Commutation de couche

5.3.3.1 Commutation de couche 2 et commutation de

couche 3

En plus de déterminer le format de commutateur adéquat, il peut également s'avérer nécessaire de faire un choix entre un commutateur LAN de couche 2 ou de couche 3.

Souvenez-vous qu'un commutateur LAN de couche 2 effectue la commutation et le filtrage uniquement en fonction de l'adresse MAC de la couche liaison de données OSI (couche 2) et dépend des routeurs pour transférer les données entre les sous-réseaux IP distincts (voir Figure 1).

Comme l'illustre la Figure 2, un commutateur de couche 3 tel que le commutateur Catalyst 3560 fonctionne de manière similaire à un commutateur de couche 2 (par exemple, le commutateur Catalyst 2960) mais, à défaut d'exploiter les informations d'adresses MAC de couche 2 pour décider des opérations de transmission, le commutateur de couche 3 peut également exploiter celles des adresses IP. Un commutateur de couche 3 ne cherche pas uniquement à savoir quelles adresses MAC sont associées à chacun des ports ; il peut également identifier les adresses IP associées à ses interfaces. Il peut alors orienter le trafic sur le réseau également sur la base des informations recueillies sur les adresses IP.

Les commutateurs de couche 3 peuvent également exécuter des fonctions de routage de la couche 3, ce qui réduit le besoin de routeurs dédiés sur un réseau local. Parce que les commutateurs de couche 3 disposent d'un matériel de commutation spécifique, l'acheminement des données est généralement aussi rapide que la commutation.

5.3.3.2 Cisco Express Forwarding

Les périphériques Cisco prenant en charge la commutation de couche 3 utilisent Cisco Express Forwarding (CEF). Cette méthode de transmission est assez complexe, mais heureusement, comme toutes les bonnes technologies, elle opère principalement « en coulisse ». CEF nécessite en principe peu de configuration sur un appareil Cisco.

Grosso modo, CEF met fin à l'interdépendance stricte habituelle entre les prises de décision de couche 2 et de couche 3. En réalité, les allers-retours constants entre les structures de couche 2 et de couche 3 au sein d'un périphérique réseau ralentissent la transmission des paquets IP. Ainsi, dans la mesure où les structures de données de couche 2 et de couche 3 peuvent être dissociées, la transmission est accélérée.

Les deux principaux composants de l'opération CEF sont les suivants :

 Base d'informations de transfert (FIB)

 Tables de contiguïté

Le principe de la FIB est très similaire à celui d'une table de routage. Un routeur utilise la table de routage pour déterminer le meilleur chemin vers une destination en fonction de la partie réseau de l'adresse IP de destination. Avec CEF, les informations qui étaient stockées dans le cache du routeur sont en fait stockées dans plusieurs structures de données pour la commutation CEF. Les structures de données optimisent la recherche, ce qui permet une

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transmission efficace des paquets. Un périphérique réseau utilise la table de recherche FIB pour prendre des décisions de commutation en fonction de la destination sans avoir à accéder au cache du routeur.

Cette table est mise à jour lorsque des modifications surviennent sur le réseau, et contient toutes les routes connues à chaque instant.

Les tables de contiguïté gèrent les adresses du tronçon suivant de couche 2 pour toutes les entrées de la FIB.

La séparation des informations d'accessibilité (dans la table FIB) et des informations de transmission (dans la table de contiguïté) offre un certain nombre d'avantages :

 La table de contiguïté peut être élaborée séparément de la table FIB, ce qui permet aux

deux tables de se former sans nécessiter la commutation d'aucun paquet.

 La réécriture d'en-tête MAC utilisée pour transmettre un paquet n'est pas stockée dans

les entrées de la mémoire cache. Par conséquent, les modifications d'une chaîne de réécriture d'en-tête MAC ne nécessitent pas la suppression des entrées du cache. CEF est activé par défaut sur la plupart des périphériques Cisco qui effectuent la commutation de couche 3.

5.3.3.3 Types d'interface de couche 3

Les périphériques réseau Cisco prennent en charge différents types d'interface de couche 3. L'interface de couche 3 prend en charge la transmission des paquets IP vers une destination finale en fonction de l'adresse IP.

Les principaux types d'interface de couche 3 sont les suivants :

 SVI (interface virtuelle du commutateur) : interface logique d'un commutateur associé à un réseau local virtuel (VLAN).

 Port routé : port physique sur un commutateur de couche 3 configuré pour servir de port du routeur.

 EtherChannel de couche 3 : interface logique d'un périphérique Cisco associé à un ensemble de ports routés.

Comme nous l'avons montré précédemment, une interface SVI du réseau VLAN par défaut (VLAN1) doit être activée pour que l'hôte IP soit connecté au commutateur et pour permettre la gestion à distance du commutateur. Les interfaces SVI doivent également être configurées de sorte à permettre le routage entre les réseaux VLAN. Comme indiqué, les interfaces SVI sont des interfaces logiques configurées pour des réseaux VLAN spécifiques. Pour permettre le routage entre deux ou plusieurs réseaux VLAN, chacun d'entre eux doit disposer d'une interface SVI distincte activée.

Les ports routés permettent aux commutateurs Cisco (de couche 3) de servir véritablement de routeurs. Chaque port d'un commutateur de ce type peut être configuré comme un port sur un réseau IP indépendant.

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Les interfaces EtherChannel de couche 3 permettent de regrouper les liaisons Ethernet de couche 3 entre les périphériques Cisco dans le but d'agréger la bande passante, généralement sur les liaisons montantes.

Remarque : outre les interfaces SVI et EtherChannel de couche 3, il existe d'autres interfaces logiques sur les périphériques Cisco, notamment les interfaces de bouclage et les interfaces de tunnel.

5.3.3.4 Configuration d'un port routé sur un

commutateur de couche 3

Un port de commutateur peut être configuré en tant que port routé de couche 3 et se comporter comme une interface de routeur classique. Les caractéristiques des ports routés sont les suivantes :

 Ils ne sont associés à aucun réseau local virtuel spécifique.

 Ils peuvent être configurés avec un protocole de routage de couche 3.

 Ils constituent des interfaces de couche 3 uniquement et ne prennent pas en charge les

protocoles de couche 2.

Il suffit de configurer les ports routés en faisant passer l'interface en mode de couche 3 à l'aide de la commande de configuration d'interface no switchport. Il faut ensuite attribuer une adresse IP au port. La configuration est terminée !

Les fonctions de routage sont approfondies dans le chapitre suivant.

5.3.3.5 Packet Tracer : configuration des commutateurs

de couche 3

L'administrateur réseau remplace le routeur et le commutateur existants par un nouveau commutateur de couche 3. En tant que technicien réseau, vous devez configurer le commutateur et le mettre en service. Vous allez travailler en dehors des heures de bureau normales afin de réduire l'impact sur l'activité.

Instructions de Packet Tracer - Configuration des commutateurs de couche 3 PKA de Packet Tracer - Configuration des commutateurs de couche 3

5.4 Résumé

5.4.1 Résumé

5.4.1.1 Exercice - Sélection MAC

Sélection MAC

Remarque : cet exercice peut être effectué individuellement, en petits groupes ou en classe entière.

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Regardez la vidéo accessible depuis le lien suivant :

http://www.netevents.tv/video/bob-metcalfe-the-history-of-ethernet

Les thèmes abordés ne concernent pas uniquement l'historique du développement d'Ethernet, mais également de l'évolution actuelle de la technologie Ethernet (approche futuriste).

Lorsque vous aurez regardé la vidéo et que vous aurez comparé son contenu à celui du chapitre 5, naviguez sur le Web pour rechercher des informations sur Ethernet. Adoptez une approche comparative :

 Quelles étaient les caractéristiques d'Ethernet lors de sa création ?

 Quelles caractéristiques sont restées identiques au cours des 25 dernières années et quelles modifications sont apportées pour le rendre plus utile/applicable aux méthodes de transmission de données actuelles ?

Choisissez trois photos de périphériques et supports physiques Ethernet anciens, actuels et futurs (concentrez-vous sur les commutateurs). Partagez ces photos avec la classe et répondez aux questions suivantes :

 Comment ont évolué les supports physiques Ethernet et les périphériques intermédiaires ?

 Quels sont les aspects des supports physiques Ethernet et des périphériques intermédiaires qui sont restés les mêmes ?

 Quelle va être l'évolution d'Ethernet ?

Instructions de l'exercice en classe - Sélection MAC

5.4.1.2 Résumé

Ethernet est la technologie LAN la plus répandue aujourd'hui. Ethernet est une famille de technologies réseau définies par les normes IEEE 802.2 et 802.3. Les normes Ethernet définissent à la fois les protocoles de la couche 2 et les technologies de la couche 1. Pour les protocoles de couche 2, tout comme pour chacune des normes IEEE 802, Ethernet s'appuie sur les deux sous-couches distinctes de la couche liaison de données pour fonctionner : les sous-couches LLC et MAC.

Au niveau de la couche liaison de données, la structure de trame est presque la même pour tous les débits Ethernet. La structure de trame Ethernet ajoute des en-têtes et des codes de fin à l'unité de données de protocole de la couche 3 pour encapsuler le message envoyé.

On distingue deux types de tramage Ethernet : la norme Ethernet IEEE 802.3 et la norme Ethernet DIX, maintenant appelée Ethernet II. La différence principale entre les deux normes est l'ajout d'un délimiteur de début de trame (SFD) et le remplacement du champ Type en un champ Longueur pour la norme 802.3. Ethernet II est le format de trame Ethernet utilisé par les réseaux TCP/IP. Conformément aux spécifications des normes IEEE 802.2/3, la trame Ethernet fournit un adressage MAC et un contrôle des erreurs.

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L'adressage de la couche 2 fourni par Ethernet prend en charge les différents types de communications : monodiffusion, diffusion et multidiffusion. Ethernet utilise le protocole ARP pour déterminer les adresses MAC de destination et les mapper à des adresses de couche réseau connues.

Chaque nœud sur un réseau IP possède une adresse MAC et une adresse IP. Le nœud doit utiliser ses propres adresses MAC et IP dans les champs sources et doit fournir une adresse MAC et une adresse IP de destination. Bien que l'adresse IP de la destination soit fournie par une couche OSI supérieure, le nœud émetteur doit obtenir l'adresse MAC de destination de la liaison Ethernet. Quel est l'objectif d'ARP ?

Le protocole ARP repose sur certains types de message de diffusion Ethernet et de message monodiffusion Ethernet, appelés requêtes ARP et réponses ARP. Le protocole ARP résout les adresses IPv4 en adresses MAC et met à jour une table des mappages.

Sur la plupart des réseaux Ethernet, les périphériques finaux sont généralement connectés point-à-point à un commutateur de réseau local de couche 2. Un commutateur de réseau local de couche 2 permet d'effectuer une commutation et un filtrage en se basant uniquement sur l'adresse MAC de la couche liaison de données (couche 2) du modèle OSI. Un commutateur de couche 2 génère une table d'adresses MAC qu'il utilise pour des décisions de transmission. Les commutateurs de couche 2 dépendent des routeurs pour transmettre les données entre les sous-réseaux IP indépendants.

Les commutateurs de couche 3 peuvent également exécuter des fonctions de routage de la couche 3, ce qui réduit le besoin de routeurs dédiés sur un réseau local. Parce que les commutateurs de couche 3 disposent d'un matériel de commutation spécifique, l'acheminement des données est généralement aussi rapide que la commutation

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