Câbles, fibre et équipements réseau

Les supports de transmission (câble cuivre à paires torsadées, fibre optique, ondes radio) transportent le signal, et les équipements d'interconnexion (switch, routeur, point d'accès, pare-feu) le font circuler entre les machines. Ce chapitre explique les catégories de câbles RJ45, les types de fibre, le PoE, le câblage d'un bâtiment, puis la différence entre hub, switch, routeur, point d'accès et pare-feu.

Le câble à paires torsadées (RJ45)

C'est le câble des réseaux locaux : quatre paires de fils de cuivre, torsadées deux à deux pour limiter les perturbations électromagnétiques et la diaphonie (le signal d'une paire qui déborde sur la voisine). On l'appelle souvent « câble RJ45 », du nom de son connecteur à huit broches, même si la norme parle de connecteur 8P8C.

La catégorie d'un câble fixe la fréquence qu'il supporte, donc le débit possible.

La limite de 100 mètres d'un lien Ethernet en cuivre se répartit en principe en 90 m de câble fixe (dans les murs, du local technique à la prise) et 10 m de cordons (au poste et dans la baie). Au-delà, le signal s'affaiblit trop : il faut un switch intermédiaire ou de la fibre.

Les noms des normes Ethernet se lisent ainsi : 1000BASE-T signifie 1 000 Mbit/s, transmission en bande de base, sur paires torsadées (T). 2.5GBASE-T et 5GBASE-T (norme IEEE 802.3bz) font passer 2,5 et 5 Gbit/s sur du Cat 5e et du Cat 6 existants : c'est ce qu'utilisent beaucoup de bornes Wi-Fi 6 et Wi-Fi 7, dont le débit radio dépasse 1 Gbit/s.

Le blindage. La norme ISO note le blindage global, puis celui de chaque paire : U/UTP (aucun blindage, le plus courant), F/UTP (un écran général en feuille d'aluminium), S/FTP (une tresse générale et une feuille autour de chaque paire). Le blindage protège dans un environnement perturbé (atelier, ascenseurs, entrepôt avec des moteurs), à condition que toute la chaîne soit blindée et reliée à la terre.

Droit ou croisé. Un câble droit relie deux équipements de types différents (PC vers switch) ; un câble croisé relie deux équipements de même type (switch vers switch, PC vers PC). Depuis le Gigabit Ethernet, les cartes et les switchs détectent et corrigent le croisement tout seuls : c'est l'Auto-MDI/MDIX. Tu n'as plus besoin de câbles croisés, mais la question tombe encore en QCM. Les deux plans de câblage des connecteurs s'appellent T568A et T568B ; un câble droit a le même plan aux deux bouts.

Le PoE : l'électricité dans le câble réseau

Le PoE (Power over Ethernet) alimente un appareil par son câble réseau : borne Wi-Fi, téléphone IP, caméra, badgeuse. Pas de prise électrique à installer au plafond, et un seul onduleur dans la baie pour garder tout ce matériel allumé pendant une coupure.

Un switch PoE a un budget total, souvent inférieur à la somme de ses ports : un switch de 24 ports PoE+ peut n'offrir que 370 W en tout. Avant d'acheter, additionne la consommation de tous les appareils prévus.

La fibre optique

La fibre transporte des impulsions de lumière dans un cœur de verre. Elle va plus loin et plus vite que le cuivre et ne craint pas les perturbations électromagnétiques. On l'utilise entre bâtiments, entre étages, entre les switchs et le cœur de réseau, et pour l'accès Internet (FTTH, Fiber To The Home).

Les connecteurs les plus courants sont le LC (petit, à clip, le plus répandu sur les switchs), le SC (carré, fréquent sur les prises optiques des logements) et le MPO (plusieurs fibres d'un coup, dans les datacenters).

Sur un switch, la fibre ne se branche pas directement : on insère un module optique (transceiver) dans un emplacement SFP (1 Gbit/s), SFP+ (10 Gbit/s), SFP28 (25 Gbit/s) ou QSFP (40 à 400 Gbit/s et plus). Le module doit correspondre à la fibre (multimode ou monomode) et à la distance.

Le câblage d'un bâtiment

Dans une entreprise, les câbles ne vont pas directement des postes au switch. Le câblage structuré suit toujours le même schéma :

1. Chaque bureau a des prises murales RJ45 numérotées.
2. Un câble fixe relie chaque prise à un panneau de brassage dans la baie (l'armoire 19 pouces) du local technique de l'étage.
3. Dans la baie, de courts cordons de brassage relient chaque port du panneau à un port de switch.
4. Les baies d'étage sont reliées à la baie principale, souvent en fibre.

Ce montage permet de déplacer un poste en changeant un seul cordon, sans toucher aux murs. Il ne fonctionne que si tout est étiqueté et documenté : prise B2-14 → port 14 du panneau 2 → port 14 du switch d'étage. Un plan de câblage à jour fait partie de la documentation que tu dois savoir produire et tenir à l'E5.

Les équipements d'interconnexion

Carte réseau

La carte réseau (NIC, Network Interface Card) relie une machine au réseau. Elle est souvent intégrée à la carte mère, en Ethernet et en Wi-Fi. Chaque carte possède une adresse MAC (chapitre 4). Une machine virtuelle a des cartes virtuelles, avec leurs propres adresses MAC (Virtualisation).

Hub (concentrateur) : couche 1

Le hub recopie le signal reçu sur un port vers tous ses autres ports. Il ne lit aucune adresse. Toutes les machines partagent la même bande passante et leurs émissions peuvent entrer en collision. Il a disparu des catalogues ; il reste dans les cours et dans les sujets pour la comparaison avec le switch.

Switch (commutateur) : couche 2

Le switch lit l'adresse MAC de destination de chaque trame et ne l'envoie que sur le port où se trouve le destinataire. Il apprend tout seul qui est branché où, dans sa table d'adresses MAC. Chaque port fonctionne en full-duplex, sans collision.

On distingue :

• le switch non administrable : on le branche, il fonctionne, on ne peut rien configurer ;
• le switch administrable (manageable) : il se configure par une interface web ou en ligne de commande, et gère les VLAN, la sécurité des ports, l'agrégation de liens, la supervision ;
• le switch de niveau 3 : un switch administrable qui sait aussi router entre ses VLAN, très vite, grâce à des circuits dédiés, et filtrer ces flux avec des listes de contrôle d'accès (ACL), plus simples que les règles d'un pare-feu.

Routeur : couche 3

Le routeur relie des réseaux différents et transmet les paquets de l'un à l'autre d'après l'adresse IP de destination et sa table de routage. Il sépare les domaines de diffusion : un broadcast ne le traverse pas. Le routeur d'accès à Internet fait en plus de la traduction d'adresses (NAT) et souvent du filtrage. Le cours Routage et commutation explique sa configuration.

La box : un peu de tout

La box d'un particulier ou d'une petite entreprise réunit dans un seul boîtier un ONT ou un modem (qui convertit le signal de la fibre ou du cuivre de l'opérateur), un routeur avec NAT, un petit switch, un point d'accès Wi-Fi, un serveur DHCP, un relais DNS et parfois un pare-feu simple. C'est pratique, mais ces rôles sont distincts : dans une entreprise, on les confie à des équipements séparés.

Point d'accès Wi-Fi : couches 1 et 2

Le point d'accès (AP, Access Point), ou borne Wi-Fi, fait le pont entre le réseau radio et le réseau filaire. Ce n'est pas un routeur : les clients Wi-Fi reçoivent une adresse du même réseau que s'ils étaient branchés au switch, sur le VLAN prévu. Dans une entreprise, un contrôleur (matériel, logiciel ou dans le cloud) configure toutes les bornes d'un coup (chapitre 13).

Pare-feu : couches 3 à 7

Le pare-feu (firewall) filtre le trafic selon des règles : adresses, ports, protocoles, et pour les modèles récents, applications et utilisateurs. Un pare-feu à état (stateful) suit chaque connexion et laisse passer les réponses à ce qui a été demandé de l'intérieur. Les pare-feu dits de nouvelle génération (NGFW) ou UTM ajoutent l'antivirus, la détection d'intrusion, le filtrage d'URL et le VPN. pfSense, OPNsense, Stormshield ou Fortinet sont des noms que tu croiseras en entreprise et dans les sujets. Voir le cours Cybersécurité des infrastructures.

Tableau de synthèse

Exercices

Exercice 1 sur 4 Choisir le bon support Réussi À revoir

Pour chaque besoin de Sorbier Logistique, propose un support et justifie en une phrase.

1. Relier le switch du bâtiment de bureaux à celui de l'entrepôt, à 180 mètres.
2. Câbler les nouveaux bureaux du deuxième étage, à 40 mètres de la baie.
3. Brancher la nouvelle borne Wi-Fi 7 de l'entrepôt, à 60 mètres de la baie, sans prise électrique au plafond.
4. Relier deux serveurs au switch de cœur, dans la même baie, en 25 Gbit/s.

Voir la réponseMasquer la réponse de l'exercice 1

1. Fibre multimode (OM4 par exemple) avec des modules SFP+ : la distance dépasse les 100 m du cuivre, et la fibre ne craint pas les perturbations des moteurs de l'entrepôt. De la monomode convient aussi.
2. Câble Cat 6A : distance largement sous 100 m, et 10 Gbit/s possibles pour l'avenir.
3. Câble Cat 6A et un port PoE (PoE+ au minimum, PoE++ si la fiche de la borne le demande) : le câble apporte le réseau et l'électricité, et une borne Wi-Fi 7 a besoin d'un lien à 2,5 Gbit/s ou plus.
4. Câbles DAC (cuivre twinax avec modules intégrés) ou fibre courte avec des modules SFP28 : à quelques mètres, le DAC est le moins cher. Le Cat 8 à 25 Gbit/s existe aussi mais reste rare.

Tu avais trouvé ?

Oui, j'avais bonPas encore

Exercice 2 sur 4 Hub, switch ou routeur ? Réussi À revoir

1. Un appareil reçoit une trame destinée à 3c:52:82:4a:10:7e et l'envoie uniquement sur le port 7. Lequel ?
2. Un appareil recopie chaque signal sur tous ses ports. Lequel ?
3. Un appareil reçoit un paquet pour 8.8.8.8, consulte une table et l'envoie vers l'opérateur. Lequel ?
4. Pourquoi deux PC en 192.168.10.0/24 et 192.168.20.0/24, branchés sur le même switch, ne peuvent-ils pas se parler directement ?

Voir la réponseMasquer la réponse de l'exercice 2

1. Un switch : il a trouvé l'adresse MAC dans sa table, associée au port 7.
2. Un hub.
3. Un routeur : il décide d'après l'adresse IP et sa table de routage.
4. Parce qu'ils sont dans deux réseaux IP différents : chacun considère l'autre comme distant et veut passer par une passerelle, c'est-à-dire un routeur. Le switch, lui, ne lit pas les adresses IP.

Tu avais trouvé ?

Oui, j'avais bonPas encore

Exercice 3 sur 4 Budget PoE Réussi À revoir

Le switch d'étage de Sorbier offre 24 ports PoE+ et un budget PoE de 370 W. On veut y brancher 6 bornes Wi-Fi qui consomment chacune jusqu'à 30 W côté switch, 8 téléphones IP à 7 W et 4 caméras à 12 W.

1. Le budget suffit-il ? Quelle marge reste-t-il ?
2. Le fournisseur propose ensuite des bornes en PoE++ type 3. Combien de ces bornes, à 60 W chacune côté switch, le budget permettrait-il d'alimenter avec les téléphones et les caméras ?

Voir la réponseMasquer la réponse de l'exercice 3

1. 6 × 30 + 8 × 7 + 4 × 12 = 180 + 56 + 48 = 284 W. Le budget suffit, avec une marge de 370 − 284 = 86 W.
2. Téléphones et caméras : 56 + 48 = 104 W. Il reste 370 − 104 = 266 W, soit 266 ÷ 60 = 4,4 : 4 bornes au maximum. Les ports doivent en plus être compatibles 802.3bt, ce que n'offre pas un switch « PoE+ » : il faudrait changer de switch.

Tu avais trouvé ?

Oui, j'avais bonPas encore

Exercice 4 sur 4 Lire une fiche technique Réussi À revoir

Une borne est vendue « 1 × 2.5GBASE-T, alimentation 802.3at ». Un switch est vendu « 24 × 1000BASE-T PoE (802.3af), 4 × SFP+ ».

1. Que signifie 2.5GBASE-T ?
2. Le switch peut-il alimenter cette borne ? Peut-il lui offrir tout son débit filaire ?
3. À quoi servent les 4 ports SFP+ ?

Voir la réponseMasquer la réponse de l'exercice 4

1. Ethernet à 2,5 Gbit/s sur paires torsadées (norme 802.3bz), possible sur un câble Cat 5e ou mieux.
2. Non pour l'alimentation : la borne demande du PoE+ (802.3at, 25,5 W garantis), le switch ne fournit que du PoE (802.3af, 12,95 W garantis). La borne risque de ne pas démarrer ou de couper certaines radios. Non pour le débit : les ports du switch plafonnent à 1 Gbit/s.
3. À brancher des modules optiques ou des câbles DAC à 10 Gbit/s, typiquement pour relier ce switch au switch de cœur (les liens montants, ou uplinks).

Tu avais trouvé ?

Oui, j'avais bonPas encore