As redes hoje em dia são essenciais para apoiar as empresas, fornecer comunicação, proporcionar entretenimento – a lista continua e continua. Um elemento fundamental que as redes têm em comum é o comutador de rede, que ajuda a ligar dispositivos com o objectivo de partilhar recursos.
O que é um comutador de rede?
Um comutador de rede é um dispositivo que funciona na camada Data Link do modelo OSI-Layer 2. Recebe pacotes enviados por dispositivos que estão ligados às suas portas físicas e envia-os novamente, mas apenas através das portas que levam aos dispositivos que os pacotes se destinam a alcançar. Podem também funcionar na camada de rede — Camada 3 onde ocorre o encaminhamento.
Switches são um componente comum das redes baseadas em ethernet, Fibre Channel, Asynchronous Transfer Mode (ATM), e InfiniBand, entre outros. No entanto, em geral, a maioria dos comutadores utilizam actualmente a ethernet.
Como funciona um comutador de rede?
Após um dispositivo estar ligado a um comutador, o comutador anota o seu endereço de controlo de acesso aos meios de comunicação (MAC), um código que é gravado na placa de interface de rede (NIC) do dispositivo que se liga a um cabo ethernet que se liga ao comutador. O switch usa o endereço MAC para identificar de qual dispositivo conectado os pacotes de saída estão a ser enviados e para onde entregar os pacotes de entrada.
Assim, o endereço MAC identifica o dispositivo físico em oposição à camada de rede (camada 3) endereço IP, que pode ser atribuído dinamicamente a um dispositivo e mudar ao longo do tempo.
Quando um dispositivo envia um pacote para outro dispositivo, entra no switch e o switch lê o seu cabeçalho para determinar o que fazer com ele. Este corresponde ao endereço ou endereços de destino e envia o pacote através das portas apropriadas que conduzem aos dispositivos de destino.
Para reduzir a possibilidade de colisões entre o tráfego de rede que vai e vem de um switch e um dispositivo ligado ao mesmo tempo, a maioria dos switches oferece uma funcionalidade full-duplex na qual os pacotes que vão e vêm de um dispositivo têm acesso a toda a largura de banda da ligação do switch. (Imagine duas pessoas falando num telemóvel em oposição a um walkie-talkie).
Embora seja verdade que os switches operam na Camada 2, também podem operar na Camada 3, o que é necessário para suportar LANs virtuais (VLAN), segmentos lógicos de rede que podem abranger sub-redes. Para que o tráfego passe de uma subrede para outra tem de passar entre comutadores, e isto é facilitado pelas capacidades de encaminhamento incorporadas nos comutadores.
Switches vs. hubs
Um hub também pode ligar vários dispositivos em conjunto com o objectivo de partilhar recursos, e a colecção de dispositivos ligados a um hub é conhecida como segmento LAN.
Um hub difere de um switch na medida em que os pacotes enviados de um dos dispositivos ligados são transmitidos para todos os dispositivos que estão ligados ao hub. Com um switch, os pacotes são dirigidos apenas para a porta que leva ao dispositivo ao qual os pacotes são dirigidos.
Switches normalmente ligam segmentos LAN, por isso os hubs ligam-se a eles. Os comutadores filtram o tráfego destinado a dispositivos no mesmo segmento LAN. Devido a esta inteligência, os switches fazem uso mais eficiente dos seus próprios recursos de processamento, bem como da largura de banda da rede.
Switches vs. routers
Switches são por vezes confundidos com routers, que também oferecem encaminhamento e encaminhamento de tráfego de rede, daí o seu nome. Mas fazem-no com um propósito e localização diferentes.
Roteadores operam na camada 3 – a camada de rede – e são utilizados para ligar redes a outras redes.
Uma maneira fácil de pensar na diferença entre switches e routers é pensar em LANs e WANs. Os dispositivos ligam-se localmente através de comutadores, e as redes são ligadas a outras redes através de routers. Se pensar no caminho geral que um pacote pode tomar para chegar à Internet – por exemplo: device > hub > switch > router > internet – isso também deve ajudar.
O claro, há casos em que a funcionalidade de comutação está incorporada num hardware de router, e o router também funciona como a comutação.
O caso mais fácil aqui é pensar no seu router sem fios doméstico. Ele encaminha para uma ligação de banda larga através da sua porta WAN, mas normalmente também tem portas ethernet adicionais que pode utilizar para ligar um cabo ethernet para um computador, televisão, impressora ou mesmo uma consola de jogos. Enquanto outros dispositivos na rede, tais como outros computadores portáteis e telefones, se ligam através do router Wi-Fi, ainda oferece funções de comutação através da LAN. Assim, o router, na realidade, é também um comutador. E pode mesmo ligar um switch separado ao router para fornecer acesso à Internet e à LAN para dispositivos adicionais.
Tipos de switches
Comutadores variam em tamanho, dependendo de quantos dispositivos precisa de ligar numa área específica, bem como do tipo de velocidade/largura de banda de rede necessária para esses dispositivos. Num pequeno escritório ou escritório em casa, um comutador de quatro ou oito portas é geralmente suficiente, mas para implantações maiores, geralmente vêem-se comutadores até 128 portas. O factor de forma de um switch mais pequeno é um aparelho que pode caber numa secretária, mas os switches são também montáveis em rack para colocação num armário de cablagem ou num centro de dados ou numa exploração de servidores. Os tamanhos dos comutadores montáveis em rack variam de 1U a 4U, mas também está disponível uma área maior.
Switches também variam na velocidade da rede que oferecem, variando entre Fast ethernet (10/100 Mbps), Gigabit ethernet (10/100/1000 Mbps), 10 Gigabit (10/100/1000/10000 Mbps) e até velocidades de 40/100 Gbps. A velocidade a escolher depende do rendimento necessário para as tarefas suportadas.
Switches também diferem nas suas capacidades. Aqui estão três tipos.
Unmanaged
Unmanaged switches são os mais básicos, oferecendo configuração fixa. São geralmente plug-and-play, o que significa que têm poucas ou nenhumas opções para o utilizador escolher. Podem ter configurações padrão para características como a qualidade do serviço, mas não podem ser alteradas. O lado positivo é que os comutadores não geridos são relativamente baratos, mas a sua falta de funcionalidades torna-os inadequados para a maioria dos usos empresariais.
Gerenciados
Comutadores geridos oferecem mais funcionalidades e funcionalidades para os profissionais de TI e são o tipo mais provável visto nas configurações empresariais ou empresariais. Os comutadores geridos têm interfaces de linha de comando (CLI) para os configurar. Suportam agentes simples de protocolo de gestão de rede (SNMP) que fornecem informações que podem ser utilizadas para solucionar problemas de rede.
Tem também suporte para LANs virtuais, definições de qualidade de serviço e encaminhamento IP. A segurança também é melhor, protegendo todos os tipos de tráfego que lidam.
Por causa das suas características avançadas, os switches geridos custam muito mais do que os não geridos.
Smart ou switches inteligentes
Smart ou switches inteligentes são switches geridos que têm algumas características para além do que um switch não gerido oferece, mas menos do que um switch gerido. Portanto, são mais sofisticados do que os interruptores não geridos, mas são também menos dispendiosos do que um interruptor totalmente gerível. Geralmente não têm suporte para acesso telnet e têm GUIs da Web em vez de CLIs. Outras opções, tais como VLANs, podem não ter tantas características como as suportadas por comutadores totalmente geridos. Mas como são menos dispendiosas, podem ser uma boa opção para redes mais pequenas com menos recursos financeiros e para aquelas com menos necessidades de funcionalidades.
Características de gestão
A lista completa de funcionalidades e funcionalidades de um switch de rede variará dependendo do fabricante do switch e de qualquer software adicional fornecido, mas em geral um switch oferecerá aos profissionais a capacidade de:
- Ativar e desativar portas específicas no switch.
- Configurar configurações para duplex (half ou full), bem como largura de banda.
- Configurar níveis de qualidade de serviço (QoS) para uma porta específica.
- Configurar filtragem MAC e outras características de controlo de acesso.
- Definir monitorização SNMP de dispositivos, incluindo a saúde da ligação.
- Configurar espelhamento de portas, para monitorização do tráfego de rede.
Outros usos
Em redes maiores, os switches são frequentemente utilizados como uma forma de descarregar o tráfego para fins analíticos. Isto pode ser importante para a segurança, onde um switch pode ser colocado em frente de um router WAN, antes de o tráfego ir para a LAN. Pode facilitar a detecção de intrusão, análise de desempenho e firewalling. Em muitos casos, o espelhamento de portas é utilizado para criar uma imagem espelho dos dados que passam através do switch antes de serem enviados para um sistema de detecção de intrusão ou sniffer de pacotes, por exemplo.
No entanto, a sua tarefa mais básica é a simples tarefa de um switch de rede entregar rápida e eficientemente os pacotes do computador A para o computador B, quer os computadores estejam localizados ao longo do corredor ou a meio do mundo. Vários outros dispositivos contribuem para esta entrega ao longo do caminho, mas o switch é uma parte essencial da arquitectura de rede.