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 entre si. 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 aprende sobre o termo padrões de rede e explora o hardware que forma o alicerce de qualquer rede.
Padrões 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.
Atualmente, existem centenas de milhares de fornecedores de hardware. No entanto, toda a tecnologia deles se integra perfeitamente ao seu computador ou rede com o 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 oficiais que publicam padrões regulamentados são a União Internacional de Telecomunicações (UIT), o Instituto Nacional Americano de Padrões (ANSI) e o Instituto de Engenheiros Eletricistas e Eletrônicos (IEEE).
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.
| 802 | Visão geral | Noções básicas dos conceitos de rede física e lógica |
|---|---|---|
| 802.1 | Ponte | Ponte e gerenciamento de LAN/MAN das subcamadas inferiores da camada 2 do OSI |
| 802.2 | Logical Link | Comumente conhecido como a especificação LLC (controle de link lógico) |
| 802.3 | Ethernet | Fornece uma rede assíncrona usando o protocolo CSMA/CD (detecção de transmissão, acessos múltiplos com detecção de colisão) com cabo coaxial, cabo de cobre de par trançado e mídia de fibra |
| 802.5 | Token Ring | O padrão de passagem de token para cabos de cobre blindados e de par trançado |
| 802.11 | Wi-Fi | Especificação de MAC (controle de acesso à mídia) e PHY (camada física) para WLAN (rede local sem fio) |
| 802.11a | Wi-Fi | Especifica uma PHY que opera a 5 GHz |
| 802.11b | Wi-Fi | Aprimora o 802.11, adiciona modos com taxas de dados mais altas |
| 802.11d | Wi-Fi | Aprimora o 802.11a/b, permite roaming global |
| 802.11e | Wi-Fi | Aprimora o 802.11, adiciona recursos de QoS (Qualidade de Serviço) |
| 802.11g | Wi-Fi | Estende a taxa máxima de dados da WLAN |
| 802.11 h | Wi-Fi | Aprimora o 802.11a e agora resolve problemas de interferência |
| 802.11i | Wi-Fi | Aprimora o 802.11, adiciona segurança para aplicativos de WLAN |
| 802.11j | Wi-Fi | Aprimora o 802.11a para extensões normativas japonesas |
| 802.11n | Wi-Fi | Padrões de alta mais velocidade |
| 802.12 | Prioridade de demanda | Taxa de dados do Ethernet aumentada para 100 Mbps |
| 802.15 | Redes pessoais sem fio | Suporte para WPANs (redes pessoais sem fio) |
| 802.15.1 | Bluetooth | Tecnologia sem fio de curto alcance (10 m) |
| 802.15.3a | UWB | Vínculo UWB (banda ultralarga) com grande largura de banda e curto alcance |
| 802.15.4 | ZigBee | Redes de sensor sem fio de curto prazo |
| 802.16 | Redes metropolitanas sem fio | Cobre o acesso móvel e sem fio de banda larga em WMANs (redes metropolitanas sem fio) |
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. Pode ser referida como endereço gravado, 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, então o OUI será AA-6A-BA e a ID do dispositivo será 2B-68-C1.
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 determinar 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 para estruturar o layout de uma rede. Por exemplo, você pode encadear hubs para criar ramificações de rede, ou usá-los como um ponto de extremidade para criar um layout em estrela com dispositivos de vários tipos de usuários. 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, o dispositivo anexado mais lento controla a velocidade da rede. 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 de poucos 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 determinar 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). O PoE permite que determinados dispositivos de rede, como telefones de voz sobre IP (VoIP), recebam energia do comutador sem precisar 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 pequenos escritórios ou escritórios domésticos. 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 é feito por meio de uma interface de linha de comando (CLI) que utiliza Telnet ou Secure Shell (SSH), Console Remoto ou uma interface 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.
| Opção de comutador | Descrição |
|---|---|
| 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. |
| Protocolo STP (STP) | 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 | Permite o controle preciso da largura de banda usada por portas específicas. Por exemplo, permitir uma largura de banda alta para portas que manipulam bancos de dados ou VoIP e larguras de banda menores para email etc. |
| Filtragem de endereços MAC | Controle por meio de quais dispositivos de rede obtêm 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 portas e limitação da 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 os configura com 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: Esses roteadores tendem a ser dispositivos de baixo custo com uma necessidade simples de roteamento e são normalmente usados em casa ou em pequenos escritórios satélites.
- 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 foi 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 a sua rede e outras redes, como 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 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. Normalmente, eles encaminham os pacotes para os 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. Um roteador de borda associado à sua rede cuida de qualquer provisão para acessar a Internet ou outras redes. 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 ISP para sua casa ou escritório. É o dispositivo que converte o sinal do ISP em um que pode ser usado em uma rede de computadores. Os modems sem fio geralmente são combinados com roteadores para permitir a criação de uma rede privada em casa ou no escritório.
Opções do Azure
Duas opções do Azure podem ajudar a rotear e gerenciar o tráfego de rede.
Hub-spoke do Azure
A topologia de rede hub-spoke no Azure é uma arquitetura de referência.
- O hub geralmente é uma rede virtual do Azure que atua como o ponto de conexão central entre a nuvem e uma rede local.
- Cada spoke também é uma rede virtual do Azure, conectada ao hub por meio de uma rede par.
As conexões entre a nuvem e a rede local podem ser feitas por meio de um gateway de VPN ou do Azure ExpressRoute.
Azure ExpressRoute
Uma conexão do ExpressRoute é um circuito dedicado entre a rede local e a nuvem que usa uma largura de banda maior do que uma conexão de gateway de VPN normal. Um parceiro de conectividade hospeda um circuito do ExpressRoute e fornece uma conexão extremamente resiliente.