O que é um switch ou switch de lan e para que serve?

No mundo das redes, é sempre importante saber diferenciar os diferentes dispositivos que nos permitem criá-los e interconectar nossos equipamentos. Hoje, vamos aprender tudo sobre o que é um Switch. Também veremos as diferenças entre este e outros equipamentos, como roteadores, hubs ou até modems. Então, vamos começar!

Índice de conteúdo

O que é um comutador ou comutador de rede:

Vamos começar definindo o que é um switch, também chamado de switch LAN. É um dispositivo que nos permitirá interconectar os diferentes equipamentos e nós em uma rede, sempre com fio e isso será importante ter em mente. De fato, um Switch sempre interconecta dispositivos em uma rede local, você sabe, aquela que conhecemos como LAN.

Os switches operam na camada de link ou na camada 2 do modelo OSI (Open System Interconection), um modelo de referência usado para protocolos de rede e sua definição. A camada de enlace de dados é aquela entre a camada 1 ou física (meios de transporte e sinais) e a camada 3 ou a rede (roteamento e endereçamento lógico). Isso lida com o endereçamento físico dos pacotes que trafegam pela rede de acordo com o endereço MAC associado a cada dispositivo conectado a ela.

As especificações técnicas e operacionais dos comutadores são definidas no padrão IEEE 802.3 para padronização de rede Ethernet. Eles são um conjunto de padrões que basicamente determinam a velocidade com a qual a conexão de rede poderá funcionar. Entre eles, os padrões 802.3i (10BASET-T 10 Mbps), 802.3u (100BASE-T 100 Mbps), 802.3z / ab (1000BASE-T 1Gbps sobre fibra ou par trançado), etc. são bem conhecidos.

Atualmente, esses padrões são seguidos por todos esses dispositivos, que sempre usam uma topologia em estrela para conectar os nós, sendo a equipe principal o próprio Switch. Por meio de uma série de portas ou portas RJ45 ou SFP, os nós estão conectados.

O que um Switch pode e não pode fazer

É muito importante saber qual é a área de trabalho de um Switch, pois isso ajudará a saber como e onde conectá-lo e para o que foi projetado. E, claro, para diferenciá-los de outros dispositivos de rede.

Que pode fazer:

• Interconectar dispositivos em uma rede com fio Alterne e encaminhe pacotes da origem ao destino usando sua tabela de endereços MAC em escala de rede e como um link para o servidor de endereços IP, que pode ser um roteador ou computador host

O que você não pode fazer:

• Ele não é capaz de nos fornecer conectividade com outras redes que estão fora de sua máscara de sub-rede. Consequentemente, ele não é capaz de fornecer conexão à Internet.

Veremos que existem comutadores que, graças a um firmware ou pequeno sistema operacional, são capazes de fazer ainda mais coisas que excedem as funções para as quais foram projetados.

Características e elementos

Podemos encontrar comutadores de praticamente qualquer tamanho em termos de portas, mas eles são a chave para a criação de complexos centros de processamento de dados, com equipamentos e gabinetes com centenas de portas.

Portas e velocidade

A operação de um switch é realizada através de portas de rede, que permitem a interconexão dos diferentes nós na rede interna. O número é o que determinará sua capacidade e potência, bem como sua velocidade. O mais normal será encontrá-los entre 4 e 20 portas, mas há muitos mais orientados para as empresas. Pode ter:

• RJ45: porta própria para cabos de par trançado, os cabos UTP de 4 pares trançados típicos para LAN trabalhando a 10/100/1000/10000 Mbps

• SC: porta de fibra óptica para links de alta velocidade a 1/10 Gbps.

• Portas SFP ou GBIC: são chamadas de portas modulares porque não possuem um conector específico, mas sim um orifício para inserir o conector com o tipo de porta que queremos. Pode ser um GBIC (Gigabit Interface Converter) normalmente com portas RJ45 integradas ou o SFP / SFP + (Small Form-Factor Pluggable), uma porta menor com fibra óptica RJ45 ou 10 Gbps.

• Portas combinadas: elas não são um tipo de porta como tal, mas uma maneira de fornecer ao Switch uma variedade maior de portas. Eles geralmente vêm em painéis de 2 RJ45 + 2 SFP ou 4 + 4, onde podemos usar um ou outro, mas nunca os dois ao mesmo tempo porque compartilham um barramento.

A velocidade é definida pelas diferentes versões do padrão 802.3 que vimos no início. Atualmente, encontramos switches que podem fornecer 10 Mbps, 100 Mbps, 1 Gbps e 10 Gbps.

Métodos de comutação de um comutador

Switch é o nome em espanhol de um Switch, achamos claro, esse nome se refere à sua operação no padrão Ethernet. Isso se baseia na transmissão de dados na LAN através de quadros que transportam os dados com um cabeçalho que permite que o remetente e o destinatário sejam identificados usando o endereço MAC. Tenha cuidado, estamos falando de endereço MAC, não de endereço IP, ele funciona em outra camada OSI. Existem dois métodos de comunicação em redes:

• Half Duplex: nessa conexão, os dados trafegam em uma direção ou na outra, mas nunca em direção a ambas ao mesmo tempo, por exemplo, um Walkie Talkie Full Duplex: é aquele que usa os canais de envio e recebimento simultaneamente, por exemplo, um telefone.

Um elemento muito importante que determina a capacidade de comutação de um comutador são os buffers, elementos de memória que servem para armazenar os quadros que devem ser encaminhados para o nó correspondente. Esses buffers executam a função de cache, especialmente importante para conectar dois nós com portas em velocidades diferentes, a fim de reduzir o efeito de gargalo.

Existem várias técnicas de comutação em um switch:

• Armazenamento e encaminhamento de corte Adaptativo de corte

(armazenar e encaminhar)

Neste primeiro método, o switch armazena todo o quadro de dados no buffer após o recebimento. Isso é feito para detectar possíveis erros e, obviamente, para analisar a origem e o destino. Depois disso, ele será enviado ao destinatário.

Esse método é sempre usado em comutadores com portas de velocidade diferentes, embora tenhamos em mente que sempre haverá um pequeno atraso ou atraso no envio ao usar esse método.

(encaminhamento direto)

Nesse caso, o quadro não é completamente armazenado em buffer, mas apenas seu cabeçalho é lido para conhecer o MAC de origem e destino e, em seguida, é encaminhado.

É uma técnica mais rápida que a anterior, mas não fornece controle de erros em quadros danificados. Além disso, todas as portas do dispositivo devem funcionar na mesma velocidade.

(encaminhamento direto adaptável)

Não é um método novo, mas a capacidade do comutador de escolher entre os dois métodos anteriores. Por exemplo, quando o Switch detecta que muitos pacotes com falha e perda estão chegando, ele alterna automaticamente para armazenamento e encaminhamento, enquanto que se as portas tiverem a mesma velocidade, usará o encaminhamento direto.

Trabalhando com Jumbo Frames

Quando vamos comprar um Switch, é comum que em suas especificações eles falem sobre os frames Jumbo, se a equipe puder trabalhar com eles.

Já dissemos que um Switch trabalha com quadros Ethernet, que têm um tamanho padrão de 1500 bytes. Mas é possível aumentá-los, até 9000 bytes, chamados Jumbo Frames. Estes não se enquadram no padrão 802.3.

Esses quadros são usados ​​para trabalhar com grandes volumes de informações, tornando a transferência de dados mais eficiente rapidamente, embora acrescente latência à conexão devido ao fato de que ele precisa processar mais informações. Por esse motivo, os Jumbo Frames são usados ​​com switches bastante poderosos.

Tipos de comutadores

Precisamos apenas ver os tipos de Switch que encontramos no mercado, que serão orientados para determinadas tarefas, dependendo de sua capacidade, portas e outros padrões que eles implementarem.

Alterna incontrolável e gerenciável ou nível 3/4

Em geral, os comutadores não possuem capacidade de gerenciamento, pelo menos nos modelos mais básicos. Eles funcionam no padrão 802.3u, que indica que um switch deve ter capacidade de negociação automática. Sem a necessidade da intervenção de uma pessoa, o cliente e o comutador “decidem” como serão os parâmetros de comutação. Esses seriam os switches não gerenciados.

Porém, com o tempo, o hardware percorreu um longo caminho, reduzindo o tamanho, aumentando a potência e dando mais inteligência a esses dispositivos. Não é incomum ver switches com processadores de 4 núcleos e RAM de 512 MB ou mais. Mas o mais importante é que eles possuem um firmware que pode ser acessado no navegador ou em alguma porta dedicada, para modificar seus parâmetros. Estes são os comutadores gerenciados.

Essa capacidade é necessária ou, pelo menos, opcional para os computadores que, além da comutação, também oferecem a capacidade de criar redes VPN, espelhamento de porta (monitoramento de porta ou entroncamento de porta (agregação de link)). Esses comutadores também são chamados de comutadores de nível 3. quando eles são capazes de executar funções de roteamento IP, ou seja, trabalhar na camada 3 do modelo OSI, por exemplo, para criar uma VPN. Se adicionarmos controle de porta lógica a isso, falaremos sobre um switch de nível 3 / 4)

Interruptor PoE

PoE (não confunda com PPPoE) significa Power Over Ethernet ou Power over Ethernet. É uma tecnologia que pode muito bem ser semelhante à USB ou Thunderbolt que todos conhecemos, pois além de permitir o envio de dados para o switch do cliente, ela também fornece energia. Isso é feito diretamente sobre o cabo UTP. É baseado em padrões:

• IEEE 802.3af: PoE com potência de até 15, 4W IEEE 802.3at: PoE +: aumenta a capacidade de até 30W 3bt: o uPoE atinge 51W ou 71W

A capacidade de energia é extremamente útil para conectar pontos de acesso Wi-Fi, câmeras de vigilância IP ou telefones VoIP. É assim que a maioria das câmeras em estabelecimentos públicos é alimentada.

Switches de desktop, borda e tronco

Os comutadores de desktop são os mais básicos de todos, que quase nunca serão gerenciados, uma vez que visam simplesmente expandir nossa rede doméstica sem grandes complicações. Eles oferecem entre 4 e 8 portas, a 100 Mbps com funcionalidade half-duplex e full-duplex. Na verdade, a maioria dos roteadores já integra pelo menos 4 ou 5 portas com essas características.

O segundo grupo são os comutadores de perímetro, eles têm um número maior de portas, que podem facilmente chegar a 24 ou até 48 portas. Eles são usados ​​para criar pequenas sub-redes orientadas para salas de computadores de centros educacionais, laboratórios, escritórios, etc. Sua conexão geralmente é de 1 Gbps.

Os switches de tronco, além de oferecer mais portas, serão gerenciáveis ​​e oferecerão as funções OSI Layer 2 e 3 para lidar com comutação e roteamento de pacotes. Se também adicionarmos modularidade através de gabinetes de rack, poderíamos ter várias centenas de portas trabalhando em 1 Gbps ou até 10 Gbps para data centers.

Diferenças entre um Switch e um HUB

Depois de ver em detalhes o que é um Switch, ele deve ser diferenciado dos dispositivos de rede relacionados a ele.

O primeiro e mais óbvio é o Hub ou hub, um dispositivo que pode ser considerado o antecessor do Switch. Assim, possui um painel com um certo número de portas para interconectar os diferentes nós no conectado.

A grande diferença é que o Hub não consegue distinguir se as informações que passam por ele são direcionadas para um computador ou outro. Este dispositivo está limitado a receber as informações e repeti-las para todas as suas portas, independentemente do que você conectou a elas, que chamamos de transmissão.

Diferenças entre switch, roteador e modem

A próxima diferenciação que devemos fazer é a do switch com os roteadores e o modem, e isso será fácil, contando com os níveis OSI.

Sabemos que o Switch funciona naturalmente na camada 2 do modelo, a camada de enlace de dados, pois, através de sua tabela MAC, ele é capaz de enviar pacotes ao host de destino. Embora seja verdade que existem computadores que também podem funcionar nas camadas 3 e 4, graças ao seu firmware.

Por outro lado, um modem funciona apenas na camada 1 ou físico, é dedicado apenas à conversão e tradução dos sinais que chegam da rede. Por exemplo, analógico em digital, sem fio em elétrico e óptico em elétrico.

Finalmente, o roteador é um dispositivo que funciona principalmente na camada 3, a camada de rede, uma vez que é responsável pelo roteamento e transferência de pacotes da rede pública para a rede interna criada por ele. Mas é claro que os roteadores de hoje são muito completos e também incluem a função do Switch com várias portas e até funções da camada 4 e 7, graças à criação de VPN ou serviços de dados compartilhados.

Conclusões sobre switches

Atualmente, quase nenhum de nós precisa de um Switch para conectar nossos equipamentos à rede, pois os roteadores de hoje têm até 8 portas para isso e Wi-Fi. No entanto, eles são e continuarão a ser usados ​​indiscutivelmente em data centers, centros educacionais e muito mais.

A grande evolução que esses dispositivos tiveram graças ao aumento da potência do hardware e à complexidade do firmware, os tornam verdadeiros computadores quase no nível dos roteadores.

Deixamos você agora com alguns artigos sobre redes:

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