Switching L2 et domaines de collision

Définition

Le switching de couche 2 consiste a utiliser les adresses MAC pour segmenter un reseau local et acheminer les trames sur le bon port. Un switch cree un domaine de collision isole par port, contrairement a un hub qui partage un seul domaine de collision entre tous ses ports.

Contexte

CCST demande de distinguer clairement le role d'un switch de celui d'un hub et d'un routeur, et de comprendre pourquoi les reseaux commutes offrent de meilleures performances que les anciens reseaux partages.

Details techniques

Hub vs Switch — domaines de collision

  Hub (1 seul domaine de collision)      Switch (1 domaine par port)
  ┌──────────────┐                       ┌──────────────┐
  │     HUB      │                       │    SWITCH    │
  │  ┌────────┐  │                       │              │
  ├──┤ port 1 ├──┤ PC-A                  ├─ port 1 ─── PC-A  (collision domain 1)
  ├──┤ port 2 ├──┤ PC-B                  ├─ port 2 ─── PC-B  (collision domain 2)
  ├──┤ port 3 ├──┤ PC-C                  ├─ port 3 ─── PC-C  (collision domain 3)
  └──┴────────┴──┘                       └──────────────┘
  Collision possible entre                Pas de collision entre
  A, B et C                               A, B et C

Comparaison Hub vs Switch vs Routeur

Equipement	Couche OSI	Base de decision	Domaines de collision	Domaines de broadcast
Hub	1 (Physique)	Aucune (repete tout)	1 seul pour tous les ports	1
Switch	2 (Liaison)	Adresse MAC destination	1 par port	1 (ou 1 par VLAN)
Routeur	3 (Reseau)	Adresse IP destination	1 par interface	1 par interface

Fonctionnement interne d'un switch L2

Reception : une trame arrive sur un port.
Apprentissage : le switch enregistre la MAC source et le port d'entree dans sa table CAM.
Decision : le switch cherche la MAC destination dans sa table CAM.
- MAC connue → forward sur le port associe (filtrage des autres ports).
- MAC inconnue → flood sur tous les ports du meme VLAN (sauf le port source).
- Broadcast (FF:FF:FF:FF:FF:FF) → flood sur tous les ports du VLAN.
Emission : la trame sort uniquement sur le(s) port(s) concerne(s).

ASIC et performances

Les switches modernes utilisent des ASIC (Application-Specific Integrated Circuits) pour traiter les trames en hardware a la vitesse du cable (wire speed).
Latence typique d'un switch L2 : < 10 microsecondes (vs routeur : ~100 µs).
Methodes de commutation :

Methode	Latence	Verification	Description
Store-and-Forward	Plus elevee	CRC complet	Le switch recoit toute la trame, verifie le FCS, puis transmet
Cut-through	Tres faible	Pas de CRC	Le switch lit la MAC destination (6 premiers octets) et transmet immediatement
Fragment-Free	Moyenne	64 premiers octets	Compromis — filtre les fragments de collision

Full-duplex vs Half-duplex

Mode	Emission et reception	Collisions possibles ?	Usage
Half-duplex	Un sens a la fois	Oui	Hub, Wi-Fi
Full-duplex	Simultanee (TX + RX)	Non	Switch-to-host, switch-to-switch

En full-duplex sur un switch, le protocole CSMA/CD est desactive car les collisions ne peuvent pas se produire.

Exemple concret

Dans un ancien reseau a hub 10Base-T (10 Mbps partages), 24 postes se disputent la bande passante et subissent des collisions frequentes. En remplacant le hub par un switch 24 ports, chaque poste obtient un lien dedie 10 Mbps full-duplex sans collision. Le debit agrege du switch peut atteindre 24 × 10 = 240 Mbps au lieu de 10 Mbps partages.

Switching L2 Et Domaines De Collision