Metas
O objetivo deste artigo é:
- Apresentar os principais dispositivos de interconexão em redes de computadores, essenciais para a comunicação e funcionamento das redes.
- Explorar o funcionamento de cada dispositivo e identificar as melhores situações para utilizá-los.
Dispositivos de Interconexão e Suas Funções
Para que uma rede de computadores funcione de forma integrada e eficaz, é fundamental que ela conte com dispositivos de interconexão. Esses elementos desempenham papéis distintos, atuando em diferentes camadas do modelo OSI. Abaixo, destacamos cada um desses dispositivos e as funções que desempenham.
1. Repetidores (Camada Física)
Os repetidores operam na Camada Física do modelo OSI e têm como função:
- Amplificar e retransmitir sinais elétricos entre segmentos de cabos, preservando a integridade dos dados.
- Estender o alcance de uma rede ao regenerar sinais, corrigindo problemas de distorção, ruído e atenuação.
- Permitir que os dados trafeguem por longas distâncias com melhor qualidade.
É importante lembrar que um repetidor gera um pequeno atraso na rede, e o número de repetidores permitidos em uma rede é limitado a dois. Em redes de topologia barramento, deve-se evitar caminhos fechados, pois isso pode causar a retransmissão infinita dos sinais.
2. Centro
O Hub opera também na Camada Física e funciona como um ponto central de conexão para dispositivos em uma rede local. Existem dois tipos de hubs:
- Passivos: Não possuem alimentação e funcionam apenas como um ponto de conexão de fiação.
- Ativos: Possuem alimentação e amplificam o sinal para distribuir com maior força e alcance.
Hubs são comumente usados em pequenas redes para interconectar dispositivos e permitir a comunicação entre eles.
3. Pontes (Bridges)
As pontes operam na Camada de Enlace e têm a função de:
- Armazenar e retransmitir quadros entre redes locais, conectando redes fisicamente distintas.
- Filtrar o tráfego, limitando as colisões e permitindo uma comunicação mais eficiente.
- Manter uma tabela de endereços, associando dispositivos e redes de destino, com base no endereço MAC.
As pontes dividem a rede em domínios de colisão independentes, melhorando o desempenho e filtrando o tráfego que não precisa atravessar toda a rede.
4. Interruptores
Os Switches operam também na Camada de Enlace e são responsáveis por:
- Comutar quadros entre dispositivos de uma rede, permitindo que diferentes dispositivos se comuniquem simultaneamente.
- Dividir a rede em segmentos, reduzindo o tráfego e as colisões.
Existem dois tipos principais de switches:
- Cut-Through: Examina apenas o endereço MAC, o que resulta em baixa latência.
- Store-and-Forward: Armazena todo o quadro, verifica a integridade e retransmite.
Os switches são amplamente utilizados em redes modernas devido à sua eficiência e à capacidade de suportar várias interfaces e protocolos.
5. Roteadores
Os Roteadores atuam na Camada de Rede e são fundamentais para:
- Transmitir pacotes de dados entre diferentes redes, filtrando o tráfego com base no endereço IP.
- Criar e manter tabelas de roteamento para determinar o melhor caminho para os pacotes.
- Conectar redes com diferentes tecnologias, sendo essenciais em conexões WAN.
Esses dispositivos são críticos para a comunicação entre redes locais e para a criação de redes maiores e mais complexas.
6. Portais
Os Gateways são dispositivos de interconexão que atuam em diversas camadas do modelo OSI e são conhecidos por:
- Compatibilizar redes com diferentes protocolos e arquiteturas, convertendo pacotes para que possam ser transmitidos.
- Implementar duas pilhas de protocolos (como OSI e uma arquitetura proprietária) para realizar a interconexão.
Os gateways são mais complexos e costumam ser usados em cenários onde é necessário traduzir dados entre redes heterogêneas, desempenhando uma função importante na interconexão global.
Domínios de Colisão e Broadcast
Para entender melhor a função dos dispositivos de interconexão, é importante compreender dois conceitos-chave:
- Domínio de Colisão: Segmento de uma rede física onde dois dispositivos podem provocar colisões ao transmitirem simultaneamente. Em redes modernas, os switches ajudam a reduzir esses domínios ao segmentar a rede.
- Domínio de Broadcast: Segmento onde as mensagens de broadcast (envio para todos os dispositivos) podem ser enviadas e recebidas por todos os dispositivos. Os roteadores limitam esses domínios ao segmentar as redes.
Diferença entre Camada de Rede e Camada de Enlace
Em uma rede, os domínios de broadcast podem atuar em duas camadas diferentes:
- Camada de Rede: Identificado pelo endereço IP de broadcast (ex.: 255.255.255.255).
- Camada de Enlace: Identificado pelo endereço MAC de broadcast (ex.: FF:FF:FF:FF:FF
).
Esses conceitos ajudam a determinar quais dispositivos podem comunicar-se diretamente e quais precisam da mediação de um roteador ou outro elemento de interconexão.
Classificação de Switches
Os switches podem ser classificados com base em como operam e transmitem quadros entre dispositivos:
- Cut-Through: Examina rapidamente o endereço MAC e encaminha o quadro antes de recebê-lo completamente, o que reduz a latência.
- Store-and-Forward: Armazena o quadro completo, verifica erros e retransmite. Esse tipo é mais seguro, pois evita a transmissão de quadros corrompidos.
Conclusão
Conhecer e entender os dispositivos de interconexão é essencial para quem deseja projetar, gerenciar ou otimizar redes de computadores. Cada dispositivo desempenha um papel específico e deve ser utilizado na situação apropriada para garantir uma comunicação eficiente e estável.