien qu'il transmet Ie signal emis par Fred ala fois a Barney et au commutateur. Ce

dernier decide de filtrer (ne pas transmettre) la trame, car il a note que l'interface softaritefigu-

rant dans la table des adresses pour 0200.2222.2222 (paOlI) est identique a l'interface entrante.

Comment les commutateurs apprennent les adresses MAC

La deuxieme grande fonction d'un commutateur consiste a apprendre les adresses MAC et

les interfaces a placer dans sa table d'adresses. Si elle est complete et exacte, il peut prendre

les decisions de transmission et de filtrage appropriees.

Un commutateur construit sa table d'adresses en ecoutant les trames entrantes et en exami-

nant l'adresse MAC source qu'elle contient. Si une trame lui parvient et que l'adresse

MAC source ne figure pas dans la table, il cree une entree. L' adresse est placee dans la

table, avec l'interface d'ou provient la trame. La logique est done on ne peut plus simple.

La figure 7.6 represente le meme reseau que la figure 7.4, mais avant que le commutateur

n'ait cree d'entrees dans la table des adresses. Elle montre les deux premieres trames

envoyees sur ce reseau - d' abord une trame de Fred adressee a Barney, puis la reponse de

Barney adressee a Fred.

Figure 7.6

Apprentissage desadresses :table vide et insertion dedeux entrees

G ) R eception d 'une tram e ayant I'adresse M AC de F red pour adresse source

® R eception d 'une tram e ayant I'adresse M AC de B arney pour a dresse source

(S'~jet\..cle

ITab le d 'ad resses avan t I 'envo i des t rames

~----------I

Wilma

0200.3333.3333 G )

Ta bl e d 'a d re sses a p re s l a t rame 1 (Fr ed a Ban\ey)

Adresse : In terlace

0200.1111.1111 FaO/1

®

Barney • ~I

0200.2222.2222 ®

Ta bl e d 'a d re sses a p re s l a t rame 2 (Ba rn ey a Fred)

Adresse : In terlace

0200.1111.1111 FaOl1

0200.2222.2222 FaO/2

---------------.C hem in ern prun te p ar la tra me



Partie··// Commutation LAN

Comme on Ie constate dans la figure, apres que Fred a envoye sa premiere trame (etique-

tee 1) a Barney, Ie commutateur ajoute une entree pour 0200.1111.1111, l'adresse MAC de

Fred, associee a I'interface FaO/i. Lorsque Barney repond a l'etape2, ilajoutellne

deuxieme entree, celle-ci pour 0200.2222.2222, l'adresse MAC de Barney, associee a

l'interface FaO/2, I'interface sur laquelle ila recu la trame. Le commutateur apprendtoujours en examinant l'adresse MAC source contenue dans la trame.

Inondation des trames

Pretez maintenant attention au processus de transmission, en observant la figure 7.6. Selon

vous, que fait le commutateur de la premiere trame de Fred, celle qui arrive quand il n'y a

encore aucune entree dans la table des adresses ? Reponse : si la table ne contient pas

d' entree qui corresponde, le commutateur relaie la trame sur toutes les interfaces (excepte

I'interface entrante). II transmet ces trames de monodifJusion inconnues (celles dont

l'adresse MAC de destination ne figure pas encore dans la table de pontage) sur toutes lesinterfaces, dans l'espoir que I'equipement inconnu se trouvera sur un autre segment

Ethernet et lui repondra, ce qui lui permettra de construire une entree correcte dans la

table.

Par exemple, a la figure 7.6, Ie commutateur transmet la premiere trame sur FaOI2, FaO/

3 et FaO/4, meme si 0200.2222.2222 (Barney) n'est associe qu'a FaOI2. II n'utilise pas

FaOIl, car un commutateur ne retransmet jamais une trame sur l'interface ou il l'a

recue, (Par parenthese, la figure 7.6 ne montre pas la transmission de la trame sur les

interfaces FaO/3 et FaO/4, car elle se concentre sur Ie processus d' apprentissage.) Quand

Barney repond a Fred, Ie commutateur ajoute une entree pour 0200.2222.2222 (FaO/2)

a sa table. Toutes les trames ulterieures envoyees a l'adresse de destination

0200.2222.2222 n'auront plus besoin de passer par FaO/3 et FaO/4, et ne seront transmises

que sur FaO/2.

Le processus consistant a envoyer des trames sur toutes les interfaces, excepte celle ou elle

est arrivee, se nomme inondation. Les commutateurs inondent les trames de monodiffusion

inconnues et les trames de diffusion. Ils inondent egalement les trames de multidiffusion sur

tous les ports, a moins.d'avoirete configures pour utiliser des outils d'optimisation multi-

cast que nous n'abordons pas dans cet ouvrage.

Le commutateur conserve pour chaque entreedelatableid'adresses MACun minuteurd'inactivite. II I'initialise a o pour les nouvellesentrees.Chaque fois qu'il .recoit une

autre trame ayant la meme adresse MAC source, il Ie remet a O. Commesle minuteur

compte a rebours, le commutateur sait queUes entrees ont existe le plusrlongtemps

depuis la reception d'une trame de cet equipement. S'il se trouve a court d'espace,

il peut supprimer les entrees dont Ie minuteur a Ia valeur Ia plus elevee (les plus

anciennes).




Eviter les boucles avec Ie protocole Spanning Tree

La troisieme grande fonction d'un commutateur LAN est la prevention desboucles; mise

en ceuvre par le protocole Spanning Tree (STP, Spanning Tree Protocol). Sans: STP, les

trames boucleraient un laps de temps indefini dans les reseaux dotes de liens physiquement

redondants. Pour eviter ce phenomene, STP empeche certains ports detransmettre,desortequ'il n'existe qu'un seul chemin actifentre deux segments de LAN (domaines de collision)

que1conques. Le resultat de STP est satisfaisant : les trames ne bouclent plus indefiniment.

Toutefois, si le reseau peut utiliser des liens redondants en prevision des pannes, l'equi-

librage de charge est impossible.

Pour eviter les boucles de couche 2, tous les commutateurs doivent utiliser STP. Avec STP,

chaque interface d'un commutateur s'installe dans l'un ou l'autre de deux etats : « bloc-

king» ou «forwarding ». Blocking (blocage) signifie que l'interface ne peut ni envoyer ni

recevoir des trames. Forwarding (acheminement) signifie que l'interface peut envoyer et rece-

voir des trames de donnees. Si un sous-ensemble correct d'interfaces est bloque,il

n' existequ'un seul chemin actif entre chaque paire de LAN.

STPse comporte de rnaniere identique pour un pont transparent et pour un commutateur. En conse-

quence, les termes de pont, commutateur et equipement de pontage sont employes de rnaniere

interchangeable dans ce contexte.

Un exemple simple permet de mieux mettre en evidence la necessite de STP. Souvenez-

vous que les commutateurs inondent les trames envoyees aux adresses de monodiffusioninconnues et aux adresses de diffusion. La figure 7.7 montre qu'une trame, envoyee par

Larry a Bob, boucle sans fin parce que Ie reseau a des liens redondants mais n'utilise pas STP.

I-_-_-_~- - - - - -~ - - - - - --

".---------------;II

II

Hors tension

Figure 7.7

Reseeuavec liens redondants maissansSTP: fa trame boucle sansfin

Larry envo i e .une seule trame de monodiffusion a l'adresse MAC de Bob, mais,comme Ia

machine de Bob est eteinte, aucun des commutateurs n'a encore appriscette adresse.Ace



Commutation LAN

moment-la, c'est une adresse de monodiffusion inconnue.En consequence, les trames qui

lui sont destinees sont transmises par chaque commutateur sur tous les ports. Ces trames

vont boucler indefiniment,

Comme les commutateurs n'apprennent jamais l'adresse MAC de Bob (souvenez-vous

que sa machine est eteinte et ne peut pas envoyer de trames), ils continuent a.transmettre latrame sur tous les ports, et des copies de celle-ci circulent sans fin.

De meme, comme les commutateurs inondent egalement les diffusions, si l'un des PC

envoie une telle trame, elle bouc1era aussi indefiniment,

Une facon de resoudre ce probleme consisterait a concevoir un LAN sans liens redondants.

Toutefois, la plupart des ingenieurs reseau preferent disposer de redondance physique

entre les commutateurs. Un commutateur ou un lien finira par tomber un jour ou l'autre, et

la redondance permet au reseau de demeurer disponible. La bonne solution implique une

redondance physique, avec STP pour bloquer dynamiquement certaines interfaces afin

qu'il n'existe a tout moment qu'un seul chemin actif entre deux stations d'extremite,

Le chapitre 2, «Le protocole Spanning Tree », de Preparation a la certification CCNA

ICND2, explique en detail la facon dont STP empeche les boucles.

Traitement interne sur les commutateurs Cisco

Nous avons deja vu dans ce chapitre comment les commutateurs choisissaient de transmet-

tre ou de filtrer une trame. Des qu'un commutateur Cisco decide de transmettre, il peut

utiliser trois types de methodes de traitement interne. Presque tous les commutateurs

recents utili sent la commutation « store-and-forward », mais les trois types de methodes

sont prises en charge par au moins un type de commutateur Cisco actuellement disponible.

Certains commutateurs, et les ponts transparents en general, fonctionnent en « store-and-

forward ». Avec ce type de commutation, Ie commutateur doit avoir recu Ia trame entiere

avant d' en envoyer Ie premier bit. Toutefois, Cisco offre egalement deux autres methodes de

traitement interne: « cut-through» et «fragment-free ». Comme l'adresse MAC de desti-

nation apparait tres tot dans l'en-tete Ethernet, un commutateur peut prendre la decision de

transmettre bien avant d'avoir recu tous les bits de la ttame. Les methodes « cut-through»

et «fragment-free» lui permettent de commencer a translllettre avant d'avoir recu toute la

trame, ce qui raccourcit le temps necessaire pour la transmettre{la late~(;~,~~ delai).

En mode cut-through, Ie commutateur commence a envoyer la trame surJeport de sortie

des que possible. La latence s'en trouve reduite, mais les erreurs sont propagees. Comme

Ie champ PCS (Frame Check Sequence) se trouve dans l'en-queue Ethernet, le commuta-

teur ne peut pas determiner si la trame est defectueuse avant de commencer a la transruet"

tre. La latence est reduite, mais au prix de la transmission de ttamescontehanrdeserreuts.

La commutationfragmentjree fonctionne de maniere tres semblableau cut-through, mais

tente de reduire Ie nombre de trames defectueuses transrnisesxl.ln-aspeot.interessant de.Ia'

logique de CSMAlCD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection )est queles



Chapitre7 Concepts de fa commutation des LAN Ethernet 205

collisions doivent etre detectees.dans les 64 premiers octets d'une trame.Lecommutateur

attend done d' avoir recu les 64 premiers octets avant de transmettre. La latence est moin-

dre qu'en mode store-and-forward et legerement plus importante qu'en mode cut-through,

mais les trames defectueuses dues aux collisions ne sont pas propagees.

Avec de nombreuses liaisons fonctionnant a lOOMbit/s, des debits ascendants de 1 Gbit/set des circuits ASIC (Application-Specific Integrated Circuits), les, commutateurs

d'aujourd'hui fonctionnent generalement en mode store-and-forward, car I'amelioration

conferee par la reduction de la latence est negligeable a ces debits.

Les algorithmes de traitement interne utilises par les commutateursvarient d'un modele et

d'un fournisseur a l'autre, mais la methode de commutation appartient toujours a l'une des

categories du tableau 7.2.

Tableau 7.2 : Methodes de commutation

Methode Description

Store-and-forward Le commutateur recoit tous les bits de la trame (store) avant de la trans-

mettre tforwardi. Cela lui permet de verifier prealablement la FCS.

Cut-through Le commutateur transmet les trames des qu'ille peut. Cela reduit la

latence mais ne permet pas de supprimer celles qui echouent au test

du champ FCS.

Fragment-free Le commutateur attend d' avoir recu les 64 premiers octets, evitant ainsi

de transmettre les trames defectueuses en raison d'une collision.

Resume de la commutation LAN

Les commutateurs disposent de nombreuses fonctionnalites qui etaient absentes d'equipe-

ments plus anciens comme les concentrateurs et les ponts. Ils presentent notarnment les

avantages suivants :

IILes ports connectes a un seul equipement divisent le LAN en micro segments, ce qui lui

fournit une bande passante dediee.

IILes commutateurs permettent plusieurs conversations simultaneessur differents ports ..

IILes ports connectes a un seul equipement supportent Ie full-duplex, doublant ainsi la

bande passante dont il dispose.

IIL' adaptation du debit est prise en charge, ce qui signifie que des equipements fonc-

tionnant a des vitesses differentes peuvent communiquer via un commutareut (un

concentrateur l'interdit).

("S~jet

\..ole

(S~jet\. cle



(S'~jet\" cle

206 Partie /I Commutation LAN

Les commutateurs appliquent une logique de couche 2, examinant l'en-tete Ethernet pour

choisir la facon de traiter les trames. Ils savent notamment prendre la decision de transmet-

tre ou de filtrer, d'apprendre des adresses MAC et d'utiliser STP pour eviter.les boucles, de

la maniere suivante :

Etape 1 Les commutateurs transmettent Ies trames en fonction de l'a.dressede desti-

nation:

a. Si l' adresse de destination est une adresse de diffusion, de de multidiffusion

ou une adresse de monodiffusion inconnue (absente de la table MAC), Ie

commutateur inonde la trame.

b. Si l' adresse de destination est une adresse de monodiffusion connue (presente

dans la table MAC) :

i. Si l'interface sortante listee dans la table MAC est differente de celle sur

laquelle la trame a ete recue, Ie commutateur transmet celle-ci sur l'inter-face sortante.

ii. Si l'interface sortante listee dans la table MAC est identique a celle sur

laquelle la trame a ete recue, Ie commutateur la filtre, autrement dit

l'ignore et ne la transmet pas.

Etape 2 Les commutateurs appliquent la logique suivante pour apprendre les entrees de

la table d' adresses MAC :

a. Pour chaque trame recue, examiner l' adresse MAC source et noter l'interface

de laquelle elle provient.

b. Si elles ne sont pas deja dans la table, ajouter l' adresse et l'interface, et mettre

Ie minuteur d'inactivite a O.

c. Si elles sont deja dans la table, remettre Ie minuteur d'inactivite de cette

entree a O.

Etape 3 Les commutateurs utilisent STP pour empecher les boucles en bloquant certai-

nes interfaces, afin qu'elles ne puis sent plus emettre ni recevoir.

Considerations sur la conceptiondes LANJusqu'ici, nous nous sommes essentiellement interesses auxfonctionsindividuelles auseill

d'un LAN. Par exemple, nous avons vu comment lescolnn1UtateurstransIllett~ntles

trames, les details des cables UTP et du brochage, l'algorithme CSMAlCD qui permet de

resoudreles problemes de collision etcertaines differences dans lasfacon dont'Iescommu-

tateurs et les concentrateurs precedent pour creer un,seul domaine de collision (concentrateurs)

ou plusieurs (commutateurs).



Chapitre 7 concepts de fa commutation des LAN Ethernet 207

Cette section envisage les LAN de facon plus globale - et notamment la conception- de

LAN de taille moyenne ou grande. Lorsqu'on construit un petit LAN, on peufsecol1tenter

d'acheter un commutateur, de brancher les cables, de connecter quelques equipements et Ie

tour est joue. Dans Ie cas d'un reseau plus vaste, le choix des produits est plus important.

II faut notamment savoir quand utiliser des concentrateurs,des commutateurs et des

routeurs et quels commiitateurs choisir (ceux-civarient en taille, en nombre de ports, en

performance, en fonctionnalites et en prix). Les types de supports varient egalement,

L'ingenieur doit comparer les avantages du cablage UTP __lloins onereux et facile a

installer - a ceux de la fibre optique, qui supporte de plus longues distances et offre plus de

securite sur Ie plan physique.

Nous aborderons done ici differents sujets associes aux LAN a un titre ou un autre, en

commencant en particulier par examiner l'impact du choix d'un concentrateur, d'un

commutateur ou d'un routeur pour connecter des segments de reseau. Puis nous verrons la

terminologie employee par Cisco en matiere de conception. Enfin, nous terminerons par un

bref resume des types d'Ethernet et de cablages les plus repandus, avec pour chacun desconseils sur la longueur des cables.

Domaines de collision et domaines de diffusion

Lorsqu'on cree un LAN, on utilise une forme ou une autre d'equipement reseau.

Aujourd'hui, il s'agit generalement de commutateurs, de quelques routeurs et eventuel-

lement de quelques concentrateurs. Les differentes parties du LAN peuvent se comporter

differemment en termes de fonctions et de performances selon le type d'equipement

utilise. Ces differences affectent la decision de l'mgenieur reseau lorsqu'il choisit la facon

de concevoir le LAN.

Les termes domaine de collision et domaine de diffusion definissent deux effets importants

du processus de segmentation d'un LAN au moyen de differents equipements. Cette

section examine les concepts qui sous-tendent l' agencement d'un LAN Ethernet. Elle a

pour but de definir ces termes et d' expliquer comment concentrateurs, commutateurs et

routeurs impactent les domaines de collision et les domaines de diffusion.

Domaines de collision

Comme nous l'avons vu, un domaine de collision est l'ensemble des interfaces d'un LAN

dont les trames pourraient entrer mutuellement en collision, mais pas.rencontrer.cellesemises par les autres equipements du reseau, La figure 7.8 en illustre Ie concept de base.

Laconception de lafigure 7.8 n'.estpascourante aujourd'hui. Ellevisesimplem~ntafolJrnir suffisamment

d'informations pour permettre de comparer concentrateurs, commutateurs et routeurs.



(S'~jet\. cle

Partie II Commutation LAN

Figure. 7.8

Domaines de collision

Chaque segment distinct, ou domaine de collision, est represente par un cerc1e en poin-

tilles. Le commutateur situe a droite separe Ie LAN en differents domaines de collision

pour chaque port. De meme, les ponts et les routeurs divisent egalement les LAN en

differents domaines de collision (meme si nous n'en avons pas encore parle pour lesrouteurs). De tous les equipements de cette figure, seulle concentrateur au centre du reseau ne

cree pas plusieurs domaines de collision pour chaque interface. II repete toutes les trames

sur tous les ports sans se soucier de les bufferiser et d'attendre si un segment est occupe.

Domaines de diffusion

Le terme de domaine de diffusion (broadcast domain) renvoie a l'endroit O U les trames de

diffusion peuvent etre transmises. II englobe un ensemble d'equipements tels que, lorsque

l'un d'eux envoie une telle trame, tous les autres en recoivent une copie. Par exemple, les

commutateurs inondent les trames de diffusion (et de multidiffusion) sur tous les ports,

creant ainsi un seul domaine de diffusion.

Inversement, seuls les routeurs stoppent Ie flux de diffusions. La figure 7.9 represente les

domaines de diffusion pour le meme reseau que celui de la figure 7.8.

Les diffusions envoyees par un equipement situe dans un domaine de diffusion ne sont pas

transmises a ceux d'un autre domaine de diffusion. Dans cet exemple, ily a deux domaines

de diffusion. Par exemple, le routeur ne transmet pas au segment de reseau de droite une

trame envoyee par un PC du segment de gauche. A une epoque, on parlait de pare-feu pour

decrire le fait que les routeurs ne transmettaient pas les trames de diffusion.

Voici les definitions generales d'un domaine de collision et d'un domaine de diffusion:

Un domaine de collision est un ensemble de cartes reseau ou cartes NIC (Network

Interface Cards) dans lequel une trame envoyee par une carte pourrait

avec tine frame envoyee par une autre carte dii domaine.

II Undollainede diffusion est un ensembledecartesNIC dans lequelunetrame de diffuSioll

envoyee.par une carte est recue par toutes les autres cartes du domaine.




-,-,,,,,,

\

\

\

\

\

\I

J

J

IIII/

/

/

/

~~

J

J

IJ

III

/

/

/

/

Figure 7.9

Domaines de diffusion

Impact des domaines de collision et de diffusion sur la conception d'un LAN

Lors du choix du nombre d'equipements dans chaque domaine de collision et de diffusion,

il convient de peser les avantages et les inconvenients. Considerons pour Ie moment les

equipements d'un seul domaine de collision:

• Ils partagent la bande passante disponible.

• Ils peuvent utiliser cette bande passante de maniere inefficace en raison des collisions,

en particulier en cas de forte charge.

Supposez dix PC dotes de cartes NIC Ethernet 10/100. Si vous connectez ces dix PC a dix

ports differents sur un seul concentrateur a 100 Mbit/s, il existe un seul domaine de colli-

sion et les PC de ce domaine partagent les 100 Mbit/s de bande passante. Cela peut fonc-

tionner correctement et repondre aux besoins des utilisateurs. Toutefois, si la charge de

trafic s' alourdit, les performances du concentrateur seraient moins bonnes qu' avec un

commutateur. L'emploi d'un commutateur au lieu d'un concentrateur, avec la meme topo-

logie, creerait dix domaines de collision disposant de 100 Mbit/s chacun. En outre, avec un

seul equipement sur chaque interface du commutateur, aucune collision ne se produirait.

Vous pourriez activer le full-duplex sur chaque interface, obtenant ainsi 200 Mbitls par

interface et un maximum theorique de 2 Gbit/s de bande passante, soit une amelioration

considerable !

Le choix de commutateurs au lieu de concentrateurs semble evident si l'on considere cet

extraordinaire gain de performance.: A franchement parler, la plupart des-mstallatioris

d' aujourd'hui utilisent exc1usivement des commutateurs. Toutefois,on trouve encore des

concentrateurs, les fournisseurs continuant a en proposer, essentiellement parce qu'ils sont

un peu moins chers que les commutatellrs.



(S~j~t····.cle

210 Partie 1 / Commutation LAN

Voyons maintenant Ie probleme des diffusions. Lorsque l'hote recoit trame de diffusion, il

doit Ia traiter. Cela veut dire que Ia carte NIC doit interrompre I'VC de l'ordin(l~eur.:et que

celle-ci doit passer du temps a penser a Ia facon de traiter Ia trame. Tous Ies hot~s~?i~ent

envoyer des diffusions pour fonctionner correctement (c'est, par exemple;lecasides

messages IP ARP, comme nous l'avons vu au chapitre 5, « Principes de base de l'adressage

et du routage IP »). C' est normal, mais cela demande du temps de traitement.

Considerons maintenant un LAN de grande taiIle, avec piusieurscommutateU!"s7tp.ntotai

de 500 Pc. Comme Ies commutateurs creent un seul domaine de diffusion, une diffusion

envoyee par l'un de ces 500 hotes doit etre envoyee aux 499 autres qui doivent ensuite Ia

traiter. Selon Ie nombre de diffusions, Ia performance pourrait commencer a subir un

impact au niveau de l' utilisateur final.

En revanche, une conception qui diviserait Ies 500 PC en cinq groupes de 100 separes par

des routeurs creerait cinq domaines de diffusion. Une diffusion envoyee par un hote n'en

interromprait que 99, et Ia performance serait generalement meilleure.

Desdomaines de diffusion plus petits peuvent egalement arneliorer la securite, en raison de la limitation

des diffusions et des robustes fonctions de securite des routeurs.

Le choix entre un concentrateur et un commutateur est simple, mais la decision d'utiliser

des routeurs pour scinder un vaste domaine de diffusion est plus difficile. Une analyse

approfondie des compromis et des options depasse la portee de ce livre. Toutefois, vous

devez comprendre les concepts des domaines de diffusion - en particulier Ie fait que Ies

routeurs divisent un LAN en plusieurs domaines de diffusion, mais pas les commutateurs

illIes concentrateurs.

Plus important pour les examens CCNA, vous devez etre pret a reagir a des questions qui

evoquent les avantages de la segmentation d'un LAN plutot que des faits concernant Ies

domaines de collision et de diffusion. Le tableau 7.3 enumere les principaux avantages. Les

fonctionnalites doivent etre interpretees dans Ie contexte suivant: « Quel estl' livantage

d' employer un concentrateurlcommutateur/routeur entre des equipeinents Ethernet? »

Tableau 7.3 :Avantages de la segmentation d'un reseau Ethernetavec des concentrateurs, des commutateurs ou des routeurs

Fonctionnalite Concemratear . Commutateur Routeur

Grandes distances de cablage

Creation de plusieurs domaines de collision

Oui Oui Oui

Oui



concepts de fa commutation des LAN Ethernet 211

raereau 7.3 : Avantages de la segmentation d'un reseau Ethernet

des concentrateurs, des commutateurs ou desrouteurs (suite)

Concentrateur Commutateur Routeur

Augmentation de la bande passante

Creation de plusieurs domaines de diffusion

Non Qui

Non

Qui

LAN virtuels (VLAN)

La plupart des H!SeaUXd' entreprise contemporains utilisent le concept de LAN virtuel

(VLAN). Avant de comprendre les VLAN, vous devez partir d'une definition tres specifi-

que des LAN. 11existe de nombreuses facons de se representer et de definir un LAN, mais

l'une en particulier vous aidera a apprehender les VLAN :

Un LAN est constitue de tous les equipements situes dans le meme domaine de diffusion.

Sans VLAN, un commutateur considere toutes ses interfaces comme etant dans le meme

domaine de diffusion. Autrement dit, tous les equipements connectes sont dans le merne

LAN. (Pour ce faire, les commutateurs Cisco placent toutes les interfaces dans le VLAN 1

par defaut.) Avec des VLAN, un commutateur peut placer certaines interfaces dans un

domaine de diffusion et certaines dans un autre grace a une configuration simple. En subs-

tance, le commutateur cree plusieurs domaines de diffusion en placant des interfaces dans

un VLAN et d'autres interfaces dans d'autres VLAN. Ces domaines de diffusion crees par

le commutateur se nomment des LAN virtuels.

En consequence, au lieu que tous les ports d'un commutateur forment un seul domaine de

diffusion, Ie commutateur les repartit en plusieurs, en fonction de la configuration. C'est

aussi simple que cela.

Les deux figures suivantes comparent deux LAN. Avant l'existence des VLAN, si l'on

specifiait deux domaines de diffusion distincts, on utilisait deux commutateurs - un pour

chaque domaine, comme le montre la figure 7.10.

Figure 7.10

Exemplesde reseeuavec deux

domaines de diffusion et aucunVLAN



(··S~jet

\ ...cle

Commutation /.AN

On peut egalement creer plusieurs domaines de diffusion au moyen d'un seul ' commuta-

teur. La figure 7.11 represente les deux memes domaines de diffusion que la figure 7.10,

maintenant mis en ceuvre sous la forme de deux VLAN distincts avec un seul commu-

tateur.

Figure 7.11

Exemplede resesu

avecdeux VLAN

et un commutateur

_ - - - - - _,

Dino "

'I VLAN1Fred

Wilma',,I VLAN2

Betty .'

--------

Dans un reseau aussi petit que celui de la figure 7.11, il ne serait pas reellement necessaire

d'utiliser des VLAN. Toutefois ceux-ci sont indiques pour de nombreuses raisons, notamment

les suivantes :

II obtenir des agencements plus souples qui groupent les utilisateurs par services ou par

equipes de collaborateurs plutot que selon leur emplacement physique;

II segmenter les equipements en LAN (domaines de diffusion) plus petits pour reduire la

surcharge au niveau de chaque hote du VLAN ;

II reduire la charge de travail de STP en limitant un VLAN a un seul commutateur

dacces ;

III ameliorer la securite en confinant les hotes qui manipulent des donnees sensibles a un

VLAN separe ;

II separer le trafic envoye par un telephone IP de celui emis par les PC connectes aux tele-

phones.

Preparation a fa certification CCNA ICND2 explique la configuration et Ie depannage des

VLAN.

Terminologie dela..c on ce ptio n d es LANde c ampu s

Le terme de LAN de campus designe un LAN cree pour desservir de grands batiments, ou

plusieurs batirnents relativement proches les uns des autres. Par exemple, uneentreprise

peut louer des espacesdans plU.sieursbatil I 1 ents d'un meme pare de bureaux. Les inge-

nieurs reseau coustrlIisent alorsunLANdepampus en placant dans chaque batinient des

commutateurs relies par Ethernet.



7 Concepts de fa commutation des LAN Ethernet 213

Lors de la planification et de la conception d'un LAN de campus, l'ingenieur doit.considerer

les types d'Ethernet disponibles et les longueurs de cablage supportees par chacun. 11doit

egalement choisir le debit requis pour chaque segment Ethernet. En outre, ildoit reflechir

au fait que certains commutateurs seront directement connectes a des equipements'd'utili-

sateur final, tandis que d' autres seront simplement connectes a un grand nombre de

commutateurs. Enfin, la plupart des projets necessitent de prendre en compte les instal ...

lations existantes et de se demander si une augmentation du debit sur certains segments

justifie la depense liee a l'achat d'un nouvel equipement,

Par exemple, la plupart des PC deja installes dans les reseaux d'aujourd'hui sont dotes de

cartes NIC 10/100, et de nombreux nouveaux PC ont des cartes 10/100/1000 integrees. En

supposant le cablage approprie, l'autonegociation permet a une carte NIC 10/100/1000

d'utiliser Ethernet lOBASE-T (10 Mbitls), 100BASE-TX (100 Mbitls) ou 1000BASE-T

(1000 Mbitls, ou 1 Gbitls), avec le meme type de cable UTP. Toutefois, l'ingenieur doit

determiner s'il faut acheter des commutateurs qui ne supportent que des interfaces 10/100

ou qui supportent des interfaces 10/100/1000. Au moment de la premiere publication de ce

livre (ete 2007), la difference de prix entre les deux etait encore suffisamment importante

pour attirer l'attention d'une direction. Toutefois, l'achat de commutateurs dotes d'interfaces

10/100/1000 permet de connecter pratiquement n'importe quel equipement d'utilisateur

final. Vous serez egalement pret a migrer de 100 Mbit/s a 1 000 Mbitls (gigabit) lors de

I' acquisition de nouveaux Pc.

Pour analyser toutes les exigences d'un LAN de campus oriente Cisco puis en parler

raisonnablement avec ses pairs, on emploie une terminologie commune que vous devez

connaitre. La figure 7.12 represente la conception typique d'un grand LAN de campus,

avec les termes correspondants.

Cisco emploie trois termes pour decrire Ie role de chaque type de commutateur dans un

LAN de campus: acces , distribution et cceur de reseau. Les differences de ces roles tournent

autour de deux principaux concepts :

III Le commutateur doit-il etre connecte a des equipements d'utilisateur final ?

III Le commutateur doit-il etre connecte a plusieurs commutateurs differents et transmettre

des trames entre eux ?

Les commutateurs d' acces sont connectes directement aux utilisateurs finaux et leur four-nissent la connectivite au LAN. Dans des circonstances normales, ils transmettent le trafic

entre les equipements auxquels ils sont connectes. Toutefois, les commutateursd' aeces ne

sont pas censes transmettre du trafic entre deux autres commutateurs ..Parexemple,ala

figure 7.12, le commutateur Ace 1ne devrait normalement pas transmettre du trafic provenant

des PC connectes au commutateur Acc3 a un PC connecte au commutateur-Acc-tComme

les commutateurs d' acces ne prennent en charge que le trafic des PC relies localement, ils



- - - - - - - - - - - - - - - - - - ........214 Partie. II Commutation LAN

ont tendance.a etre plus petits et moins chers, et ne disposent souvent que des quelques

ports necessaires pour desservir un etage de batiment,

Vers les

autres

blocs

Vers les

autres

blocs

Commutateurs

de cceur

Commutateurs

de distributionBloc de

base

Liaisons

ascendantes

Commutateurs

- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - ~Figure 7.12

LAN de campus et terminofogie de fa conception

Dans les grands LAN de campus, les commutateurs de distribution fournissent un chemin

qui permet aux commutateurs d'acces d'echanger du trafic. Dans ce cas, chacun d'eux est

connecte a au moins un commutateur de distribution. Toutefois, on utilise au moins deux

liaisons ascendantes vers deux commutateurs de distribution differents (voir figure 7.12)

P9urlaredondal1ce.

L'emploi de commutateurs de distribution presente quelques avantages ..<en termesde

cablageet de performance. Par exemple, si.un reseau possedait30 comrnutateurs d' acces,

et.que l'ingenieur decidait. de cabler-directement, chacun de res ••ommutateurs a tous Ies

alltres,illuifaudrait435 cables! De plus,ii n'yaurait qu'un segment-entre.chaquespaire

d.e commutateurs.Enfin, il y aurait un effet secondaire potentiellement plus. grave: si un




lien tombait, les commutateurs d' acces pourraient se transmettre du traficentreeux,ce qui

degraderait leur performance puisqu'ils sont moins puissants. En'revanche.ien connectant

chacun des 30 commutateurs d' acces a deux commutateurs de distribution differents; ilne

faut que 60 cables, Des commutateurs de distribution, avec des debits plus rapides,peuvent

gerer de gros volumes de trafic. En outre, les deux liaisons ascendantes entre. chaque

commutateur d' acces et les commutateurs de distribution offrent plus de redondance, et

done une meilleure disponibilite.

Les commutateurs de cceur de r e s eau presentent encore plus d'avantages entermes d'agre-

gation que les commutateurs de distribution. Ils fournissent des debits tres eleves ~ actuelle-

ment de l'ordre de centaines de millions de trames par seconde. Les raisons d'employer ce

type de commutateurs sont generalement les memes que pour les commutateurs de distribu-

tion. Toutefois, les LAN de campus de petite et moyenne tailles en sont souvent depourvus,

La liste suivante resume les termes qui decrivent les roles des commutateurs de campus :

• Acces, Fournit un point de connexion (acces) aux equipements des utilisateurs finaux.

Dans des circonstances normales, ne transmet pas les trames entre deux autres commu-

tateurs d' acces.

• Distribution. Fournit un point d'agregation aux commutateurs d'acces, transmet les

trames entre commutateurs mais n'est pas connecte directement aux equipements des

utilisateurs finaux.

• Coeur de reseau, Agrege les commutateurs de distribution dans les LAN de campus de

tres grande taille et fonctionne a tres haut debit.

Supports physiques et longueurs de cable des LAN Ethernet

Lors de la conception d'un LAN de campus, I'ingenieur reseau doit considerer la longueur

de chaque cable et determiner Ie meilleur type d'Ethernet et de cablage pour cette

longueur. Par exemple, si une entreprise loue de l'espace dans cinq batiments d'un pare de

bureaux, il doit ca1culer les longueurs necessaires entre chaque batiment et choisir le bon

type d'Ethernet.

Les trois types d'Ethernet les plus courants aujourd'hui (lOBASE-T, 100BASE-TX et

1000BASE-T) sont tous Iimites a 100 metres, mais les cables sont legerement differents.

L'EIAITIA definit les normes de cablage et la qualite des cables. Chaque norme Ethernet

utilisant UTP specific une categoric de qualite de cable minimale. Par exemple, lOBASE-T

demande un cablage de categoric 3 (CAT3) ou superieure, tandis que 100BASE-TX exige

une meilleure qualite (CATS) et 1000BASE-TX une qualite encore meilleure (CATSeou

CAT6). Si l'on prevoit d'utiliser un cablage existant, ilfaut connaitre les types de cables

UTP et les restrictions de debit qu'implique Ie type d'Ethernet que ce cablagesupporte.:



216 Partie 1 / CommutationLAN

Plusieurs types d'Ethernet utilisent de la fibre optique. Les cables UTP sontformes.de.fils

de cuivre qui conduisent Ie courant electrique, tandis que Iescables optiques sont en fibres de

verre ultrafines qui laissent passer la lumiere. Pour transmettre des bits, les commutateurs

font varier I'intensite des impulsions lumineuses pour encoder des 0 et desl. Les cables

optiques peuvent etre beaucoup plus longs que les 100 metres supportes par Ethernet surcable UTP et subissent beaucoup moins les interferences provenant de sourcesexternes

que les cables en cuivre. De plus, les commutateurs peuvent utiliser des lasers pour generer

la lumiere, ainsi que des diodes electroluminescentes ouLED (Light-Emitting Diodes).

Les lasers autorisent des longueurs de cables encore plus importantes, jusqu'a 100 kmde

nos jours, mais sont tres couteux, alors que les LED, moins onereuses, peuvent supporter

des distances suffisantes pour les LAN de campus dans la plupart des pares de bureaux.

Enfin, le type de cablage optique peut egalement impacter les distances maximales par

cable. La fibre multimode autorise des distances moins longues, mais elle est generalement

moins chere et fonctionne bien avec les LED qui sont egalement moins cofiteuses. La fibre

monomode supporte de plus longues distances, mais son cout est plus eleve. Notez egale-ment que les commutateurs qui utili sent des LED (souvent avec de la fibre multimode) sont

aussi beaucoup moins onereux que ceux qui emploient des lasers (souvent avec de la fibre

monomode).

Le tableau 7.4 repertorie les types d'Ethernet les plus courants, leurs types de cables et

leurs limites de longueur.

La plupart des ingenieurs se contentent de memoriser les limitations de distance generales,

puis se reportent a une carte de reference (comme le tableau 7.4) pour les details. II

convient egalement de prendre en compte les chemins physiques que les cables vont

emprunter pour parcourir un campus ou un batiment et l'impact sur la longueur de cable

necessaire. Par exemple, un cable peut devoir courir d'une extremite d'un batiment a

l' autre, puis passer par une gaine qui connecte les etages du batiment avant d' aller horizon-

talement vers un local technique situe a un autre etage. Ces chemins ne sont pas toujours

les plus courts entre un point et un autre. Les details sont donc importants lors de la plani-

fication du LAN et du choix du support physique.

Tableau 7.4: Types d'Ethernet, support physique et longueur des segments

(selon I'IEEE)

Typed'Ethernet SupportLongueur maximale

d'un segment

lOBASE-T CAT3TIAIEIAou plus,deux paires 100m

100BASE-TX UTP CAT5TIAIEIAou plus, deux paires 100m

100BASE-FX FibremuItimode62,5/125microns 400 m



Chapitre 7

Tableau 7.4 : Types d'Ethernet, support physique etlongueur des segments

I'IEEE) (suite)

SupportLongueur maximale

d'un segment

1000BASE-CX STP

1000BASE-T UTP CAT5e TIAIEIA ou plus,

quatre paires

1000BASE-SX Fibre multimode

25m

100m

275 m pour la fibre 62,5 microns

550 m pour la fibre 50 microns

550 m pour les fibres 50

et 62,5 microns

1000BASE-LX Fibre multimode

1000BASE-LX Fibre monomode 9 microns lOkm

Revoir tous les sujets des

Revoyez les sujets les plus importants de ce chapitre, reperes par l'Icone « sujet cle ».

Le tableau 7.5 decrit ces sujets et l'endroit ou chacun d'eux est aborde.

Tableau 7.5: Sujets des du chapitre 7

("Sujet\..cia

SujetNumero

de pageescription

Liste

Figure 7.4

Figure 7.5

Figure 7.6

Tableau 7.2

Liste

Liste

Liste

Tableau 7.3

Figure 7.11

Avantages de la commutation

Exemple de logique de transmission et de filtrage

Exemple de logique de transmission et de filtrage

Apprentissage des adresses MAC

Resume des methodes de commutation

Avantages de la commutation

Resume de la transmission, du filtrage et de l'apprentissage des

adresses MAC

Definitions des domaines de collision et des domaines de diffusion

Segmentation des LAN avec des concentrateurs, des commutateurs

et des routeurs

Illustration du concept deVLAN

1 9 8

1 9 9

200

201

205

1 9 8

206

208

210-211

212



218 Partie II Commutation LAN

Completer les tableaux et les listes de memoire

Imprimez un exemplaire de 1'annexe H, «Memory Tables» (sur Ie CD-ROM d'accompa-

gnement), ou au moins la section correspondant a ce chapitre, et completez les t~bleallxet

les listes de memoire. A l'annexe I, «Memory Tables Answer Key», egalement sur Ie

CD-ROM d'accompagnement, les listes et les tableaux completes vous permettront

de controler votre travail.

Definir les termes importants

Definissez les termes suivants figurant dans ce chapitre et verifiez vos reponses dans Ie

glossaire:

Commutation, commutation cut-through, commutation fragment-free, commutation

store-and-forward, domaine de collision, domaine de diffusion, inondation, LAN

virtuel, microsegmentation, protocole Spanning Tree (STP), segmentation, trame dediffusion, trame de monodiffusion inconnue.

10.Chapitre 7, Concepts de la commutation des LAN Ethernet

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