Tipos de dispositivos de rede a serem usados ao criar uma rede

Uma rede não pode existir a menos que cada um dos dispositivos possa se comunicar com outro. Esse fato se aplica tanto à rede da sua organização quanto a redes mais amplas, como a Web. Todas as redes são criadas com base nos mesmos princípios.

Nesta unidade, você aprenderá sobre o termo padrões de rede e explorará o hardware que forma o alicerce de qualquer rede.

Padrões de rede

Embora os protocolos de rede forneçam um método unificado para comunicação, os padrões de rede regem o hardware e ao software que os utiliza.

Hoje, existem centenas de milhares de fornecedores de hardware, mas toda a tecnologia integra-se perfeitamente ao seu computador ou à sua rede com um mínimo de esforço. Os padrões de rede fornecem uma estrutura que permite a interoperabilidade entre os dispositivos.

Os padrões de rede aprimoram a interoperabilidade de diferentes dispositivos habilitados para rede e fornecem compatibilidade com versões anteriores entre revisões de produtos e diferentes fornecedores. Os órgãos que publicam padrões regulamentados são a ITU (International Telecommunication Union), o ANSI (American National Standards Institute) e o IEEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers).

Seria impossível criar redes e conectar dispositivos habilitados para rede de maneira confiável sem os padrões de rede.

A família de padrões 802

A especificação 802 abrange todos os padrões de rede física para redes Ethernet e sem fio. A tabela a seguir mostra alguns dos padrões mais usados.

Infraestrutura da rede

Vários dispositivos em conformidade com os padrões de rede compõem a estrutura de suas redes. Dependendo do tamanho da rede, você pode usar vários desses dispositivos para criar o backbone de sua rede. Esses dispositivos são:

• Repetidores
• Hubs
• Pontes
• Comutadores
• Roteadores

Quase todos esses dispositivos dependem de um controle de acesso à mídia ou de um endereço com protocolo IP para entregar dados na rede.

O que é um endereço de controle de acesso à mídia?

O endereço MAC (controle de acesso à mídia) é um identificador exclusivo atribuído a todos os dispositivos habilitados para rede no momento da fabricação. Às vezes, ele é chamado de endereço de gravação, endereço de hardware Ethernet ou endereço físico.

O endereço MAC tem uma composição padrão de seis números hexadecimais separados por dois pontos ou traço. Os três primeiros números do endereço MAC definem o OUI (Organizationally Unique Identifier) do fabricante, e os três números restantes identificam o dispositivo com exclusividade. Por exemplo, se o endereço MAC for AA-6A-BA-2B-68-C1, o OUI será AA-6A-BA, e 2B-68-C1 será a ID do dispositivo.

Repetidor

Um repetidor é um dispositivo de duas portas que repete sinais de rede. Os repetidores são usados quando os dispositivos de rede estão a alguma distância uns dos outros. O repetidor não modifica nem interpreta pacotes de dados antes de reenviá-los e não amplifica o sinal. Em vez disso, ele regenera o pacote de dados com intensidade original, bit a bit.

Ponte

Uma ponte divide uma rede em segmentos de rede e pode filtrar e encaminhar pacotes de dados entre esses segmentos. As pontes usam o endereço MAC do dispositivo de rede para decidir o destino do pacote de dados. Normalmente, uma ponte é usada para aprimorar o desempenho da rede reduzindo o tráfego de rede desnecessário em segmentos de rede.

Hub

Um hub atua como um repetidor multiporta em uma rede. Os hubs são usados para conectar mais de um dispositivo e estruturar o layout de uma rede. Por exemplo, você pode propagar hubs para criar ramificações de rede ou como um ponto de extremidade para criar um layout de estrela, com vários dispositivos de usuário. Os hubs contêm várias portas que atuam como uma conexão Ethernet de entrada/saída entre o hub e um dispositivo de rede. Um hub pode operar somente com uma velocidade, que é a velocidade do dispositivo de rede mais lento na rede. Ela não interpreta nem filtra pacotes de dados, e envia cópias de cada pacote de dados para todos os dispositivos anexados.

Tipos de hubs

• Fast Ethernet: este hub é usado para redes de 100 Mbps e é fornecido como hubs de tipo de Classe I e Classe II. A principal diferença entre eles é o atraso na transmissão de dados. Um hub de Classe I gera um atraso de sinal de até 140 bits. Um hub de Classe II gera um atraso de até 96 bits. O atraso permite a transcodificação de dados entre tipos base diferentes. Somente dois hubs de Classe II podem ser usados em uma rede baseada em hub. Os hubs de Classe II aumentam a probabilidade de colisões de pacote devido às suas velocidades mais altas.
• Velocidade dupla: com uma rede de hub tradicional, a velocidade da rede era regida pelo dispositivo de rede mais lento conectado. Por exemplo, se você tivesse dispositivos de 10 Mbps e 100 Mbps conectados a uma rede, a velocidade da rede inteira seria de apenas 10 Mbps. Os hubs de velocidade dupla resolvem o problema atuando como uma ponte entre os dois dispositivos de velocidade diferentes.

Os hubs são usados para pequenas redes ad-hoc com alguns dispositivos, mas raramente são usados em nível empresarial.

Comutador

Uma opção combina a funcionalidade de uma ponte e um hub. Ela segmenta redes e pode interpretar e filtrar dados de pacote para enviá-los diretamente a um dispositivo de rede anexado. Os comutadores usam o endereço MAC do dispositivo de rede para decidir o destino do pacote de dados. Um comutador opera em modo full duplex, o que significa que ele pode enviar e receber dados de dispositivos de rede ao mesmo tempo.

Recursos

Os comutadores modernos baseados em Ethernet oferecem mais funcionalidade e recursos do que um hub Ethernet.

• Um comutador Ethernet pode ajustar a velocidade de conexão de um pacote de entrada para corresponder à velocidade da conexão da rede de destino.
• Atualmente, muitos comutadores dão suporte a PoE (Power over Ethernet). Um sistema PoE permite que dispositivos de rede como telefones VoIP (chamada de voz por IP) obtenham energia do comutador sem a necessidade de uma fonte de alimentação separada.
• Outros módulos podem ser anexados ao comutador para habilitar funções como espelhamento de porta, farejadores de pacotes e sistemas de detecção de intrusões.

Tipos de comutador Ethernet

Os dois tipos diferentes de comutador são não gerenciado e gerenciado.

Não gerenciado

Esse tipo de comutador não tem capacidade de configuração e foi projetado para ambientes de pequenas empresas/home offices. A comutação de pacotes ocorre automaticamente.

Gerenciado

Esse tipo de opção oferece meios de ajustar a configuração, o comportamento e a operação do comutador. O acesso à configuração do comutador ocorre por meio de uma CLI (interface de linha de comando) que usa Telnet ou SSH (Secure Shell), Console Remoto ou uma interface da Web.

Veja uma lista das opções mais comuns disponíveis para configuração de um comutador gerenciado. Observe que cada fabricante de comutador pode oferecer opções de configuração diferentes.

• Qualidade de Serviço: gerencie o tráfego de LAN para que os sistemas críticos tenham prioridade mais alta. Um exemplo são os pacotes de dados de voz, que precisam ser entregues rapidamente.
• LANs virtuais: crie grupos lógicos de dispositivos em sua LAN virtual. O tráfego em uma LAN virtual não atravessa para outra LAN virtual. Esse grupo lógico de dispositivos pode aprimorar a segurança e o desempenho da rede.
• STP (Spanning Tree Protocol): aumente a resiliência de sua rede definindo rotas de rede alternativas para o caso de falha de um cabo ou dispositivo.
• Espelhamento de porta: use com um analisador de rede para diagnosticar problemas e falhas de rede. Durante a configuração, o comutador exporta uma cópia do tráfego de rede para uma porta.
• Limitação da taxa de largura de banda: permita o controle fino da largura de banda usada por portas específicas, como largura de banda alta para portas que trabalham com banco de dados ou VoIP e larguras de banda menores para email.
• Filtragem de endereço MAC: permita controlar quais dispositivos de rede podem ser usados ou ter acesso pelo comutador.
• Cliente SNMP: configure e ajuste o SNMP com suas ferramentas de monitoramento de rede.

Há dois subtipos de comutadores gerenciados:

• Inteligente: um comutador inteligente é uma opção intermediária entre um comutador não gerenciado e um gerenciado. Ele tende a oferecer apenas uma interface baseada na Web para gerenciar a configuração. As opções disponíveis são LANs virtuais, espelhamento de porta e limitação de taxa de largura de banda.
• Enterprise: o serviço de comutador totalmente gerenciado descrito acima.

Roteador

Roteadores vinculam redes a endereços com diferentes alcances. Eles podem interpretar e filtrar pacotes de dados e encaminhá-los para a rede correta. Os roteadores usam as informações de endereço IP do dispositivo de rede para rotear o pacote de dados para seu destino. Atualmente, a maioria dos roteadores pode detectar problemas com o tráfego de dados que flui para qualquer rede conectada e rotear ou redefinir o roteamento dos dados para contornar o problema. Um roteador também é chamado de gateway. Quando configura dispositivos de rede, geralmente você usa um endereço IP de gateway padrão.

Interconectividade

Os roteadores em uma rede interconectada mantêm uma tabela de roteamento que lista a rota preferencial entre cada uma das redes. O roteador atua como o início da autoridade para todos os dispositivos de rede que se encontram em sua rede. As informações de roteamento são compartilhadas entre os roteadores usando um protocolo de roteamento, como o BGP (Border Gateway Protocol).

Tipos

A maioria dos roteadores usa o BGP para compartilhar informações de roteamento. O tipo das informações compartilhadas depende do uso do roteador e das funções usadas.

Há várias classificações ou tipos diferentes de roteadores disponíveis para atender a diferentes necessidades de rede.

• Roteadores de acesso: normalmente usados em ambientes residenciais ou em escritórios pequenos, esses roteadores tendem a ser dispositivos de baixo custo que atendem a necessidades de roteamento simples.
• Roteadores de distribuição: esses roteadores compilam dados de roteamento de tráfego de vários roteadores. Os roteadores de distribuição vêm com capacidade de processamento e memória mais significativa. Esse tipo de roteador tem a finalidade de manter enormes quantidades de informações de roteamento. Eles costumam ser usados para gerenciar e controlar a qualidade do serviço em uma WAN.
• Roteadores de borda: um roteador de borda opera no limite entre a sua rede e outras redes, por exemplo, a rede local e a Internet. Eles atuam como gateways para filtrar o tráfego e roteá-lo internamente ou encaminhá-lo com base no cabeçalho do pacote. Um roteador de borda geralmente tem controle de acesso ou firewalls para aprimorar a segurança. Ele também pode manipular serviços DHCP e DNS.
• Roteadores de núcleo: às vezes chamados de roteadores empresariais, são projetados para larguras de banda maiores. São usados para conectar diferentes prédios ou locais geográficos. Os roteadores de núcleo tendem a ter menos recursos do que os roteadores de borda, pois seu foco principal é minimizar a perda de pacotes e impedir congestionamentos. Eles tendem a fazer encaminhamento de pacotes para roteadores de borda.

Roteador sem fio

Esse dispositivo de rede fornece todos os recursos de roteamento de um roteador de acesso normal, mas também oferece funções de ponto de acesso sem fio. Um roteador sem fio ou ponto de acesso sem fio tem a finalidade de fornecer uma conexão sem fio à sua rede. Qualquer provisão para acessar a Internet ou outras redes é tratada por um roteador de borda associado à rede. Um roteador sem fio permite criar um tipo diferente de rede chamado de rede local sem fio.

Um roteador sem fio não deve ser confundido com um modem sem fio. Um modem sem fio é o que você recebe do seu ISP para a casa ou o escritório e é o dispositivo que converte o sinal do ISP em um sinal que pode ser usado em uma rede de computador. Os modems sem fio normalmente são combinados com roteadores para que você possa criar uma rede doméstica ou comercial privada.