Commutation de paquets

La commutation de paquets, ou commutation par paquets, aussi appelée commutation d'étiquettes, est une technique de commutation utilisée pour le transfert de données dans les réseaux informatiques[1], une autre technique étant la commutation de circuits.

La commutation par paquets est une méthode de regroupement de données qui sont transmises sur un réseau numérique sous forme de paquets composés d'un en-tête et d'une charge utile. Les données de l'en-tête sont utilisées par le matériel de mise en réseau pour diriger le paquet vers sa destination où la charge utile est extraite et utilisée par le logiciel d'application. La commutation par paquets est la base première des communications de données dans les réseaux informatiques du monde entier.

Au début des années 1960, l'informaticien américain Paul Baran a développé le concept "Distributed Adaptive Message Block Switching" dans le but de fournir une méthode de routage efficace et tolérante aux pannes pour les messages de télécommunication dans le cadre d'un programme de recherche de la RAND Corporation, financé par le Département de la Défense des États-Unis. Ce concept contrastait et contredisait les principes alors établis de pré-attribution de la largeur de bande d'un réseau, largement renforcée par le développement des télécommunications dans le système Bell aux États-Unis. Le nouveau concept a trouvé peu de résonance chez les personnes chargées de la mise en œuvre des réseaux jusqu'au travail indépendant de l'informaticien britannique Donald Davies au National Physical Laboratory (Royaume-Uni) en 1965. Davies est crédité d'avoir inventé le nom moderne de « commutation par paquets » et d'avoir inspiré de nombreux réseaux de commutation par paquets dans la décennie suivante, y compris l'incorporation du concept au début d'ARPANET aux États-Unis.

Principe de fonctionnement

Cette technique de commutation est fondée sur le découpage des données pour permettre une utilisation rationnelle du réseau. En effet, contrairement à la commutation de circuits les ressources ne sont réservées que durant leur utilisation effective (par exemple: le temps de transfert d'un paquet). Chaque paquet est composé d'un en-tête contenant des informations sur son contenu et sa destination, qui permet au commutateur d'aiguiller le paquet sur le réseau vers son point final[2].

La décision de commutation repose donc sur un des champs de la PDU (Protocol Data Unit, terme générique d'origine ISO désignant une trame, une cellule, un paquet, un datagramme, un segment, etc.), appelé étiquette, à acheminer : le commutateur qui reçoit une PDU extrait l'étiquette et va rechercher dans sa table de commutation l'entrée qui correspond à l'interface sur laquelle il a reçu la PDU et à la valeur de l'étiquette. Ceci permet au commutateur de trouver le numéro de l'interface sur laquelle il va transmettre la PDU et, éventuellement, la nouvelle valeur de l'étiquette :

  • dans un routeur, l'étiquette en question est l'adresse de destination contenue dans l'en-tête IP, et elle ne change pas en cours de route. Il en va de même dans un commutateur ethernet où l'étiquette est l'adresse MAC de destination ;
  • dans un commutateur X.25, FR, ATM, MPLS, il s'agit de mode connecté et l'étiquette correspond à une connexion, mais sa valeur change à chaque traversée de commutateur.
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