Tipos de dispositivos de rede a utilizar quando criar uma rede

Uma rede não pode existir a menos que cada um dos dispositivos possa se comunicar uns com os outros. Este facto aplica-se quer se trate da rede da sua organização ou de redes mais extensas, como a Web. Todas as redes são criadas com base nos mesmos princípios.

Nesta unidade, você aprende sobre o termo padrões de rede e explora o hardware que forma a espinha dorsal de qualquer rede.

Normas de rede

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

Hoje, existem centenas de milhares de fornecedores de hardware. No entanto, toda a sua tecnologia integra-se perfeitamente com o seu computador ou rede com o mínimo esforço. As normas de rede fornecem uma estrutura que permite a interoperabilidade entre dispositivos.

As normas de rede melhoram a interoperabilidade de diferentes dispositivos de rede e fornecem retrocompatibilidade entre revisões de produtos e fornecedores diferentes. Os organismos oficiais que publicam normas regulamentadas são a União Internacional de Telecomunicações (UIT), o American National Standards Institute (ANSI) e o Instituto de Engenheiros Eletricistas e Eletrônicos (IEEE).

Seria impossível criar redes e ligar dispositivos de rede de forma fiável sem normas de rede.

A família de padrões 802

A especificação 802 abrange todos os padrões de redes físicas para Ethernet e sem fios. A seguinte tabela ilustra alguns dos padrões mais comuns.

Infraestrutura de rede

Existem diversos dispositivos em conformidade com os padrões de rede que constituem a estrutura das suas redes. Consoante o tamanho da rede, poderá utilizar vários destes dispositivos para estabelecer a base da sua rede. Esses dispositivos são:

• Repetidores
• Centros
• Pontes
• Comutadores
• Roteadores

Quase todos estes dispositivos dependem de um endereço MAC (controlo de acesso a suportes de dados) ou IP (protocolo IP) para entregar dados na rede.

O que é um endereço MAC (controlo de acesso a suportes de dados)?

O endereço MAC (controlo de acesso a suportes de dados) é um identificador exclusivo atribuído a todos os dispositivos ligados à rede aquando do fabrico. Ele pode ser referido como o endereço gravado, o endereço de hardware Ethernet ou um endereço físico.

O endereço MAC tem uma composição padrão de seis números hexadecimais, separados por dois pontos ou hífen. Os três primeiros números do endereço MAC definem o identificador organizacionalmente exclusivo (OUI) do fabricante, e os três números restantes identificam exclusivamente o dispositivo. Por exemplo, se o endereço MAC for AA-6A-BA-2B-68-C1, então o OUI é AA-6A-BA e o ID do dispositivo é 2B-68-C1.

Repetidor

Um repetidor é um dispositivo de duas portas que repete sinais de rede. Os repetidores são utilizados quando os dispositivos de rede se encontram a alguma distância uns dos outros. O repetidor não modifica nem interpreta pacotes de dados antes de os reenviar, nem amplifica o sinal. Regenera, sim, o pacote de dados com a intensidade original, bit a bit.

Ponte

Uma bridge divide uma rede em segmentos de rede e pode filtrar e reencaminhar pacotes de dados entre estes segmentos. As pontes usam o endereço MAC do dispositivo de rede para determinar o destino do pacote de dados. Normalmente, utilizamos uma bridge para melhorar o desempenho da rede ao reduzir o tráfego de rede desnecessário em segmentos de rede.

Núcleo

Um hub atua como um repetidor de múltiplas portas numa rede. Os hubs são usados para conectar mais de um dispositivo e estruturar o layout de uma rede. Por exemplo, você pode cascata hubs para criar ramificações de rede ou usar como um ponto de extremidade para criar um layout em estrela com vários dispositivos do tipo usuário. Os hubs contêm múltiplas portas que atuam como uma ligação Ethernet de entrada/saída entre o hub e um dispositivo de rede. Um hub só pode funcionar a uma velocidade, que é a velocidade do dispositivo mais lento na rede. Ele não interpreta nem filtra pacotes de dados e envia cópias de cada pacote de dados para todos os dispositivos conectados.

Tipos de hubs

• Fast Ethernet: Este hub é usado para redes de 100 Mbps e vem como hubs do tipo Classe I e Classe II. A principal diferença entre os dois é a quantidade de atraso na transmissão de dados. Um hub de Classe I provoca um atraso de sinal de, no máximo, 140 bits. Um hub de Classe II, por sua vez, tem um atraso de, no máximo, 96 bits. O atraso permite a transcodificação de dados entre tipos de base diferentes. Apenas podem ser utilizados dois hubs de Classe II numa rede baseada em hubs. Os hubs de Classe II aumentam a probabilidade de colisões de pacotes devido às velocidades mais altas.
• Velocidade dupla: Com uma rede de hub tradicional, o dispositivo conectado mais lento controla a velocidade da rede. Por exemplo, se tivesse dispositivos de 10 Mbps e 100 Mbps ligados a uma rede, a velocidade de toda a rede seria de apenas 10 Mbps. Os hubs de velocidade dupla resolvem o problema ao servir de ponte entre dois dispositivos com velocidades diferentes.

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

Alternar

Um comutador combina a funcionalidade de uma bridge e um hub. Segmenta redes e pode interpretar e filtrar dados de pacotes para os enviar diretamente para um dispositivo de rede ligado. Os switches usam o endereço MAC do dispositivo de rede para determinar o destino do pacote de dados. Os comutadores funcionam em modo full duplex, o que significa que podem enviar e receber dados de e para dispositivos de rede em simultâneo.

Funcionalidades

Os comutadores modernos baseados em Ethernet proporcionam mais funcionalidade e capacidades do que um hub Ethernet.

• Um comutador Ethernet pode ajustar a velocidade de ligação de um pacote de entrada para corresponder à velocidade de conexão da rede de destino.
• Atualmente, muitos comutadores suportam Power over Ethernet (PoE). O PoE permite que determinados dispositivos de rede, como telefones VoIP (Voz sobre IP), obtenham energia do switch sem a necessidade de uma fonte de alimentação separada.
• Outros módulos podem ser conectados ao switch para habilitar funções como espelhamento de portas, sniffers de pacotes e sistemas de deteção de intrusão.

Tipos de comutadores Ethernet

Os dois tipos distintos de switch são não geridos e geridos.

Não Gerido

Este tipo de switch não tem capacidade de configuração e é projetado para ambientes de pequeno escritório ou home office. A comutação de pacotes ocorre automaticamente.

Não gerido

Esse tipo de comutador permite ajustar a configuração, o comportamento e o funcionamento do comutador. O acesso à configuração do switch é feito por meio de uma interface de linha de comando (CLI) que usa Telnet ou Secure Shell (SSH), Console Remoto ou uma interface Web.

Eis uma lista das opções mais comuns disponíveis para configurar num comutador gerido. Lembre-se de que os fabricantes de comutadores poderão oferecer diferentes opções de configuração.

Existem dois subtipos de switches gerenciados:

• Inteligente: um switch inteligente é um ponto intermediário entre um switch não gerenciado e um gerenciado. Costuma proporcionar apenas uma interface baseada na Web para gerir a configuração. As opções disponíveis são LANs virtuais, espelhamento de porta e limitação de taxa de largura de banda.
• Enterprise: O serviço de switch totalmente gerenciado descrito anteriormente.

Roteador

Os routers ligam redes com diferentes intervalos de endereços. Podem interpretar e filtrar pacotes de dados e, em seguida, reencaminhá-los para a rede correta. Os routers utilizam as informações do endereço IP do dispositivo de rede para encaminhar o pacote de dados para o seu destino. A maioria dos routers consegue agora detetar problemas com o tráfego de dados que flui para qualquer rede ligada e encaminhá-lo ou reencaminhá-lo para contornar o problema. Um router também é denominado gateway. Quando você configura dispositivos de rede, geralmente os configura com um endereço IP de gateway padrão.

Interconectividade

Os routers numa rede interligada mantêm uma tabela de encaminhamento que lista a rota preferencial entre cada uma das redes. O router atua como o início de autoridade para todos os dispositivos de rede na respetiva rede. As informações de encaminhamento são partilhadas entre routers através de um protocolo de encaminhamento como o Protocolo BGP (Border Gateway Protocol).

Tipos

A maioria dos roteadores usa o BGP para compartilhar informações de roteamento. O tipo de informações partilhadas depende da utilização do router e das funções que o router utiliza.

Há várias classificações distintas ou tipos de routers disponíveis para satisfazer as diferentes necessidades de rede.

• Roteadores de acesso: Esses roteadores tendem a ser dispositivos de baixo custo com uma simples necessidade de roteamento e normalmente são usados em casa ou em pequenos escritórios satélites.
• Roteadores de distribuição: esses roteadores compilam dados de roteamento de tráfego de vários roteadores. Os routers de distribuição têm uma maior capacidade de processamento e uma memória mais significativa. Este tipo de roteador é projetado para armazenar grandes quantidades de informações de roteamento e é frequentemente usado para gerenciar e controlar a qualidade do serviço em uma WAN.
• Roteadores de borda: um roteador de borda opera no limite entre sua rede e outras redes, como sua rede local e a Internet. Atuam como gateways para filtrar e encaminhar o tráfego internamente ou para o reencaminharem consoante o cabeçalho de pacote. Os routers periféricos vêm geralmente equipados com controlo de acesso ou firewalls para melhorar a segurança. Também podem suportar serviços DHCP e DNS.
• Roteadores principais: às vezes chamados de roteadores corporativos, esses roteadores são projetados para larguras de banda mais altas. São utilizados para ligar diferentes edifícios ou locais geográficos. Os roteadores principais geralmente têm menos recursos do que os roteadores de borda porque seu foco principal é minimizar a perda de pacotes e evitar o congestionamento. Eles normalmente encaminham pacotes para roteadores de borda.

Router sem fios

Este dispositivo de rede proporciona todas as capacidades de encaminhamento de um router de acesso regular, mas também proporciona funções de ponto de acesso sem fios. Os routers sem fios, ou pontos de acesso sem fios, foram concebidos para proporcionar uma ligação sem fios à sua rede. Um roteador de borda associado à sua rede lida com qualquer disposição para acessar a Internet ou outras redes. Um router sem fios permite-lhe criar um tipo diferente de rede chamado rede local sem fios.

Um router sem fios não deve ser confundido com um modem sem fios. Um modem sem fios é o que recebe do seu ISP para a sua casa ou escritório. É o dispositivo que converte o sinal do ISP em um que é utilizável em uma rede de computadores. Os modems sem fios são normalmente combinados com routers para lhe permitir criar uma rede doméstica ou de escritório privada.

Opções do Azure

Há duas opções do Azure que podem ajudar a encaminhar e gerir o tráfego de rede.

Hub-and-spoke do Azure

A topologia de rede Hub-spoke no Azure é uma arquitetura de referência.

• Normalmente, o hub é uma rede virtual do Azure que atua como o ponto de ligação central entre a cloud e uma rede no local.
• Cada spoke também é uma rede virtual do Azure, conectada ao hub por meio de uma rede de pares.

As ligações entre a cloud e a rede no local podem ser efetuadas através de um gateway de VPN ou do Microsoft Azure ExpressRoute.

Azure ExpressRoute

Uma conexão de Rota Expressa é um circuito dedicado entre uma rede local e a nuvem que usa uma largura de banda maior do que uma conexão de gateway VPN normal. Um parceiro de conectividade hospeda um circuito de Rota Expressa e fornece uma conexão super-resiliente.