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Sommaire

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Section 1 · Les fondamentaux du réseau

Les composants d'un réseau

Routeur, switch, pare-feu, point d'accès et supports de transmission : à quoi sert chaque élément, et comment choisir entre cuivre, fibre et radio.

Leçon 1.2Objectif Cisco 1.11 h 10 minAperçu gratuit

Chargée au clic — économise vos données.

Un réseau d'entreprise, vu de loin, ressemble à un enchevêtrement de câbles et de boîtiers qui clignotent. Vu de près, c'est beaucoup plus simple : quelques types d'équipements seulement, chacun avec un rôle précis. Cette leçon vous donne le vocabulaire et la carte mentale sur lesquels tout le reste du cours va s'appuyer.

Reprenons la PME de trente personnes rencontrée à la leçon précédente : deux étages, une connexion Internet, quelques serveurs internes. Nous allons maintenant construire son réseau équipement par équipement.

Photos annotées. En haut, la face avant d'un switch d'accès 24 ports : deux blocs de ports RJ45 aux voyants verts (un câble par machine du même réseau), des cages SFP pour la fibre qui monte vers le cœur, et un port console pour la configuration. En bas à gauche, un routeur d'agence : trois interfaces GigabitEthernet, chacune portant l'adresse IP de la passerelle du réseau qu'elle dessert, et un port console. En bas à droite, une borne Wi-Fi fixée au plafond, reliée par un unique câble réseau bleu qui lui apporte à la fois les données et le courant (PoE).

Avant les concepts, les objets : voilà ce que vous aurez sous les yeux en ouvrant une baie.

Avant les concepts, les objets : voilà ce que vous aurez sous les yeux en ouvrant une baie.Photos d'illustration générées pour Liouka Academy

Le switch : relier les machines d'un même site

Le commutateur, ou switch, est le point de rassemblement du réseau local. Chaque poste de travail, chaque imprimante, chaque borne Wi-Fi se branche dessus par un câble. Son travail : recevoir une trame sur un port et la renvoyer uniquement sur le port où se trouve le destinataire.

Pour y arriver, le switch tient une table qui associe chaque adresse MAC apprise au port sur lequel il l'a vue passer. C'est ce qui le distingue du hub, son ancêtre, qui recopiait tout sur tous les ports. Le switch travaille en couche 2 du modèle OSI (Open Systems Interconnection) : il raisonne en adresses MAC, pas en adresses IP (Internet Protocol).

Deux mots viennent d'apparaître qu'il faut poser tout de suite. L'adresse MAC (Media Access Control) est le numéro d'identité de chaque carte réseau, gravé en usine par le fabricant : 48 bits, qu'on écrit en hexadécimal par paquets de deux, par exemple 00:1A:2B:3C:4D:5E. Les trois premiers groupes désignent le fabricant — on peut retrouver la marque d'un équipement rien qu'avec son adresse —, les trois derniers sont un numéro de série. Deux cartes au monde ne portent pas la même. Sur un ordinateur Windows, la commande ipconfig /all l'affiche sous le nom « adresse physique » ; sur un switch, show mac address-table liste celles qu'il a apprises et le port derrière lequel chacune se trouve.

Switch d'accès 24 ports PoE vu de face, avec ses deux rangées de ports RJ45, ses diodes d'état et ses deux emplacements SFP.

Un switch d'accès 24 ports, tel qu'on en trouve dans le local technique de chaque étage.

Un switch d'accès 24 ports, tel qu'on en trouve dans le local technique de chaque étage.
À gauche, un hub recopie la trame émise par le poste A vers les postes B, C et D. À droite, un switch consulte sa table d'adresses MAC et n'envoie la trame qu'au poste D.

Le hub diffuse à tout le monde ; le switch livre au seul destinataire, grâce à sa table d'adresses MAC.

Le hub diffuse à tout le monde ; le switch livre au seul destinataire, grâce à sa table d'adresses MAC.
Petit hub quatre ports, boîtier noir avec ses connecteurs RJ45 et ses diodes vertes.

Un hub quatre ports. On n'en installe plus, mais on en croise encore dans des installations anciennes — et l'examen vous interrogera dessus.

Un hub quatre ports. On n'en installe plus, mais on en croise encore dans des installations anciennes — et l'examen vous interrogera dessus.

Le routeur : relier des réseaux entre eux

Le routeur intervient dès qu'il faut sortir du réseau local : joindre Internet, atteindre l'agence de Sikasso, passer du réseau des postes de travail à celui des serveurs. Il travaille en couche 3 et raisonne en adresses IP.

Routeur d'agence compact au format 1U, avec trois ports Gigabit Ethernet, un port console, un port USB et deux petites antennes.

Un routeur d'agence. Peu de ports, mais chacun ouvre sur un réseau différent.

Un routeur d'agence. Peu de ports, mais chacun ouvre sur un réseau différent.

Sa décision est toujours la même : il lit l'adresse IP de destination du paquet, la compare aux entrées de sa table de routage, retient l'entrée la plus précise, et envoie le paquet par l'interface correspondante. Nous consacrerons toute la section 3 à ce mécanisme.

L'adresse IP, elle, n'est pas gravée en usine : c'est l'administrateur — ou un service automatique — qui l'attribue, et elle décrit où la machine se trouve dans l'ensemble des réseaux. En version 4, la plus répandue, elle s'écrit sous la forme de quatre nombres de 0 à 255 séparés par des points, comme 192.168.1.10. Le début de l'adresse désigne le réseau — le quartier —, la fin désigne la machine dans ce réseau — la maison. Toutes les machines d'un même réseau local partagent le même début, et c'est précisément ce qui permet au routeur de décider : une adresse qui commence autrement est ailleurs, il faut la lui confier. Les leçons 1.9 à 1.13 expliquent comment on choisit et découpe ces adresses ; pour l'instant, cette image du quartier et de la maison suffit.

Deux réseaux IP, 192.168.1.0/24 et 10.0.0.0/24, reliés par un routeur ; à l'intérieur de chacun, un switch achemine d'après l'adresse MAC.

Dans un réseau, le switch décide sur l'adresse MAC. Entre deux réseaux, le routeur décide sur l'adresse IP.

Dans un réseau, le switch décide sur l'adresse MAC. Entre deux réseaux, le routeur décide sur l'adresse IP.
Lister les interfaces d'un routeur Cisco et leur état
R1> enable
R1# show ip interface brief

Interface              IP-Address      OK? Method Status                Protocol
GigabitEthernet0/0     192.168.1.1     YES manual up                    up
GigabitEthernet0/1     10.0.0.1        YES manual up                    up
GigabitEthernet0/2     unassigned      YES unset  administratively down down

Retenez cette commande : show ip interface brief est probablement celle que vous taperez le plus souvent de toute votre carrière. Chaque colonne a un sens précis, et les deux dernières se lisent ensemble — la leçon 1.7 détaille chaque combinaison.

InterfaceLe nom du port : type (GigabitEthernet = 1 Gbit/s) puis sa position sur le boîtier (0/0, 0/1…)Trois ports Gigabit, numérotés 0/0 à 0/2
IP-AddressL'adresse IP attribuée au port, ou unassigned s'il n'en a pas192.168.1.1 côté postes, 10.0.0.1 côté serveurs
OK?YES si le système a accepté la configuration de l'adresse (presque toujours YES)YES partout
MethodD'où vient l'adresse : manual (tapée par l'administrateur), DHCP (reçue automatiquement), unset (aucune)manual, manual, unset
StatusL'état physique du port : up (signal présent), down (rien au bout), administratively down (éteint volontairement)Le troisième port est éteint par l'administrateur
ProtocolL'état logique : up si les deux bouts se parlent, down sinonSuit Status ici

Le pare-feu : filtrer ce qui entre et ce qui sort

Le pare-feu, ou firewall, se place à la frontière du réseau, typiquement entre le routeur et Internet. Il inspecte le trafic et applique une politique : ce flux est autorisé, celui-là est bloqué.

La différence avec un routeur équipé de listes de contrôle d'accès est une question de profondeur. Un pare-feu moderne suit l'état des connexions, reconnaît les applications et inspecte le contenu, là où une ACL (Access Control List) se contente de regarder adresses et ports. Chez Cisco, la gamme s'appelle ASA puis Firepower.

C'est ce que le programme appelle un pare-feu de nouvelle génération (NGFW, Next-Generation Firewall) : un pare-feu qui identifie l'application derrière un flux, et pas seulement son port, et qui embarque un système de prévention d'intrusion (IPS, Intrusion Prevention System). L'IPS compare le trafic à des signatures d'attaques connues et le bloque au passage ; son cousin l'IDS (Intrusion Detection System) se contente de signaler, sans bloquer. Retenez la distinction : nous y reviendrons en section 5.

Boîtier pare-feu au format rack 1U, façade gris anthracite avec huit ports Gigabit Ethernet, deux cages SFP, un port console et des diodes d'état.

Un pare-feu d'entreprise ressemble à un routeur — et c'est bien ce qu'il est, avec l'inspection en plus.

Un pare-feu d'entreprise ressemble à un routeur — et c'est bien ce qu'il est, avec l'inspection en plus.

Le sans-fil : points d'accès et contrôleur

Un point d'accès, ou AP (Access Point), convertit le signal radio en trafic filaire. Il se branche sur un switch et diffuse un ou plusieurs réseaux Wi-Fi.

Borne Wi-Fi ronde et blanche fixée sur une dalle de plafond de bureau, un seul câble réseau y entre, une petite diode verte allumée.

Une borne au plafond : un seul câble, qui apporte les données et le courant.

Une borne au plafond : un seul câble, qui apporte les données et le courant.

Tant qu'il n'y a que deux ou trois bornes, on les configure une par une : ce sont des AP autonomes. Au-delà, on passe à des bornes légères pilotées par un contrôleur central, le WLC (Wireless LAN Controller). On configure une fois sur le contrôleur, et les cinquante bornes du bâtiment appliquent le réglage. La section 2 y reviendra en détail.

À gauche, trois bornes Wi-Fi autonomes portant chacune sa configuration. À droite, un contrôleur WLC diffusant une configuration unique à cinq bornes légères.

Trois bornes se configurent à la main ; soixante exigent un contrôleur.

Trois bornes se configurent à la main ; soixante exigent un contrôleur.

Serveurs, postes clients et informatique en nuage

Les terminaux sont ce que le réseau existe pour connecter : ordinateurs, téléphones, imprimantes d'un côté ; serveurs de fichiers, de messagerie ou d'application de l'autre. Un serveur n'est rien d'autre qu'une machine qui répond à des requêtes au lieu d'en émettre.

Ces serveurs peuvent être physiquement dans un local de l'entreprise, ou hébergés chez un fournisseur de cloud. Cela ne change pas la logique réseau — cela change où passe le trafic, et donc où il faut le sécuriser.

Switch2Adresse MACRelie les machines d'un même réseau local
Routeur3Adresse IPRelie des réseaux différents entre eux
Pare-feu3 à 7Politique de sécuritéAutorise ou bloque les flux
Point d'accès1 et 2Adresse MACDonne un accès radio au réseau filaire
Contrôleur WLC2 et 3Configuration centralePilote un parc de bornes Wi-Fi

Les supports : par où passe l'information

Les boîtiers ne servent à rien sans un chemin pour les relier. Ce chemin, c'est le support de transmission, et il n'en existe que trois familles : le cuivre, le verre, et l'air. Le choix entre les trois n'est jamais une affaire de goût — il se déduit de contraintes mesurables.

Le cuivre : la paire torsadée

C'est le support le plus répandu à l'intérieur d'un bâtiment. Un câble réseau contient huit fils de cuivre, groupés en quatre paires, chaque paire étant torsadée sur elle-même. Il se termine par un connecteur RJ45.

Gros plan de deux câbles réseau en cuivre, gris et jaune, terminés par des connecteurs RJ45 transparents laissant voir les huit contacts dorés.

Deux câbles à paires torsadées. On distingue les huit contacts dorés dans le connecteur RJ45.

Deux câbles à paires torsadées. On distingue les huit contacts dorés dans le connecteur RJ45.

Cette torsade n'est pas décorative. Les deux fils d'une paire captent les mêmes perturbations électromagnétiques, mais en sens inverse : en les torsadant, on fait en sorte que ces perturbations s'annulent mutuellement. Plus les torsades sont serrées, plus le câble résiste au bruit — et c'est précisément ce qui distingue les catégories.

  • Catégorie 5e : 1 Gbit/s sur 100 mètres. C'est encore la plus répandue dans les installations existantes.
  • Catégorie 6 : 1 Gbit/s sur 100 mètres, ou 10 Gbit/s mais seulement jusqu'à 55 mètres.
  • Catégorie 6a : 10 Gbit/s sur 100 mètres. C'est le choix par défaut d'une installation neuve.

Deux variantes existent selon l'environnement. Le câble UTP, non blindé, convient à la grande majorité des bureaux. Le câble blindé — FTP (File Transfer Protocol) ou STP (Spanning Tree Protocol) — enveloppe les paires d'une feuille métallique et se réserve aux ateliers, aux locaux techniques et au voisinage des moteurs. Il coûte plus cher et exige une mise à la terre correcte, faute de quoi le blindage devient lui-même une antenne.

Enfin, le cuivre possède un privilège que les autres supports n'ont pas : il transporte du courant. C'est ce qui rend le PoE possible.

La fibre optique

La fibre ne transporte pas d'électricité mais de la lumière, dans un fil de verre plus fin qu'un cheveu. Cela change tout : aucune perturbation électromagnétique ne peut l'atteindre, et elle n'en émet aucune.

Deux jarretières optiques enroulées : l'une à gaine jaune et connecteurs SC bleus, l'autre à gaine turquoise et connecteurs LC beiges, embouts découverts.

Deux jarretières : monomode jaune à connecteurs SC, multimode turquoise à connecteurs LC. La couleur de la gaine n'est pas décorative — elle code le type de fibre.

Deux jarretières : monomode jaune à connecteurs SC, multimode turquoise à connecteurs LC. La couleur de la gaine n'est pas décorative — elle code le type de fibre.

Il en existe deux familles, et les confondre est une erreur classique. La fibre multimode a un cœur large — 50 microns — dans lequel la lumière emprunte plusieurs chemins. Elle est moins chère, se contente d'émetteurs bon marché, et couvre quelques centaines de mètres : c'est la fibre des liaisons entre étages ou entre bâtiments proches. La fibre monomode a un cœur de 9 microns, où la lumière ne suit qu'un seul trajet. Elle porte à des dizaines de kilomètres, et c'est celle des opérateurs et des liaisons entre sites.

La contrepartie est la fragilité. Un rayon de courbure trop serré casse le guide de lumière, et une poussière sur un connecteur suffit à faire chuter la liaison. On ne tire pas une fibre comme on tire un câble réseau.

Les ondes radio

Le sans-fil se passe de support matériel : l'information voyage dans l'air, sur les bandes de 2,4, 5 et 6 GHz, selon la famille de normes 802.11. C'est le seul support qui autorise la mobilité, et c'est toute sa raison d'être.

Mais il souffre de trois limites que le câble ignore. Le support est partagé : le débit annoncé par une borne se divise entre tous ceux qui l'utilisent au même moment. La transmission est alternée — on ne peut pas émettre et recevoir en même temps —, là où un câble travaille dans les deux sens simultanément. Et le signal traverse mal le béton, le métal et l'eau, ce qui inclut les corps humains d'une salle pleine.

Un mot, enfin, sur le câble coaxial. Il a équipé les premiers réseaux locaux et a totalement disparu de ceux d'aujourd'hui. Vous le croiserez encore à l'arrivée d'une connexion Internet par le câble, chez l'opérateur — jamais à l'intérieur du réseau que vous administrerez.

Comment choisir un support

Face à un plan de bâtiment, la décision se prend en répondant à sept questions, dans cet ordre. La première tranche à elle seule la majorité des cas.

Comparaison des portées sur une échelle logarithmique : Wi-Fi environ 30 mètres, paire torsadée 100 mètres, fibre multimode 300 à 550 mètres, fibre monomode 10 kilomètres et au-delà.

La distance est le premier critère, et souvent le seul qui compte vraiment.

La distance est le premier critère, et souvent le seul qui compte vraiment.
  1. Quelle distance ? Au-delà de 100 mètres, le cuivre est éliminé d'office. Entre 100 et 500 mètres, la multimode suffit. Au-delà, il faut de la monomode.
  2. Quel débit ? Un poste de bureau se contente d'un gigabit. Une liaison qui agrège tout un étage a besoin de dix, et il faut alors du Cat 6a ou de la fibre.
  3. Quel environnement électromagnétique ? À proximité de moteurs, d'ascenseurs, de soudeuses ou de câbles de puissance, le cuivre non blindé devient instable. Le blindé aide ; la fibre règle le problème définitivement.
  4. Faut-il de la mobilité ? Si l'utilisateur doit se déplacer, la question est close : ce sera de la radio, quels que soient les autres critères.
  5. Faut-il alimenter l'équipement à distance ? Une borne Wi-Fi au plafond, une caméra, un téléphone IP : seul le cuivre fait passer les données et le courant dans le même câble.
  6. Quelles exigences de sécurité ? Le cuivre rayonne un signal captable à proximité, la fibre ne rayonne rien et se sonde difficilement, la radio s'écoute depuis l'extérieur du bâtiment.
  7. Quel budget ? Le cuivre reste le moins cher au mètre, mais un local technique supplémentaire pour respecter les 100 mètres coûte souvent plus cher que la fibre qui aurait permis de s'en passer.

Les supports en un tableau

Paire torsadée Cat 5e1000BASE-T1 Gbit/s100 mSensibleOui
Paire torsadée Cat 61000BASE-T ou 10GBASE-T1 Gbit/s, ou 10 Gbit/s à 55 m100 mSensibleOui
Paire torsadée Cat 6a10GBASE-T10 Gbit/s100 mPeu sensibleOui
Fibre multimode OM3 / OM410GBASE-SR10 Gbit/s300 à 400 mInsensibleNon
Fibre monomode OS210GBASE-LR10 Gbit/s et au-delà10 km et plusInsensibleNon
Wi-Fi 6802.11axquelques centaines de Mbit/s en pratique, partagésenviron 30 m en intérieurSensible—

Une précision sur la dernière ligne : les débits annoncés pour le Wi-Fi sont des maximums théoriques cumulés, jamais ce qu'obtient un utilisateur seul. Comparer un chiffre Wi-Fi à un chiffre Ethernet n'a donc pas grand sens — l'un est un plafond partagé entre tous, l'autre un débit garanti par lien.

Le schéma complet de notre PME

En remontant depuis Internet : le fournisseur d'accès arrive sur le pare-feu, qui est relié au routeur. Le routeur descend vers un switch central, sur lequel se branchent les switches de chaque étage. Sur ces switches d'étage : les postes de travail, les imprimantes et les bornes Wi-Fi. Les serveurs, eux, sont sur un switch dédié, dans un réseau séparé du reste.

Le réseau complet de la PME : Internet, pare-feu, routeur, switch cœur, puis trois switches — étage 1, étage 2 et serveurs — et leurs terminaux.

Le réseau complet de notre PME. Gardez ce schéma en tête : tout le cours vient s'y accrocher.

Le réseau complet de notre PME. Gardez ce schéma en tête : tout le cours vient s'y accrocher.

Cette forme en étoile à deux niveaux porte un nom — la topologie hiérarchique — et nous l'étudierons en leçon 1.4. Mais avant de dessiner des réseaux, il faut de quoi les construire : la prochaine leçon installe le simulateur qui vous servira jusqu'au bout du cours.

À retenir

  • Le switch relie les machines d'un même réseau local et décide d'après l'adresse MAC (couche 2).
  • L'adresse MAC est gravée en usine (48 bits, écrits en hexadécimal, le fabricant dans les 24 premiers) ; l'adresse IP est attribuée par l'administrateur et dit dans quel réseau se trouve la machine.
  • Le routeur relie des réseaux différents et décide d'après l'adresse IP (couche 3).
  • Le pare-feu applique une politique de sécurité à la frontière du réseau ; il va plus loin qu'une simple ACL. Le pare-feu de nouvelle génération (NGFW) reconnaît les applications et intègre un IPS, qui bloque les attaques connues (l'IDS, lui, ne fait que signaler).
  • Les bornes Wi-Fi sont autonomes en petit nombre, pilotées par un contrôleur WLC au-delà.
  • Le PoE alimente bornes, caméras et téléphones par le câble réseau, sans prise électrique dédiée.
  • show ip interface brief est la commande de diagnostic à connaître par cœur.

À vous de jouer

environ 25 min

Identifiez les équipements autour de vous

Reconnaître un boîtier au premier coup d'œil est un réflexe qui s'acquiert par l'observation, pas par la lecture.

  1. Retournez à la feuille dessinée lors de l'exercice de la leçon 1.1, ou refaites-en une rapidement.
  2. Pour chaque boîtier de votre réseau, notez sa catégorie : switch, routeur, pare-feu, borne Wi-Fi, ou terminal. La box de votre fournisseur d'accès en cumule souvent plusieurs — listez toutes celles que vous lui reconnaissez.
  3. Comptez les ports de chaque équipement et notez leur type : RJ45, fibre, prise d'alimentation, port console.
  4. Repérez lesquels de vos appareils pourraient être alimentés en PoE, et lesquels ont besoin de leur propre prise électrique.
  5. Pour chaque équipement, écrivez en une phrase la décision qu'il prend : sur quelle information, et pour envoyer quoi où.

Vous avez réussi si

Un inventaire où chaque boîtier porte sa catégorie, son nombre de ports et la phrase qui décrit sa décision. Si vous butez sur cette dernière phrase pour un équipement, c'est le signe que son rôle n'est pas encore clair — relisez le passage qui le concerne.

Bloqué ? Ouvrir le coup de pouce

La box de votre fournisseur est le cas le plus instructif : elle est à la fois modem, routeur, switch à quatre ports, borne Wi-Fi et pare-feu. C'est pour ça qu'on la trouve pratique à la maison et qu'on ne l'utilise jamais en entreprise, où chaque fonction est confiée à un équipement dédié.

Vérifiez que c'est acquis

10 questions sur cette leçon. 70 % de bonnes réponses valident la leçon.

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