Les commutateurs LAN, grâce à la commutation de circuits virtuels, garantissent techniquement une bande passante non partagée entre tous les ports d'entrée et de sortie, permettant ainsi une transmission de données à haut débit sans créer de goulots d'étranglement. Ceci accroît considérablement le débit de données des points d'information du réseau et optimise le système dans son ensemble. Cet article présente les cinq principales technologies impliquées.
1. Circuit intégré spécifique à une application (ASIC programmable)
Il s'agit d'une puce de circuit intégré dédiée, conçue spécifiquement pour optimiser la commutation de couche 2. Elle constitue la technologie d'intégration de base utilisée dans les solutions réseau actuelles. De multiples fonctions peuvent être intégrées sur une seule puce, offrant des avantages tels qu'une conception simple, une fiabilité élevée, une faible consommation d'énergie, des performances supérieures et un coût réduit. Les puces ASIC programmables, largement utilisées dans les commutateurs LAN, peuvent être personnalisées par les fabricants, voire par les utilisateurs, afin de répondre aux besoins spécifiques des applications. Elles sont devenues une technologie clé dans les applications de commutation LAN.
2. Pipeline distribué
Grâce au pipeline distribué, plusieurs moteurs de transfert distribués peuvent acheminer rapidement et indépendamment leurs paquets respectifs. Dans un seul pipeline, plusieurs puces ASIC peuvent traiter simultanément plusieurs trames. Cette concurrence et ce pipeline portent les performances de transfert à un niveau supérieur, atteignant le débit maximal pour le trafic unicast, broadcast et multicast sur tous les ports. Par conséquent, le pipeline distribué est un facteur important d'amélioration des vitesses de commutation des réseaux locaux.
3. Mémoire dynamiquement extensible
Pour les commutateurs LAN avancés, les hautes performances et la qualité de fonctionnement reposent souvent sur un système de mémoire intelligent. La technologie de mémoire à évolutivité dynamique permet à un commutateur d'augmenter sa capacité mémoire à la volée en fonction du trafic. Dans les commutateurs de couche 3, une partie de la mémoire est directement associée au moteur de transfert, ce qui permet l'ajout de modules d'interface supplémentaires. À mesure que le nombre de moteurs de transfert augmente, la mémoire associée s'étend en conséquence. Grâce au traitement ASIC basé sur un pipeline, des tampons peuvent être construits dynamiquement pour optimiser l'utilisation de la mémoire et éviter les pertes de paquets lors de pics de données importants.
4. Mécanismes de file d'attente avancés
Aussi performant soit-il, un périphérique réseau subira toujours des problèmes de congestion sur les segments de réseau auxquels il est connecté. Traditionnellement, le trafic sur un port est stocké dans une unique file d'attente de sortie et traité strictement selon l'ordre FIFO, sans tenir compte de la priorité. Lorsque la file d'attente est pleine, les paquets excédentaires sont supprimés ; lorsqu'elle s'allonge, le délai augmente. Ce mécanisme de file d'attente classique pose problème pour les applications temps réel et multimédias.
De nombreux fournisseurs ont donc développé des technologies de mise en file d'attente avancées pour prendre en charge des services différenciés sur les segments Ethernet, tout en maîtrisant la latence et la gigue. Ces technologies peuvent inclure plusieurs niveaux de files d'attente par port, permettant une meilleure différenciation des niveaux de trafic. Les paquets de données multimédias et temps réel sont placés dans des files d'attente prioritaires et, grâce à la mise en file d'attente équitable pondérée, ces files sont traitées plus fréquemment, sans pour autant négliger le trafic de moindre priorité. Les utilisateurs d'applications classiques ne perçoivent aucune différence de temps de réponse ni de débit, tandis que les utilisateurs d'applications critiques en termes de temps de réponse bénéficient de réponses rapides.
5. Classification automatique du trafic
Lors de la transmission de données sur un réseau, certains flux sont plus importants que d'autres. Les commutateurs LAN de couche 3 adoptent de plus en plus la technologie de classification automatique du trafic afin de distinguer les différents types et priorités de trafic. L'expérience montre qu'avec cette classification automatique, les commutateurs peuvent paramétrer le pipeline de traitement des paquets pour différencier les flux désignés par l'utilisateur, ce qui permet d'obtenir une faible latence et un acheminement prioritaire. Ceci assure non seulement un contrôle et une gestion efficaces des flux de trafic spécifiques, mais contribue également à prévenir la congestion du réseau.
Date de publication : 20 novembre 2025