Il s’agit le plus souvent d’un boîtier disposant de plusieurs (entre 4 et 100) ports Ethernet.
Le commutateur utilise un mécanisme de filtrage et de commutation consistant à diriger les flux de données vers les machines les plus appropriées, en fonction de certains éléments présents dans les paquets de données.
Un commutateur de niveau 4, agissant au niveau de la couche transport du modèle OSI, inspecte les adresses de source et de destination des messages, dresse une table qui lui permet alors de savoir quelle machine est connectée sur quel port du switch (en général ce processus se fait par auto-apprentissage, c’est-à-dire automatiquement, mais le gestionnaire du switch peut procéder à des réglages complémentaires).
Connaissant le port du destinataire, le commutateur ne transmettra le message que sur le port adéquat, les autres ports restants dès lors libres pour d’autres transmissions pouvant se produire simultanément.
Si le port de destination est le même que celui de l’émetteur, la trame n’est pas transmise.
Si l’adresse du destinataire est inconnue, alors c’est une adresse de broadcast ou une multicast, c’est à dire qu’il faut envoyer la trame à toutes les machines du réseau.
Le commutateur envoie simplement la trame sur tout ses ports à l’exception du port de l’émetteur.
Il en résulte que chaque échange peut s’effectuer à débit nominal (plus de partage de la bande passante), sans collisions, avec pour conséquence une augmentation très sensible de la bande passante du réseau (à vitesse nominale égale).
Les commutateurs les plus évolués, appelés commutateurs de niveau 7 (correspondant à la couche application du modèle OSI) sont capables de rediriger les données en fonction de données applicatives évoluées contenues dans les paquets de données, telles que les cookies pour le protocole HTTP, le type de fichier échangé pour le protocole FTP, etc.
Ainsi, un commutateur de niveau 7, peut par exemple permettre un équilibrage de charge en dirigeant les flux de données entrant dans l’entreprise vers les serveurs les plus appropriés, ceux qui possèdent le moins de charge ou bien qui répondent le plus vite.
Aligner des stations sur un même réseau local constitue une première étape simple et de faible coût pour un réseau local d’entreprise.
Le revers d’une telle architecture est que le nombre de collisions croît très vite avec le trafic, d’où une baisse très sensible de la rapidité des échanges dûe à ce gaspillage de la bande passante.
L’usage de ponts peut constituer une première solution mais elle n’est pas totalement satisfaisante dans tous les cas de figure.
Depuis plus d’une dizaine d’années est apparue une technologie nommée Intelligent Switching Hub (ISH) - commutateur intelligent - qui utilise le concept de commutation parallèle et qui a révolutionné l’organisation des réseaux locaux.
D’aspect extérieur ces équipements se présentent comme un hub mais ont en interne un cpu suffisamment puissant et un bus interne de données suffisamment rapide pour mettre en œuvre une logique de commutation raffinée.
Lorsqu’une trame se présente sur l’un des ports du commutateur elle est (ou n’est pas) re-routée vers un autre port en fonction de l’adresse physique du destinataire.
Il existe plusieurs différences entre un pont et un commutateur :
- Un commutateur peut mettre simultanément plusieurs ports en relation, sans que le débit de chacun en souffre.
Par exemple un commutateur de 4 ports en 10BaseT peut supporter deux connexions port source/port destination simultanées à 10 Mbit/s chacune, ce qui donne un débit global de 20 Mbit/s.
D’un point de vue plus théorique, un commutateur à N ports à 10 Mbit/s chacun a un débit maximum de N x 10/2 = 20 Mbit/s.
- Si une trame est à destination d’un port déjà occupé, le commutateur la mémorise pour la délivrer sitôt le port disponible.
- Un commutateur fonctionne comme un pont pour établir sa carte des adresses mais il peut aussi travailler à partir d’une table préconfigurée.
- Un commutateur peut fonctionner par port (une seule station Ethernet par port) ou par segment (plusieurs stations Ethernet par port).
Avec un commutateur, il est aisé d’organiser un réseau en fonction de la portée des serveurs des postes clients associés
Les commutateurs étiquettent les trames avec un identificateur du VLAN auquel elles appartiennent. Cette étiquette se résume par deux octets ajoutés dans la trame, selon les recommandations du comité 802 (norme 802.1Q).
La transmission des paquets peut s’opérer de différentes manières :
- cut through : le commutateur lit uniquement l’adresse du matériel et la transmet telle quelle.
Aucune détection d’erreur n’est réalisée avec cette méthode.
- mode différé (store and forward) : le commutateur met en tampon, et le plus souvent, réalise une opération de checksum sur chaque trame avant de l’envoyer.
- Fragment free : les paquets sont passés à un débit fixé, permettant de réaliser une détection d’erreur simplifiée.
C’est un compromis entre les précédentes méthodes.
- Adaptive switching : est un mode automatique.
En fonction des erreurs constatées, le switch utilise un des trois modes.
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