Trame, paquet, protocole ARP et tables ARP

Trame et paquet

• Dans un réseau local, la trame est transmise au périphérique de réception.
• L'adresse MAC de destination équivaut à l'adresse du périphérique de réception.
• Dans un réseau distant, la trame est transmise à la passerelle par défaut.
• L'adresse MAC de destination équivaut à l'adresse de la passerelle par défaut.

Protocole ARP

• Une station souhaitant connaître l'adresse MAC associée à une adresse IP envoie une requête ARP dans une trame de diffusion.
• Tous les périphériques du réseau reçoivent la requête ARP et peuvent mémoriser la correspondance IP/MAC de la station émettrice.
• Seule la station avec l'adresse IP demandée répond avec un message ARP contenant son adresse MAC.
• La station qui a initialement transmis la requête obtient l'adresse MAC associée à l'adresse IP.

Tables ARP

• Sur un routeur Cisco, la commande show ip arp affiche la table ARP.
• Sur Windows 10, la commande arp -a affiche la table ARP.

Commutation

• Le commutateur crée dynamiquement sa table d'adresses MAC en examinant l'adresse source de la trame reçue sur le port.
• Si l'adresse source est inconnue, elle est ajoutée à la table avec le numéro du port de réception.
• Si l'adresse est déjà connue, le compteur d'obsolescence de cette entrée est réinitialisé.
• Une entrée dynamique est supprimée de la table si son compteur d'obsolescence atteint sa limite (5 minutes).

Acheminement des trames

• Après avoir identifié l'adresse MAC de destination, le commutateur détermine la méthode d'acheminement.
• Pour une adresse MAC de diffusion ou de multidiffusion, la trame est envoyée à tous les ports, sauf celui de la réception.
• Pour une adresse MAC de monodiffusion, le commutateur recherche une correspondance dans sa table d'adresses MAC.
• Si l'adresse MAC n'est pas trouvée, le commutateur transfère la trame sur tous les ports sauf celui de réception.
• Si l'adresse MAC est trouvée, le commutateur transfère la trame uniquement sur le port spécifié dans la table.
• Finalement, la table contient toutes les adresses MAC et la plupart des trames sont acheminées sur le port de destination seul.

Table d'adresses MAC

• La commande show mac-address-table affiche la table MAC du commutateur.

Réseau commuté

• Les commutateurs peuvent être interconnectés, sans modifier le mécanisme d'apprentissage (adresse MAC source) et d'acheminement (adresse MAC de destination).
• Après un certain temps, les commutateurs connaissent toutes les adresses MAC et le port à utiliser pour les atteindre.
• Différentes adresses MAC peuvent être accessibles via le même port.
• Afin qu'une station connaisse l'adresse MAC de destination, celle-ci a utilisé ARP avec l'adresse IP de la destination locale ou de la passerelle.

Réseau sans fil

• La station sans fil A s'associe à son point d'accès (AP), qui sait que la station A est accessible via l'interface WiFi.
• La station A transmet une trame WiFi à son AP.
• L'AP examine l'adresse MAC de destination : si elle est connue, la trame est transmise sur l'interface appropriée (WiFi ou Ethernet); sinon, elle est transmise sur son interface Ethernet.
• Les adresses MAC source et de destination sont conservées, mais la trame WiFi est convertie en trame Ethernet.

Redondance de chemin

• Les réseaux commutés déploient souvent une structure de topologie avec redondance de chemin pour améliorer la fiabilité du réseau.
• La redondance de chemin implique l'existence de boucles, qui doivent être éliminées logiquement pour que le processus d'apprentissage et d'acheminement fonctionne correctement.
• La redondance de chemin implique l'existence de liens physiques supplémentaires.

Augmentation de la bande passante

• L'agrégation de liaisons permet d'augmenter la bande passante en créant une liaison logique à partir de plusieurs liaisons physiques.
• EtherChannel combine des ports physiques d'un commutateur en une interface logique appelée Port Channel.
• La plupart des tâches de configuration sont réalisées sur l'interface Port Channel, assurant ainsi la cohérence sur toutes les liaisons.
• EtherChannel peut équilibrer la charge entre les liaisons.

Tolérance aux pannes

• La redondance peut prévenir l'interruption des services réseau en minimisant la possibilité d'un point de panne unique par :
  • Installation d'équipements en double
  • Fourniture de services de basculement sur incident pour les périphériques critiques
• Les chemins redondants permettent de poursuivre l'acheminement des données en cas de panne.
• Cependant, l'utilisation de chemins redondants créés des boucles qui empêchent les processus de commutation de fonctionner correctement.
• L'utilisation du protocole Spanning Tree Protocol (STP) est donc obligatoire

Redondance de passerelle par défaut

• Il est crucial d'avoir plusieurs passerelles par défaut.
• Puisque le PC ne connait qu'une seule adresse de passerelle, il faut une topologie et une technologie permettant à deux routeurs de partager la même adresse de passerelle.
• C'est le protocole HSRP.

Algorithme Spanning Tree

• Le protocole Spanning Tree (STP) crée un seul chemin logique.
  • Il bloque logiquement certains ports pour éviter les boucles.
  • Les périphériques de couche 2 échangent des trames STP pour déterminer les ports à bloquer.
• Le port F0/2 de S2 est bloqué pour que le trafic ne circule que dans un seul sens entre les deux périphériques(commutation unidirectionnelle).
• Si la liaison Trunk 1 tombe en panne, le port bloqué sur S2 est débloqué, permettant au trafic de circuler entre S2 et S3 pour atteindre PC4.

Concepts Clés STP

• Pont racine : Le commutateur (pont) ayant le plus petit identifiant.
• Port racine : Un port unique sur un commutateur, qui possède le coût le plus faible pour atteindre le pont racine.
• Port désigné : Le port sélectionné pour chaque segment (chaque liaison), en fonction du coût de réacheminement vers le pont racine.
• Ports bloqués : Ports alternatifs (AP) ou de sauvegarde (BP), qui ne sont ni racines ni désignés. Ils sont en état bloqué et ne participent pas à l’acheminement, mais sont prêts à prendre le relais en cas de besoin.

Pont racine

• Le commutateur (pont) avec le Bridge ID (BID) le plus petit devient le pont racine.
• Si la priorité n'est pas modifiée, il s'agit du commutateur avec l'adresse MAC la plus petite.
• Un Bridge ID = Priorité (4 bits) + System ID (12 bits) + Adresse MAC
• Par défaut, la priorité = 32768 et System ID = 1, donnant une valeur de 32679 sur 16 bits.

Configuration de Rapid PVST+

• Par défaut, PVST+ est configuré.
• Utiliser la commande spanning-tree mode rapid-pvst pour passer en Rapid PVST+ et profiter de ses avantages.

Sélection de la racine

• Pour contrôler le processus de sélection du pont racine, deux méthodes existent :
  • Modifier la priorité grâce à spanning-tree vlan 1 priority x
  • Utiliser les commandes spanning-tree vlan 1 root primary ou root secondary.

Portfast et protection BPDU

• Les commandes spanning-tree portfast ainsi que spanning-tree bpduguard enable sont appliquées aux ports des terminaux.
• La commande permet de mettre les ports en état de transfert immédiat, sans convergence STP.
• Permet au DHCP de fonctionner correctement pour les points de terminaison à démarrage rapide.

Vérification de l'état du protocole

• Utiliser la commande show spanning-tree.