Les hubs et les switchs sont comparables à des multiprises électriques. Ils permettent d’interconnecter plusieurs ordinateurs et des équipements réseau entre eux. Ils possèdent ainsi plusieurs ports réseau (4, 5, 8, 12, 24, 32, 48 et même 64 ou 128 dans le monde professionnel) permettant la connexion des câbles réseau.

Les réseaux Ethernet, les plus courants, ont une topologie en étoile au centre de laquelle se trouvent le hub et surtout le switch.

Le fonctionnement d’un hub est typiquement celui d’une multiprise : il se borne à retransmettre toute donnée reçue sur un de ces ports à l’ensemble des autres ports. Ses performances, et donc les performances du réseau qu’il interconnecte, ne sont pas très bonnes ; quand un gros transfert de données est effectué entre deux ordinateurs du réseau, les bandes passantes de tous les liens réseau sont monopolisées par la communication en cours rendant impossible tout autre dialogue. Son utilisation est limitée à des réseaux de très petite taille. Il n’est d’ailleurs pratiquement plus vendu tant il est de plus en plus remplacé par les switchs.

Un switch héberge des composants (processeur et mémoire) apportant une certaine intelligence. Il effectue des tâches de commutation. Lorsqu’il reçoit un message sur un de ses ports, il ne le renvoie que sur celui où le destinataire est connecté. Cela permet ainsi aux ordinateurs du réseau de ne pas avoir à gérer des multitudes de trames qui ne leur sont pas destinées et de préserver la bande passante pour des réseaux performants. La commutation n’est possible que par le maintien par autoapprentissage d’une liste de correspondances adresse de l’ordinateur/numéro de port sur lequel celui-ci est connecté.

Les switchs peuvent être garantis plusieurs années. Leur achat peut donner accès à un support téléphonique gratuit ou payant, limité ou illimité dans le temps.

Taille

Pour les particuliers, la plupart des switchs sont intégrés dans des boîtiers plastique de quelques dizaines de centimètres. Lorsqu’ils sont plus petits, on parle alors de miniswitchs. En règle générale, la taille des boîtiers dépend du nombre de ports dont le switch est équipé. Doté de 4 à 32 ports, sa taille varie de celle d’une carte de crédit à celle d’une feuille A3. Pour les professionnels, les boîtiers adoptent le format rackable 19"/1U. Ce qui permet de les fixer dans les armoires de brassage dont la largeur standard est de 19" (48,26 cm) de large. Le U est l’unité de mesure de la hauteur des éléments dans les baies réseau, l’épaisseur de l’élément 1U étant équivalent à 1,75 pouce (4,445 cm). La capacité des baies réseaux - soit le nombre d’éléments ou d’unités qu’elle peut renfermer - est exprimée en U. Par exemple, on aura 4 à 8 U pour les plus petites, jusqu’à plusieurs dizaines d’U pour les autres.

Refroidissement

Comme tout matériel renfermant des composants électroniques, un switch produit de la chaleur. Le refroidissement actif ou passif, avec ou sans ventilateur, doit être efficace pour ne pas pénaliser la durée de vie de l’électronique de l’appareil. Un boîtier en métal ou équipé de multiples « trous » améliorera la ventilation de l’ensemble.

Alimentation

L’alimentation de l’appareil peut être interne (appareil de grande taille, souvent équipé d’un ventilateur) ou externe (appareil de petite taille). Certains miniswitchs peuvent même être alimentés par une prise USB.

Ergonomie

Comme pour les cartes réseau, des leds indiquent une connexion active et l’activité pour chaque port. La plupart du temps, les ports RJ45 et les leds sont présents sur deux faces opposées. Ce qui permet de connecter les cordons réseau à l’arrière de l’appareil et de vérifier la connectivité d’un coup d’œil sur la face avant de l’appareil. Ergonomie suprême de certains boîtiers : des patins magnétiques (fixation aimantée) permettent de fixer le switch sur n’importe quelle surface métallique

Les ports

Comme pour les cartes réseau, les switchs sont équipés de ports RJ45 dont ils acceptent les caractéristiques techniques d’autoconfiguration par autonégociation pour se caler sur des vitesses de 10 Mbit/s, 10/100 Mbit/s ou 10/100/1 000 Mbit/s en Half Duplex, ou de 200 à 2 000 Mbit/s en Full Duplex, ainsi que les fonctions MDI/MDIX.

Caractéristiques de fonctionnement et performances

Bien souvent, la documentation fournie avec les appareils grand public ne s’y attarde guère. LEs performances sont liées à plusieurs facteurs :

• à la rapidité de commutation : temps mis pour que le processeur interne décrypte une trame reçue sur un de ses ports et la renvoie sur le port sur lequel est connecté l’ordinateur destinataire ;

• à la taille de la mémoire embarquée contenant la table d’adressage (liste de correspondance adresse de l’ordinateur/numéro de port) : de 2 Mo (16 Mbit) à 32 Mo (256 Mbit) pour les matériels grand public, beaucoup plus pour les switchs professionnels.

• au fond de panier, qui est la bande passante du backbone, le lien qui relie les différents ports par lesquels circulent les flux de données à l’intérieur du switch. Pour les particuliers, les switchs ont un fond de panier de 1 à 16 Gbit/s, contre plusieurs Tbit/s dans le monde professionnel. Un fond de panier important est nécessaire pour ne pas pénaliser un réseau, voire pour éviter de planter l’appareil dans les cas de grande sollicitation. La valeur optimale est calculée par la formule : vitesse de fonctionnement du réseau x nombre de ports utilisés / 2. Par exemple, un switch 8 ports en 100 Mbit/s nécessite : 100 x 8 / 2 = 400 Mbit/s ; en Gigabit Full Duplex : 2000 x 8 / 2 = 8 000 Mbit/s, soit 7,8 Gbit/s.

Port GBIC

Les ports GBIC permettent de fixer à la carte des modules complémentaires offrant des ports spéciaux supplémentaires. Port en cuivre (RJ45), port pour fibre optique ou port pour cordon de stacking permettant d’équiper le switch de ports à haute vitesse (Gigabit, fibre optique) ou d’interfaces spéciales à très haute vitesse (fibre optique, port stacking), souvent propriétaires, qui opèrent le chaînage de plusieurs switchs entre eux.

Management par port série (RS-232) ou par interface Web (HTTP)

Tous les switchs ne sont pas manageables. Mais ceux qui supportent cette fonction peuvent voir certains de leurs éléments configurés grâce à une interface : propriété des ports (vitesse, fonction, etc.), table d’adressage, fonctions internes (VLAN, QoS, etc.). Le management se fait par connexion directe sur un port série (RS232) connecté à un ordinateur utilisé comme console (ensemble clavier/écran) de configuration, mais aussi, plus simplement, par un ordinateur connecté sur un des ports réseau grâce cette fois-ci à une interface Web (HTTP). Certains switchs supportent les protocoles professionnels d’administration des éléments actifs d’un réseau : SNMP, RMON, Extended RMON, MIB dans leurs différentes versions.

Les switchs se limitent la plupart du temps à commuter les trames d’un port à l’autre. Cependant, ils sont de plus en plus nombreux à embarquer les fonctions utilisées par les switchs professionnels.

VLAN : Virtual LAN

Les VLAN sont standardisés par la norme 802.1Q. Les VLAN, ou « réseaux virtuels », consistent à créer des sous-ensembles, plusieurs réseaux distincts en quelque sorte. Bien que tous les ordinateurs soient connectés sur le même switch, on pourra ne faire communiquer que certains ordinateurs et équipements entre eux selon les ports où ils sont connectés, les adresses réseau, les services qu’ils utilisent ou fournissent, les utilisateurs connectés, etc.

QoS : Quality of Service

Les QoS, ou « gestion des priorités », sont standardisées par la norme 802.1P. Les QoS permettent de donner des priorités à un flux de donnée ou de réserver des pourcentages de la bande passante totale du réseau à certains ordinateurs ou à certains services, et ce afin de conserver un réseau fonctionnel même si les montées en charge, les demandes de certains ordinateurs ou de services augmentent démesurément. Chaque élément du réseau physique ou logique continuera à bénéficier d’assez de bande passante pour fonctionner.

Port Trunking, ou agrégation de lien

Normalisé en 802.3AD et dénommé Link Aggregation Control Protocol (LACP), le Port Trunking, ou « agrégation de lien », est la faculté de regrouper plusieurs ports afin d’en créer un ayant des capacités très importantes, la bande passante étant démultipliée. Cette fonction est communément utilisée pour créer des liens interswitchs aux débits augmentés.

Jumbo Frame

Les Jumbo Frame sont des trames de données 6 fois plus importantes que la normale (1 518 octets). Les Jumbo Frame atteignent donc : 6 x 1 518 = 9 108 octets, soit 8,8 Ko. Ce qui permet, quand deux ordinateurs s’envoient de grandes quantités de données, de réduire l’impact de la vitesse de commutation du switch sur le débit de transmission et surtout de réduire l’impact de cette communication sur le transit des données dans le réseau entier. En effet, le switch est beaucoup moins sollicité (6 fois moins) et peut donc s’occuper des autres dialogues. Cette fonction est très intéressante dans les réseaux encombrés.

Protocole de routage

Protocole de dialogue entre éléments actifs RIP (V1, V2) et OSPF V2. Le support de protocole de routage permet le dialogue entre éléments actifs, qui s’échangent alors des informations (table d’adressage, carte du réseau, etc.) afin d’accélérer les découvertes du réseau et ainsi d’améliorer la découverte de la topologie des éléments d’un réseau, et donc la rapidité des transports de données sur le réseau.

Spanning Tree

Le Spanning Tree est un protocole d’interconnexion standardisé par les normes 802.1D, 802.1W et 802.1S Le Spanning Tree est une fonction qui permet d’éviter les phénomènes de bouclage (dans un réseau complexe ou avec des redondances d’équipement) qui peuvent provoquer un effondrement du réseau.