Pourquoi les concentrateurs appartiennent au passé

Pour connecter plusieurs appareils à un LAN (réseau local), vous avez besoin d’un appareil central qui les relie. À l’origine, cet appareil était le concentrateur. Aujourd’hui, il s’agit du commutateur. Comprendre pourquoi les concentrateurs ont été remplacés permet de mieux comprendre le fonctionnement réel des réseaux locaux et les raisons pour lesquelles les commutateurs sont bien plus performants. Cette leçon se concentre sur le humble concentrateur et sur les problèmes qui l’ont rendu obsolète.

Un concentrateur est un appareil simple doté de plusieurs ports, qui relie les appareils selon une topologie en étoile. Mais un concentrateur n’est pas intelligent : lorsqu’une trame — une unité de données sur un LAN — arrive sur un port, le concentrateur la répète simplement sur tous les autres ports. Il n’examine pas les adresses et ne décide pas où les données doivent aller. Chaque appareil connecté reçoit chaque transmission, qu’il soit ou non le destinataire prévu.

Un concentrateur fonctionne au niveau de la couche physique (couche 1 du modèle OSI). Il se contente de répéter et d’amplifier les signaux électriques ; il ne sait pas interpréter les adresses MAC ni les trames comme des données ayant une signification. C’est pourquoi on l’appelle parfois un répéteur multiports. Comme il ne possède aucune information sur les destinations, il ne peut pas prendre de décisions d’acheminement comme le ferait un commutateur.

Comme un concentrateur répète tout vers tout le monde, tous les appareils connectés partagent un seul domaine de collision — une zone dans laquelle deux transmissions peuvent entrer en collision si les appareils émettent au même moment. Puisque tout le monde partage le même support, les collisions sont fréquentes et leur nombre augmente avec celui des appareils. Un concentrateur recrée en pratique le problème du bus partagé dans une topologie en étoile.

Les concentrateurs imposent un fonctionnement en semi-duplex : un appareil peut envoyer ou recevoir, mais pas les deux en même temps. Pour gérer les collisions, les appareils utilisaient CSMA/CD (accès multiple avec écoute de porteuse et détection de collision) : écouter d’abord, envoyer si le canal est libre et, en cas de collision, attendre un délai aléatoire puis réessayer. Cette méthode fonctionne, mais elle gaspille du temps et de la bande passante, surtout lorsque le trafic augmente sur un concentrateur très sollicité.

Sur un concentrateur, tous les appareils partagent la bande passante totale. Si un concentrateur est donné pour 100 Mbit/s et que dix appareils sont actifs, ils se répartissent en pratique ces 100 Mbit/s. Un commutateur, en revanche, fournit à chaque port sa propre bande passante complète. Cette limitation liée au canal partagé rendait les concentrateurs lents sous forte charge et constituait une raison majeure de leur incapacité à suivre l'évolution des réseaux.

Les concentrateurs posent également un problème de sécurité. Comme chaque trame est envoyée à tous les ports, n'importe quel appareil connecté au concentrateur peut intercepter tout le trafic en se contentant d'écouter — une technique appelée écoute clandestine. Les données sensibles sont ainsi exposées à toutes les personnes connectées. Les commutateurs réduisent ce risque en envoyant les trames uniquement vers le port prévu, ce qui rend l'écoute indiscrète beaucoup plus difficile sur un réseau commuté classique.

Le contraste est frappant :

• Concentrateur — répète vers tous les ports, un domaine de collision, bande passante partagée, semi-duplex, peu sécurisé.
• Commutateur — transmet vers le bon port, domaines de collision séparés, bande passante complète par port, duplex intégral, plus sécurisé.

Tous les avantages reviennent au commutateur, raison pour laquelle les concentrateurs ont disparu des réseaux réels.

Les véritables concentrateurs ont pratiquement disparu des réseaux modernes ; des commutateurs peu coûteux les ont entièrement remplacés. Vous pouvez toutefois encore entendre le mot « concentrateur » employé au sens large pour désigner tout appareil central de connexion. Des concentrateurs apparaissent parfois dans des laboratoires ou pour intercepter volontairement du trafic pendant une analyse. Pour l'examen, considérez le concentrateur comme une technologie obsolète qu'il faut comprendre d'un point de vue historique et comparer au commutateur.

Entre les concentrateurs et les commutateurs sont apparus les ponts. Un pont relie deux segments de réseau et, contrairement à un concentrateur, lit les adresses MAC pour décider si le trafic doit passer de l'un à l'autre, en empêchant le trafic local de traverser. Un pont est essentiellement un commutateur doté de très peu de ports — on appelle parfois un commutateur un pont multip port. Les ponts ont introduit la transmission intelligente fondée sur les adresses, que les commutateurs ont ensuite perfectionnée.

Bien que les concentrateurs aient disparu, les notions qu'ils permettent d'enseigner restent fondamentales. Les domaines de collision, le semi-duplex, CSMA/CD et la bande passante partagée viennent tous de l'époque des concentrateurs, et l'examen les évalue. Comprendre les défauts du concentrateur est le meilleur moyen d'apprécier ce que les commutateurs ont corrigé — et vous prépare aux prochaines leçons sur la transmission par commutateur, les tables MAC et la différence entre domaines de collision et domaines de diffusion.

Vérifiez votre compréhension des concentrateurs.

Vous avez appris qu'un concentrateur est un répéteur multip port de couche 1 qui envoie aveuglément chaque trame vers tous les ports. Cela crée un unique domaine de collision partagé, impose un fonctionnement en semi-duplex avec CSMA/CD, répartit la bande passante entre tous les appareils et permet à n'importe quel appareil d'intercepter tout le trafic. Ces défauts ont rendu les concentrateurs obsolètes. Les commutateurs ont corrigé chacun de ces problèmes en transmettant les trames uniquement vers le bon port. Les notions liées aux concentrateurs restent importantes, car elles sont à la base des domaines de collision et des sujets abordés ensuite.