Principais Dispositivos de uma Rede de Computadores [Parte 2]

Dando continuidade a nossa matéria anterior, veremos outros dos principais e mais comuns dispositivos existentes em uma Rede de Computadores. Para entendermos melhor todo o processo, é de extrema importância que tenham lido os artigos sobre o Modelo de Referência OSI e a Arquitetura de Redes TCP/IP, além da Primeira Parte deste artigo. Esta matéria está dividida em duas partes para melhor compreensão do conteúdo a ser repassado, esta é a segunda e última parte deste artigo.

A produção deste material foi possível graças a reunião de diversos conceitos entre alguns autores bem conhecidos da área, além de outros artigos em blogs e sites sobre o assunto. Para mais informações, vide as “Fontes” no final desta matéria.

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SWITCH (Camada 2)

 

Os Switchs de Camada 2 (ou Layer 2), também conhecido como Comutadores, são equipamentos cuja função é examinar os quadros de dados que chegam a cada uma de suas portas e decidir se estes estão endereçados para um host conectado em uma das portas. Ele difere principalmente dos Hubs pois os pacotes de dados são enviados diretamente para o destino, sem serem replicados para todas as máquinas (como ocorre nos Hubs). Normalmente, os Switchs são chamados de “Hub inteligente”, um aparelho dotado de múltiplas portas para a conexão de dispositivos ligados a uma rede. 

Além de aumentar o desempenho da rede, isso gera uma maior segurança. Várias transmissões podem ser efetuadas de cada vez, desde que tenham origem e destino diferentes. É semelhante a uma bridge multiportas projetado para melhorar a performance da rede uma vez que reduz os domínios de colisão. Assim como o Hub, o Switch também está associado a “Topologia Física Estrela”.

Funcionamento de um Switch

Antes do Switch saber quem está ligado a ele, o mesmo ao receber informação em uma determinada porta, transmite essa mesma informação por todas as outras portas, exceto por aquela que recebeu essa informação (flood). Este ato é feito somente a primeira vez em que é ligado, comportando-se semelhante aos Hubs. No entanto, ao contrário dos Hubs os Switchs registram o endereço MAC (MAC Address) dos dispositivos que estão ligados a cada porta do equipamento.

Sempre que um equipamento envia uma frame (quadro), o Switch analisa o endereço MAC de destino e comuta o frame para a porta específica onde se encontra a máquina de destino. Desta forma, em uma rede Ethernet, o Switch não necessita propagar a informação por todas as portas, assim como faz um HUB, sendo esta diretamente enviada (com base na informação da tabela MAC do Switch) para a máquina de destino. 

Para melhor entendimento, a partir de algumas pesquisas para enriquecimento do conteúdo, trouxe um cenário para exemplificar melhor o funcionamento deste equipamento. Um simples cenário com 6 PCs e um único Switch. Os PCs têm a seguinte configuração (todos têm a mesma máscara: 255.255.255.0 e não têm configurado qualquer gateway pois estão todos na mesma rede). Observe a imagem abaixo:

Se partirmos da ideia inicial de que o equipamento acaba de ser ativado, este não possui qualquer informação sobre quem está ligado em suas portas. Quando o PC1 envia uma mensagem para o PC4, o switch não sabe onde se encontra o PC4 e envia essa informação por todas as portas exceto por aquela que recebem.

“Reparem que inicialmente, ele se comporta como um HUB, enviando a mensagem para todos conectados em suas portas.”

O PC4 então “informa” que a mensagem lhe pertence e o switch de modo inteligente registra o endereço MAC das máquinas PC1 e PC2 e as respectivas portas onde se encontram ligadas.

• PC1 – MAC: 0002:4A41:6099 (F0/1)
• PC4 –MAC: 0001:96C1:A429 (F0/4)

Na próxima próxima vez, se o PC1 pretender comunicar-se com o PC4 (ou vice-versa), o switch já sabe pAra que porta tem de enviar a informação, pois os endereços MAC dos PCs já estão registrados e associados as suas devidas portas.

Métodos para redirecionamento de frames (quadros)

• Cut-through: Os quadros são enviados adiante diretamente. Assim que o quadro chega, seu endereço destino é comparado na tabela a fim de verificar a porta de saída. Desde que esta porta esteja disponível (não esteja sendo usada no momento para nenhuma outra transmissão), o quadro começa a ser imediatamente enviado. Esta transmissão ocorre em paralelo com o recebimento do restante do quadro pela porta de entrada.
• Store and forward: O quadro deve ser recebido completamente antes de ser iniciada a transmissão pelo para o endereço destino. O switch no modo cut-through reverte para o modo store-and-forward quando a porta destino de um quadro recebido está ocupada. Neste caso, o quadro recebido é armazenado no buffer da porta de entrada ou saída, dependendo da arquitetura, até que seja possível utilizar a porta ocupada.
• Fragment free: O modo menos comum de operação dos switches é o fragment-free, ele trabalha muito similar ao cut-through, exceto por uma particularidade, os primeiros 64 bytes do pacote são armazenados antes que ele seja transmitido. A razão disto é que a maioria dos erros e todas as colisões ocorrem nos primeiros 64 bytes do pacote.

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SWITCH (Camada 3)

Tradicionalmente, os Switchs operam na Camada de Enlace, conforme já dito anteriormente. Porém, há alguns anos a CISCO criou o conceito de Switch Camada 3 (Level 3) com todas as funções de um Switch Camada 2 mas, gerenciável permitindo ainda:

• Correção de falhas de transmissão entre nós;
• Roteamento e encaminhamento dos pacotes, selecionando o melhor caminho;
• Suporte para mais de 500 estações.

Quando utilizados em uma Rede Local (LAN), um Switch Camada 3 pode ser utilizado para segmentar as redes através de endereçamento IP, possuindo muitas vezes um Servidor DHCP para distribuição automática de Endereços IP.

Por permitir a interligação de segmentos de diferentes “Domínios e Broadcast”, os Switches Camada 3 são particularmente recomendados para a segmentação de LANs muito grandes, onde a simples utilização de switches de camada 2 provocaria uma perda de performance e eficiência da LAN, devido à quantidade excessiva de broadcasts. Se combinado com um roteador tradicional baseado em software, um Switch Camada 3 pode ainda reduzir consideravelmente a carga de trabalho sobre o roteador e aumentar a taxa de transferência entre sub-redes para milhões de pacotes por segundo.

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ROTEADOR (Router)

Um roteador é um dispositivo que opera na Camada de Rede (Camada 3) e sua principal função é selecionar o caminho mais apropriado entre as redes e repassar os pacotes recebidos. Ou seja, encaminhar os pacotes para o melhor caminho disponível para um determinado destino.

Ele provê a comunicação entre duas ou mais LANs, gerencia o tráfego de uma rede local e controla o acesso aos seus dados, de acordo com as determinações do administrador da rede. O roteador pode ser uma máquina dedicada, sendo um equipamento de rede específico para funções de roteamento; ou pode ser também um software instalado em um computador.

“É importante ressaltar que os roteadores não se preocupam com o conteúdo dos pacotes com que eles lidam, verificando apenas o cabeçalho de cada mensagem, podendo ou não tratá-la de forma diferenciada.”

No caso dos usuários domésticos e da maioria das pequenas empresas, o roteador é aquele equipamento que conecta a rede à Internet. Este pequeno equipamento compartilha a internet (que vem de um Modem ADSL, de um cabo ou de outro meio, por exemplo) com os demais equipamentos da nossa rede. A Internet entra numa porta chamada WAN e é compartilhada através das portas chamadas LAN do seu roteador.

Perceba que o roteador da imagem ao lado só consegue compartilhar a internet através de cabo, ou seja, se tiveres um Laptop no local onde este roteador está instalado e quiser usar a internet que vem dele, é preciso conectar um cabo desse roteador ao Laptop ou PC.

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Placa de Rede

A placa de rede é o hardware que permite aos micros conversarem entre sí através da rede. É um componente essencial para um computador (Pode ser tanto para Interface Cabeada quanto para Interface Sem-Fio). Sua função é controlar todo o envio e recebimento de dados através da rede.

Cada arquitetura de rede exige um tipo específico de placa de rede, ou seja, não é possível usar uma interface de placa Token Ring em uma rede Ethernet, pois ela simplesmente não conseguirá comunicar-se com as demais.

Além da arquitetura usada, as placas de rede à venda no mercado diferenciam-se também pela taxa de transmissão, cabos de rede suportados e barramento utilizado.

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Access Point (Ponto de Acesso)

O AP (Access Point), é um dispositivo que permite interligar duas redes sem fio entre site ou uma rede a vários dispositivos. Em geral, o Access Point se conecta a uma rede cabeada, e fornece acesso sem fio a esta rede para dispositivos móveis no raio de alcance do sinal de rádio.

A principal função de um AP é transformar o sinal que recebe através de um cabo ou outro meio em um sinal sem fio, ou seja um rede em que aparelhos possam se conectar e se comunicar com os demais equipamentos que estejam interligados na mesma rede tanto cabeada ou sem fio, compartilhar arquivos, jogar e utilizar.

Como exemplo prático, imagine que uma determinada rede sem fio tem um alcance de 50m e é necessário levar o sinal sem fio a 80 metros do “Roteador Wireless”. Utilizando um AP com a funcionalidade WDS (Wireless Distribution System, vide configurações do aparelho) é possível estender a rede sem fio além do alcance original da mesma.

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Roteador Wireless

Enquanto que o Access Point, oferece a retransmissão de um sinal por radiofrequência, o Roteador Wireless oferece além do sinal de radiofrequência (WiFi), a função de roteamento, e outras mais, como DHCP, Firewall, por exemplo, que serve, em primeiro plano, para compartilhar a conexão de Internet.

Já vimos anteriormente, que um roteador é usado para conectar redes diferentes entre si. No exemplo de um roteador em uma residência ou pequena empresa (já citado), para se conectar a Internet disponível no aparelho, foi necessário a conexão através de cabo. Um Roteador Wireless compartilha a internet tanto através de cabos, quanto através de suas antenas. Ou seja, você não precisará de cabos para conectar o seu Laptop à internet. 

“Vale lembrar que existem Roteadores Wireless que não possuem antenas externas, mas possuem antenas internas que transmitem o sinal da mesma maneira.”

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Conclusão

Chegamos assim ao final de mais uma matéria, embora longa, certamente você pode aprender bastante sobre os diversos dispositivos que compõe uma Rede de Computadores, mesmo sendo aquele rede pequena em nossa residência. 

Embora este artigo esteja bem resumido, foi possível a assimilação de seu conteúdo de uma forma mais prática e com exemplos mais próximos do nosso dia-a-dia. Para mais informações e detalhes sobre cada dispositivo citado nas duas partes desta matéria, recomendo fortemente que leia as bibliografias referenciadas no campo “Fontes”.

Deixe-nos um comentário e conte-nos o que achou do artigo e das informações, agradecemos desde já.

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Fontes

Livros e Materiais Didáticos

• ROSS, Keith W.; KUROSE, James F. Redes de Computadores e a Internet  – Uma Abordagem Top-Down. 6ª Edição. Editora Pearson Education Brasil, São Paulo. 2013. 634 p.
• MORIMOTO, Carlos E.. Hardware: O Guia Definitivo, Vol.1. 2002. Editora: GDH Press e Sul Editores. 2007. 848 p.
• BEZERRA, Romildo Martins da Silva. Equipamentos de Redes de Computadores. Material didático para ensino em sala de aula. Estruturas Computacionais. Instituto Federal da Bahia. Bahia. 2009, 5 p.

Internet

• MEDEIROS, Elizabet Maria Spohr de. Redes de Computadores. 2001. Disponível em <http://nti.ufpb.br/~beti/pag-redes/index.htm>. Acesso em: 17 set. 2016.
• RUSSO, Rafael. Redes – O funcionamento de um Switch. 2011. Portal INFOESCOLA. Disponível em <http://escreveassim.com.br/2011/06/14/funcionamento-switch/>. Acesso em: 17 set. 2016.
• MUNDOMAX.  2011. Qual a diferença entre um Roteador Wireless e um Access Point?. Disponível em <http://www.mundomax.com.br/blog/informatica/qual-a-diferenca-entre-um-roteador-wireless-e-um-access-point/>. Acesso em 16 set. 2016.