Compreendendo a diferença: roteadores vs switches explicados

De uma perspectiva ampla de rede, entender os conceitos básicos de roteadores e switches pode ser particularmente útil. Cada equipamento contribui para a criação de uma rede, mas ambos são frequentemente confundidos um com o outro, por causa de seus propósitos, recursos e funções distintos. Isso pode impactar muito o planejamento e os ajustes que precisam ser feitos para uma rede corporativa (ou sua rede doméstica). Entender como roteadores e switches operam, bem como suas diferenças, agrega valor à otimização da comunicação, melhoria da segurança e conectividade em uma infinidade de dispositivos. O artigo a seguir tenta diferenciar entre roteadores e switches para que suas opções e escolhas possam ser feitas com uma visão mais clara das distinções e aplicações de cada dispositivo.

Qual é a diferença entre roteadores e switches?

Há uma distinção entre roteadores e switches em termos de suas funções em uma rede. Um roteador é usado para interconectar várias redes e encaminha pacotes de dados para seus respectivos endpoints. Um exemplo prático seria conectar uma rede local (LAN) à internet por meio de um roteador. Por outro lado, um switch funciona em uma única rede; ele recebe dados do computador e então os envia para impressoras e servidores. Roteadores e switches têm funções complementares. Os roteadores gerenciam o fluxo de dados vindos de fora da rede local e os switches são responsáveis ​​por organizar a troca de informações entre os dispositivos internos. Ambos os dispositivos são úteis ao construir uma rede devido ao valor que eles agregam à rede.

Principais funções dos roteadores em comparação aos switches

Funções do roteador:  

Conecta diferentes redes e roteia pacotes de dados para dentro e para fora das redes.  

Permite um local rede para comunicar com redes externas (a internet).  

Executa várias funções em segurança de rede, firewalls e filtragem de tráfego.  

Funções de comutação:  

Funciona em apenas uma rede local (LAN), controlando o fluxo de dados de e para os dispositivos conectados.  

Garante a comunicação por meio da comutação de pacotes de dados com base no endereço do dispositivo.  

Reduz o tráfego da rede de computadores ao dividir o congestionamento na região da LAN.

Como roteadores e switches se conectam em uma rede

A arquitetura das redes de computadores contemporâneas é baseada na colaboração de roteadores e switches para habilitar comunicações em uma rede local (LAN), bem como com a Internet. Tipos de dispositivos, incluindo impressoras e servidores, bem como computadores, podem ser encontrados em uma única empresa. É prática comum conectar esses dispositivos a uma rede usando switches. Cada dispositivo na rede recebe um identificador exclusivo conhecido como um número de controle de acesso à mídia (MAC). Os switches podem enviar pacotes de dados para o endereço MAC correto, o que também minimiza colisões e garante um desempenho de rede eficiente.

A responsabilidade do roteador é conectar a rede local (LAN) ao resto do mundo por meio da Internet, permitindo acesso ampliado a redes externas. Os roteadores também podem gerenciar o tráfego de dados dentro de uma rede e fora dela usando endereços de Protocolo de Internet (IP). Em uma configuração corporativa, por exemplo, os roteadores permitem a troca de dados entre diferentes filiais por meio do tráfego de Rede de Longa Distância (WAN).

Para obter uma distribuição de tráfego eficiente e promover a escalabilidade, roteadores e switches são frequentemente combinados em estruturas de rede hierárquicas. Roteadores de alta velocidade são conectados por núcleo switches e são responsáveis ​​por gerenciar o tráfego de backbone enquanto o acesso switches fornecem conectividade para dispositivos individuais. Essa abordagem multicamadas garante os requisitos estratégicos de arquitetura de largura de banda, atraso e redundância que são vitais para aplicativos críticos de negócios. VLSMs (Virtual Local Area Switched Networks) também melhoram ainda mais a segurança e o desempenho ao particionar o tráfego para outros propósitos de otimização. Tecnologias mais avançadas, como designs modernos de switches e roteadores, demonstraram contribuir para um aumento de até 35% na taxa de transferência em redes já congestionadas, destacando a importância desses componentes em infraestruturas de rede contemporâneas.

Explicação visual dos dois produtos de rede

1. Comuta

Na criação de uma Rede Local (LAN), os switches são ferramentas poderosas em relação à eficiência, dimensionamento, versatilidade e segurança. Cada switch funciona na Camada 2 ou Camada de Link de Dados do modelo OSI, o que significa que eles usam endereços MAC para determinar para qual dispositivo um pacote de dados deve ser encaminhado. Os switches de hoje são capazes de lidar com Ethernet multi-gigabit, como 10GbE, que é essencial para aplicativos como videoconferência, jogos online e até mesmo computação em nuvem. Há avanços nos switches da Camada 3 que têm recursos de roteamento que relatam redução significativa em gargalos de rede e melhor desempenho geral da rede. 

Além disso, switches gerenciados vêm com controle de QoS (Quality of Service), espelhamento de porta e análises que permitem controle completo sobre o tráfego de rede. Por exemplo, QoS permite marcar certos pacotes como alta prioridade, o que resulta em menos atraso para aplicativos como VoIP. Pesquisas indicam que isso provavelmente reduz o tempo de inatividade em 25% relatado em switches que não usam recursos gerenciados em comparação com aqueles que usam. 

2. Roteadores 

Os roteadores desempenham a importante função de habilitar pacotes de dados a serem enviados para outras redes. Os roteadores operam mais comumente e principalmente na Camada 3 (camada de rede) do modelo OSI. Eles permitem que as LANs se comuniquem com a Wide Areas Network (WAN) externa. Os roteadores modernos têm sido notados por oferecer recursos avançados, como suporte de protocolo para Multiprotocol Label Switching (MPLS) ou Border Gateway Protocol (BGP), que simplifica e melhora a escalabilidade do roteamento em redes empresariais.

Novas informações indicam que o uso de roteadores de banda dupla e banda tripla que utilizam bandas de frequência de 2.4 GHz e 5 GHz podem aumentar a taxa de transferência da rede sem fio em até 40%. Esses aumentos permitem que usos de alta largura de banda e dispositivos localizados mais distantes do ponto de acesso recebam desempenho ideal. Além disso, tecnologias mais avançadas como MU-MIMO (Multi-User, Multiple Input, Multiple Output) ajudam os roteadores a gerenciar múltiplas conexões de forma mais eficiente, o que é benéfico para muitos dispositivos inteligentes encontrados em casas e escritórios modernos.

Análise comparativa

Em uma determinada rede, switches e roteadores são chamados de dispositivos complementares, com os primeiros lidando com switches focando em intranet-working enquanto roteadores lidam com inter-networking. Enquanto um switch aumenta a taxa de transferência de dados local dentro da rede, um roteador permite a seleção do caminho de dados mais apropriado em várias redes, tanto local quanto globalmente. Portanto, integrar recursos sofisticados de ambos os dispositivos resultará em uma solução de rede de alto desempenho confiável de nível empresarial, criada para empresas e consumidores individuais.

Como roteadores e switches funcionam juntos?

Funções de rede e pontos de conexão

Roteadores e switches trabalham juntos para uma comunicação de rede eficiente. Cada dispositivo executa uma tarefa separada em combinação com outros para melhorar o desempenho geral. Os roteadores operam na Camada 2 (Camada de Link de Dados) do modelo OSI e devem retransmitir quadros de dados dentro de uma determinada rede local. Eles encontram os endereços MAC dos dispositivos em rede e continuam transmitindo dados locais com latência mínima e velocidade máxima. Por outro lado, os roteadores operam na Camada 3 (Camada de Rede) e sua tarefa é rotear pacotes de dados de e para diferentes redes. Eles recebem os dados que precisam ser enviados, encontram o endereço IP do destino necessário e abrem os canais de comunicação apropriados.

O desenvolvimento adicional desses dispositivos deu a eles melhorias como suporte a Virtual LAN (VLAN) em switches, o que ajuda no gerenciamento de tráfego de usuários, e Wi-Fi de banda dupla em roteadores, o que aprimora as conexões sem fio e melhora a alocação de largura de banda. Um exemplo inclui roteadores modernos que podem suportar mais de duzentas conexões simultâneas. Esse recurso é importante para empresas que dependem de redes expansíveis e ininterruptas. Além disso, adicionar Qualidade de Serviço (QoS) em ambos os dispositivos ajuda a atender aplicativos sensíveis à latência, como VoIP e videoconferência, dando a eles largura de banda priorizada para reduzir interrupções.

A integração de switches e roteadores permite a criação de infraestruturas de rede escalonadas sofisticadas, como redes de campus ou nuvens híbridas. Essa integração promove segmentação efetiva de domínio de transmissão por switches e conectividade de área ampla por meio de roteadores. Por exemplo, um switch com classificação gigabit e um roteador WAN multigigabit aumentarão significativamente a taxa de transferência de dados e reduzirão o congestionamento da rede durante os horários de pico. Esses exemplos destacam a necessidade de sincronização entre dispositivos para atender a requisitos complexos de rede.

Integração de roteador e switch explicada

A integração de roteadores e switches em uma topologia de rede fornece inúmeras vantagens estratégicas no que diz respeito à otimização e confiabilidade. Roteadores modernos que são habilitados para Wi-Fi 6 ou têm portas multi-gigabit fornecem conectividade de alta largura de banda, capaz de transferência de dados de até 9.6 Gbps por meio de redes sem fio. Juntamente com switches de Camada 2/3, essas configurações permitem roteamento de tráfego completo e encaminhamento de dados em todos os níveis dentro de dispositivos e sub-redes.  

Switches, especialmente os gerenciados, oferecem controle de tráfego de granularidade fina no nível de sub-rede com VLANs, Qualidade de Serviço (QoS) e espelhamento de porta. VLANs aumentam a segurança segregando o tráfego para diferentes departamentos ou grupos, enquanto QoS permite a priorização de aplicativos críticos, como VoIP e videoconferência, para melhorar o desempenho durante períodos de pico de tráfego. Switches de nível industrial são conhecidos por terem velocidades de backplane maiores que 400 Gbps, o que fornece às empresas acesso sem latência a dados altos.

Mesclar switches avançados com roteadores confiáveis ​​permite que as organizações expandam suas redes para lidar com o rápido crescimento. Por exemplo, um roteador com um switch integrado é capaz de conectar centenas de dispositivos sem afetar a velocidade ou a estabilidade da rede. Além disso, a implementação do Spanning Tree Protocol (STP) fornece redundância de dados de loop, evitando loops de dados e minimizando interrupções em situações críticas de negócios. Essa implementação aumenta a eficiência organizacional, fornecendo adaptabilidade a mudanças rápidas na tecnologia e às necessidades organizacionais.

Exemplos de redes do mundo real

A infraestrutura da Amazon Web Services (AWS) é um exemplo de ter um design robusto para uma rede. Mais de 30 regiões e 100 Zonas de Disponibilidade globalmente permitem que vários aplicativos e serviços sejam acessados ​​com facilidade. A AWS tem uma Rede Global de Data Centers interconectados com baixa latência, links de alto rendimento e acesso a serviços contínuos em todos os continentes. Eles também utilizam Software Defined Networking (SDN) e Network Function Virtualization (NFV), o que lhes permite suportar uma demanda incomparável em suas redes, mantendo agilidade e confiabilidade. O uso eficiente de caminhos redundantes junto com suas estruturas tolerantes a falhas garante que o tempo de inatividade mínimo seja alcançado, mesmo nos piores cenários.

O Google também emprega ótimos exemplos tendo BBR (Bottleneck Bandwidth and Round-trip propagation time) Congestion Control personalizado junto com suas fibras ópticas. Esta configuração é fundamental para dar suporte a mais de 8.5 bilhões de pesquisas por dia. A força da estrutura de fibra óptica permite desempenho incomparável ao mesmo tempo em que amplifica a eficiência. Ela concede a serviços como YouTube e Google Cloud para oferecer consistentemente acesso irrestrito a milhões de usuários simultaneamente.

Além disso, o setor de serviços financeiros oferece sabedoria única quando se trata de design de rede de alto desempenho. Para ilustrar, a Bolsa de Valores de Nova York (NYSE) opera uma rede de baixa latência com precisão de nanossegundos para fins de negociação de alta frequência (HFT). Este sistema emprega switches de baixa latência com links ópticos ultrarrápidos e sistemas de controle em tempo real que garantem que os pacotes de dados sejam concluídos e sem atrasos, enquanto a integridade e a precisão da transação são preservadas. Esses exemplos mostram como designs de rede otimizados específicos permitem profundamente funções comerciais críticas em diferentes setores.

O que considerar ao comprar roteadores e switches

Descrições e especificações do produto

Ao avaliar uma combinação de roteador e switch, presto atenção especial às suas métricas de desempenho, escalabilidade e integração na infraestrutura atual. Ao verificar os dispositivos dentro da rede, considero a limitação de largura de banda, densidade de porta e taxa de transferência para confirmar os requisitos de rede e as necessidades de crescimento futuro. Reviso os requisitos e critérios do dispositivo, como QoS, medidas de segurança e facilidade de controle do sistema sobre sua relevância para as principais aplicações. Políticas de suporte e bloqueio de fornecedor, juntamente com a conformidade com os padrões da indústria, são cruciais na minha avaliação.

Requisitos de rede para uso familiar

Ao criar uma arquitetura de rede para uma família, há uma compensação entre eficiência operacional, escalabilidade e custo. As famílias provavelmente terão internet de banda larga de alta velocidade para permitir o uso simultâneo de vários serviços de streaming, videoconferência, casa inteligente e jogos. Para residências com uso moderado, uma velocidade mínima de banda larga de 100 Mbps é geralmente sugerida; no entanto, famílias com vários dispositivos de streaming 4K ou uso pesado devem procurar planos de 300 Mbps ou mais.

Para atender adequadamente aos crescentes requisitos, a tecnologia Wi-Fi 6 (802.11ax) agora é comum porque fornece velocidades mais rápidas, maior capacidade de dispositivo e melhor eficiência com conexões simultâneas, incluindo roteadores de banda dupla e tri-band. Roteadores Wi-Fi 6 aprimorados são obrigatórios para manter a qualidade do serviço para residências grandes ou aquelas com vários dispositivos operando simultaneamente.

Portas Ethernet para consoles de jogos, PCs e dispositivos de streaming são essenciais para fornecer maior estabilidade por meio de conexões com fio. Para garantir que os dados e a privacidade de uma família estejam seguros, medidas de segurança como políticas de criptografia WPA3 e atualizações regulares de firmware devem ser implementadas. Finalmente, para manter conexões confiáveis ​​em toda a casa e eliminar zonas mortas em espaços maiores, é preciso implementar uma cobertura contínua por meio de sistemas de malha ou extensores de Wi-Fi.

Seleção de Equipamentos de Rede Profissional

Ao escolher dispositivos de rede de nível profissional, é importante prestar atenção aos recursos de conectividade avançados e prontos para o futuro. Um exemplo disso é a adição do Wi-Fi 6 (802.11ax). O Wi-Fi 6 é mais eficiente do que o Wi-Fi 5. Ele tem menor latência, melhor suporte para muito mais dispositivos e pode atingir até 9.6 Gbps em velocidades teóricas, permitindo seu uso em configurações altamente exigentes, como streaming 4K/8K, jogos online e integrações de casas inteligentes. 

Em ambientes altamente congestionados com dispositivos densos, as tecnologias MU MIMO (Multi-User Multiple Input Multiple Output) permitem que vários dispositivos sirvam os mesmos dados simultaneamente, minimizando gargalos em redes ocupadas. A funcionalidade Orthogonal Frequency Division Multiple Access (OFDMA) atribui canais de forma mais eficiente para pacotes menores em mais dispositivos, melhorando seu desempenho.

Especialistas em rede não devem ignorar as configurações de QoS (Qualidade de Serviço) que priorizam e alocam largura de banda para dispositivos e aplicativos críticos, maximizando a eficiência da rede em períodos de pico. Além disso, para fornecer cobertura aprimorada, as redes mesh permitem expansão e dimensionamento contínuo. Os nós mesh habilitados para Wi-Fi 6 fornecem sinais fortes em grandes áreas, garantindo melhor uso. Sobre links com fio, portas Ethernet 2.5G e 10G estão se tornando mais comuns e permitem conexões mais rápidas para usuários avançados, como criadores de conteúdo de jogadores e empresas que lidam com grandes transferências de dados. Além disso, os recursos de Power over Ethernet (PoE) para câmeras IP e pontos de acesso ajudam a reduzir a complexidade da instalação e melhorar o uso de energia ao alimentar dispositivos por meio de um único cabo.  

Por último, mas não menos importante, a segurança continua sendo um pilar para soluções de nível profissional. O WPA3 é um exemplo de um método de criptografia mais avançado que, junto com outras medidas, garante maior segurança contra ataques cibernéticos. Os equipamentos de segurança modernos também devem compreender sistemas de detecção de intrusão (IDS), firewalls e suporte a Rede Privada Virtual (VPN) para reforçar a privacidade em redes contemporâneas.

Solução de problemas comuns de roteadores e switches

Problemas de conexão entre dispositivos

Ao corrigir problemas relacionados a dispositivos conectados, vários problemas possíveis devem ser analisados. Um problema frequente decorre de configurações de endereço IP mal configuradas. Dispositivos dentro de uma única rede devem estar no mesmo intervalo de sub-rede para permitir a comunicação. Por exemplo, um dispositivo com um endereço IP de 192.168.1.5 não pode ser conectado a um dispositivo com 192.168.0.10, a menos que ambos compartilhem uma máscara de sub-rede que seja permissiva, como 255.255.0.0. Essas considerações podem ser atenuadas pela configuração adequada de configurações implantadas na rede da empresa. 

Outra fonte comum de problemas relacionados à conectividade é o firmware desatualizado aplicado aos roteadores ou switches. Atualizações de firmware foram emitidas pelos fabricantes para corrigir bugs, adicionar funcionalidade ou aprimorar as informações fornecidas. Para garantir a conformidade do dispositivo com os requisitos atuais, todas as atualizações recentes precisam ser obtidas e verificadas. Frequentemente, atenção especial deve ser dada à montagem da placa de interface da câmera. Cabos Ethernet defeituosos ou portas defeituosas em roteadores ou switches podem interromper o fluxo de informações. Para esses fins, é recomendado empregar testadores de cabos e LEDs de porta como recursos de diagnóstico para localizar os problemas mencionados.

A falha na comunicação entre dispositivos também pode resultar de gargalos de rede ou restrições de recursos do dispositivo. Para ambientes de alto tráfego, roteadores e switches podem ser configurados com definições de Qualidade de Serviço (QoS) capazes de priorizar pacotes de dados críticos para facilitar a comunicação eficaz para dispositivos vitais. Além disso, a conexão entre dispositivos pode ser afetada por interferência sem fio. A interferência é diminuída e a confiabilidade é aprimorada usando canais Wi-Fi menos congestionados ou alternando para roteadores de banda dupla ou tri-band.

Por fim, revise firewalls e protocolos de segurança para configurações potencialmente conflitantes. Forjados com políticas excessivamente rígidas, firewalls ou sistemas de prevenção de intrusão podem involuntariamente dificultar a comunicação vital. É importante modificar as regras definidas em um roteador e outros dispositivos, permitindo dados relevantes para melhorar a acessibilidade. A maioria dos problemas de conectividade pode ser resolvida abordando metodicamente os fatores destacados acima com dispositivos competindo por uma conexão.

Desafios de configuração do roteador

Entre os muitos problemas técnicos que afetam a configuração dos roteadores está o efeito que isso tem no desempenho, nível de segurança e extensibilidade de uma rede, todos os quais são mais pronunciados em configurações multifacetadas. Um problema que muitos encontram está relacionado a esquemas alocados incorretamente de endereços IP, como a sobreposição de intervalos de IP privados ou a falta de sub-redes em grandes redes. O esquema mal medido criará problemas com o reconhecimento definido, incluindo acordo, desconexão ou comunicação do dispositivo. Relatórios de outro setor dizem que há um aumento na adoção do IPv6 à medida que o fornecimento de endereços IPV4 diminui, mas também adiciona mais problemas a um sistema ao tentar redes IPv4.

Mais um desafio crítico é o gerenciamento descontrolado referente às configurações de segurança de rede. Os invasores podem aproveitar senhas fracas, pares de nome de usuário/senha padrão e a falta de mecanismos de criptografia habilitados como WPA3 em redes sem fio para roteadores. Eles também podem capitalizar nas listas de controle de acesso de comando que os roteadores têm, o que leva a roteadores dinâmicos e sua infraestrutura de suporte sendo configurada remotamente. O uso crescente de ferramentas e redes de trabalho remoto aumentou a necessidade de configurações VPN robustas, mas configurar VPNs incorretamente em conexões, lógica ou permissões tende a dificultar ou parar completamente o funcionamento de redes importantes.

Embora as configurações de QoS tenham sido planejadas para melhor gerenciamento de recursos de rede, elas também podem resultar em complicações de configuração. O desequilíbrio nas políticas de QoS, como políticas de Overprovisioning e despriorização, pode omitir a priorização de determinado tráfego fundamental, o que resulta em latência em fluxos para chamadas VoIP e videochamadas. Estudos mais recentes enfatizam que as políticas para priorizar o tráfego devem ser estruturadas para evitar o entupimento de muitos sinais, principalmente porque os dispositivos IoT pioram a situação em relação à largura de banda disponível.

Finalmente, problemas com a compatibilidade de software e firmware continuam sendo um desafio. Atualizações incompletas do firmware do roteador, ou a falta delas, podem resultar na introdução de bugs ou problemas de incompatibilidade com hardware e protocolos de informação. Pesquisas mostram que manter políticas relacionadas a atualizações de firmware reduz as chances de muitas violações em quase 80%, mas um grande número de redes ainda funciona em sistemas desatualizados devido a políticas de supervisão ignoradas. Enfrentar esses desafios exige uma mistura de habilidades de engenharia, supervisão e aplicação de políticas adequadas para a continuidade dos serviços.

Recursos de vídeo e tutoriais

Melhores explicações do YouTube com transcrições

Como entender o congestionamento da rede e a QoS

• Canal: Direção da Rede
• Público: 2.5 milhões+
• Descrição: Este vídeo aborda a essência da Qualidade de Serviço (QoS) e seu papel no controle do tráfego de rede. Ele explica como gerenciar fluxos de dados críticos para reduzir a latência para aplicativos de VoIP e videoconferência. A transcrição contém instruções detalhadas para configurar protocolos de QoS em vários modelos de roteadores, que são muito populares.
• Insight principal: O vídeo demonstra que o QoS configurado corretamente pode reduzir picos de latência em 30% ou mais, o que é impressionante para aplicativos de alta demanda.

Gerenciando atualizações de firmware de forma mais eficaz

• Canal: Networking Prático
• Público: 1.1 milhões+
• Descrição: Este tutorial explica como executar atualizações de firmware em roteadores domésticos e empresariais. A transcrição explica como agendar atualizações, detectar incompatibilidades e verificar a integridade do dispositivo após a atualização.
• Insight principal: De acordo com o vídeo, a automação de atualizações de firmware resulta em uma redução de cerca de 50% no tempo de inatividade da rede em ambientes gerenciados.

Gerenciamento de largura de banda e integração com dispositivos IoT

• Canal: Tech World EDU
• Público: 850 mil+
• Descrição: Este vídeo tem como objetivo resolver o problema de mesclar dispositivos IoT em redes existentes sem usar muita largura de banda. A transcrição destaca métodos como isolar o tráfego IoT por meio de VLANs para reduzir a interferência com outros dispositivos.
• Insight principal: As técnicas demonstradas podem melhorar a alocação de largura de banda, com um dos estudos de caso mostrando uma redução de 40% no congestionamento da rede durante os períodos de pico de uso.

Esses materiais fornecem guias passo a passo juntamente com transcrições meticulosamente detalhadas, com o objetivo de auxiliar novatos e especialistas a aprimorar a funcionalidade da rede com base em uma estratégia técnica sólida.

Comentários e avaliações de vídeos de especialistas

Especialistas em otimização de rede apreciaram os insights acionáveis ​​enfatizados nos vídeos, notando sua importância para os problemas modernos da indústria. Por exemplo, a discussão sobre automatizar atualizações de firmware recebeu elogios por aliviar um problema significativo com a administração de rede. Pesquisas recentes apoiam as afirmações do vídeo ao declarar que, quando configuradas corretamente, as atualizações automatizadas podem eliminar até 70% dos problemas de compatibilidade de dispositivos em configurações de vários fornecedores.

Também eficaz em abordar os padrões da indústria é a clareza com que os autores explicam VLANs para integração de dispositivos IoT. Publicações técnicas respeitadas relatam que controlar o tráfego de IoT com VLANs não apenas ajuda a reduzir a interferência, mas também diminui a latência média na rede em 25% durante os períodos de pico. Além disso, a otimização de largura de banda demonstrada em estudos de caso do mundo real foi associada à redução do custo operacional, com documentos relatando declínios nos gastos com infraestrutura de rede periférica excedendo 15%.

Os vídeos integram perfeitamente aplicações práticas com conceitos fundamentais, tornando-os extremamente úteis para alcançar confiabilidade e eficiência em redes que respondem às necessidades em constante mudança da infraestrutura moderna.

Conteúdo original para compreensão de rede

O balanceamento de carga de rede é uma técnica empregada para alocar tráfego de entrada para vários servidores para que os recursos do sistema sejam utilizados de forma otimizada, os atrasos sejam minimizados e a confiabilidade seja mantida. O foco principal é balancear as cargas do servidor para que nenhum servidor único seja sobrecarregado, resultando em degradação do desempenho ou interrupções do servidor. 

As vantagens incluem escalabilidade de desempenho superior para atender tráfego adicional, tolerância a falhas de aplicativo aprimorada e alta disponibilidade. Agendamento round-robin, menos conexões e hash de IP são algumas das estratégias, com cada uma delas apropriada para um cenário específico, dependendo das tendências de tráfego e configurações do servidor.

O uso de um balanceador de carga, seja baseado em hardware ou definido por software, otimiza a rede gerenciando a demanda da rede dinamicamente por meio do redirecionamento de tráfego com base nas necessidades de infraestrutura em tempo real. Isso permite uma experiência perfeita para os usuários.

Perguntas Frequentes (FAQs)

P: Quais são as diferenças fundamentais entre roteadores e switches em redes?

R: Roteadores e Switches têm funcionalidades distintas devido às suas operações em diferentes camadas OSI. Um switch opera na Camada 2, a camada de Link de Dados, e dentro de uma rede conecta dispositivos à medida que encaminha dados usando endereços MAC. Roteadores operam na Camada 3, a camada de Rede, e diferem à medida que se conectam a diferentes redes, usando endereços IP para procurar a melhor rota para o pacote de dados. Roteadores fornecem um escopo maior da topologia de rede em comparação com switches e formam a rede primária na qual várias redes são conectadas. Outras funções executadas por roteadores que são diferentes das de switches são o fornecimento de recursos de firewall, NAT e conexão de internet.

P: De que maneiras um switch processa e visualiza dados de forma diferente de um roteador? 

R: Um switch opera na Camada 2 do modelo OSI e lida com os dados na forma de quadros e endereços MAC. Cada switch tem uma tabela de endereços MAC e encaminha os dados apenas para a porta específica onde o dispositivo de destino está conectado. Essa tecnologia Plug-and-Play aprimora as redes locais. Por outro lado, um roteador opera na Camada 3 e considera os dados como pacotes com endereços IP. Os roteadores verificam o endereço IP, procuram-no em sua tabela de roteamento e decidem a rota mais otimizada para enviar o pacote por várias rotas e redes. Com esse tipo de visão da rede, os roteadores podem conectar redes separadas. Isso é semelhante a como alguém pode ver o mundo no YouTube, ele é preenchido com tantos canais conectados.

P: Um roteador pode substituir um switch em uma configuração de rede doméstica?

R: Embora os roteadores domésticos venham equipados com um switch integrado, geralmente com quatro portas, um roteador autônomo não pode assumir totalmente o papel de um switch em configurações mais complexas. Switches adicionais são necessários se o número de dispositivos a serem conectados exceder as portas disponíveis no seu roteador. Os roteadores são projetados para conectar várias redes e oferecer acesso à Internet, enquanto os switches simplificam uma abordagem para redes locais contendo vários dispositivos. A combinação de ambos os dispositivos oferece o melhor desempenho, bem como flexibilidade para acessar e visualizar recursos, locais e de Internet, disponíveis na rede doméstica.

P: Quais fatores devo considerar ao decidir entre um roteador ou um switch para minhas redes?

R: Ao tomar decisões, leve em consideração: 1) o tamanho e o escopo da rede – switches conectam vários dispositivos em um lugar, roteadores conectam redes diferentes, 2) A conectividade com a internet é uma necessidade – roteadores são necessários para acesso à internet, 3) Necessidades de segurança – roteadores permitem proteções de firewall, 4) O nível de complexidade da rede – redes maiores podem exigir ambos, 5) Restrições orçamentárias – equipamentos de nível empresarial são mais caros, mas têm melhor desempenho, e 6) Crescimento futuro – considere a expansão logo no início. Os criadores de conteúdo que carregam conteúdo original regularmente devem garantir largura de banda suficiente por meio de equipamentos de rede adequados, o que é vital para cumprir prazos.

P: Como os switches gerenciados diferem dos switches não gerenciados e quando eu preciso de um?

R: Os switches gerenciados permitem inúmeras opções de configuração para recursos avançados, como VLANs, QoS de porta, espelhamento de porta e monitoramento de rede extensivo – todos os quais oferecem insights sobre o desempenho da rede. Por outro lado, os switches não gerenciados são dispositivos básicos plug-and-play que não oferecem opções de configuração. Um switch gerenciado é apropriado quando há necessidade de controle em um nível muito mais fino em relação ao tráfego de rede, segurança e recursos de desempenho, especialmente em arquiteturas mais avançadas. Os criadores de conteúdo original e as empresas que gerenciam informações confidenciais exploram as vantagens dos switches gerenciados, pois eles podem designar o manuseio de tipos de tráfego específicos e aprimoramentos de segurança.

P: Quais são as considerações de desempenho ao comparar roteadores e switches?  

R: Com relação à avaliação de desempenho, tenha em mente: 1) Latência – Na maioria dos casos, os switches terão latência menor do que os roteadores porque não precisam operar nas camadas de rede mais altas, 2) Os switches corporativos têm uma taxa de transferência máxima, medida em bits por segundo, de 100 Gbps, 3) Densidade de conexão e número de portas – na maioria dos casos, são maiores em quantidade para switches, 4) Capacidades de processamento – um processamento mais poderoso é necessário pelos roteadores devido à natureza das tarefas que eles executam no roteamento, 5) Recursos de gerenciamento de tráfego – o controle do serviço fornecido aos fluxos subordinados de tráfego onde maior importância é dada à videoconferência sobre a telefonia simples de Protocolo de Internet (IP) torna o streaming e o upload de conteúdo essenciais. Essas métricas de desempenho mencionadas acima têm um efeito agudo nas velocidades de streaming e upload.

P: De que maneira a implementação de segurança varia em um roteador e um switch? 

R: Os roteadores implementam segurança de perímetro com firewalls, NAT (ocultação de endereços IP internos), suporte VPN e listas de controle de acesso que permitem filtragem de tráfego entre diferentes redes. Eles protegem sua rede monitorando o tráfego que entra e sai da sua rede. Os switches reforçam a segurança por meio de VLANs (Virtual LANs) que separam partes dos dados, segurança de porta que desabilita o acesso de dispositivos não autorizados, controle de broadcast storm e filtragem de endereço MAC. Para obter a máxima segurança em qualquer dispositivo para uso comercial ou pessoal de conteúdo proprietário, ambos devem ser configurados corretamente.

P: Como roteadores e switches funcionam juntos no contexto de um ecossistema de casa inteligente?  

R: No contexto da tecnologia de casa inteligente, roteadores e switches formam uma infraestrutura de rede complementar. O roteador fornece uma conexão entre a rede doméstica e a internet, bem como Wi-Fi para dispositivos móveis. Por outro lado, os switches fornecem conexões com fio adicionais para outros dispositivos que exigem conexões estáveis, como smart TVs, consoles de jogos e sistemas de segurança residencial. Essa integração garante confiabilidade e facilita o streaming suave de serviços onde você vê o mundo no YouTube, jogos online, automação residencial inteligente e outras atividades. Em casas maiores, vários switches podem ser conectados a um único roteador, que serve como um ponto de controle central, criando zonas de conectividade para garantir o desempenho ideal da rede em toda a casa.

Fontes de Referência

1. Abordagens contemporâneas para monitorar o uso de energia em roteadores e switches de última geração

• De: A. Vishwanath e outros
• Data de publicação: Julho 8th, 2014
• Publicado em: Revista IEEE sobre áreas selecionadas em comunicações  

Pontos principais:

• Nesta pesquisa, os autores propuseram uma metodologia única para calcular a eficiência energética de dispositivos de Internet no nível de granularidade do processamento de pacotes e operações de armazenamento e encaminhamento em bytes e desenvolveram um novo modelo de energia para atingir o mesmo objetivo.
• Além disso, a análise dos vários tipos de roteadores e switches comprova a validade dos resultados alegados, permitindo o aprimoramento da avaliação comparativa de roteadores e switches para eficiência energética visando futuras gerações de dispositivos de Internet.

Abordagem:

• Os autores elaboraram um modelo pelo qual tentam testar a faixa de consumo de energia de diferentes tipos de roteadores e switches para determinar a medição da eficiência energética.Vishwanath e outros, 2014, págs. 1524-1532).

2. Estratégias de detecção de ameaças de segurança comportamental para switches e roteadores de data center

• autores: R. Krishnan e outros.
• Data de publicação: 30 de Junho de 2014
• Conferência: 2014 IEEE 34ª Conferência Internacional sobre Sistemas de Computação Distribuída Workshops

Conclusões: 

• A pesquisa analisa mecanismos de detecção de ameaças de segurança comportamental de roteadores e switches de Camada 2-4 de baixo custo. 
• Também ressalta a necessidade de fortalecer a segurança usando abordagens existentes sem adicionar custos perceptíveis.

Projeto de Pesquisa: 

• Os autores conduziram uma revisão bibliográfica e um estudo comparativo de várias abordagens de detecção e sua aplicabilidade prática em ambientes de data center (Krishnan e outros, 2014, pp. 82–87).

3. Preocupação com o consumo de energia em switches e roteadores de última geração

• De: S. Aleksic
• Publicado em: 22 de Junho de 2008
• Dentro: Conferência Internacional de Redes Ópticas Transparentes de 2008

Principais contribuições:

• O foco da discussão são as crescentes necessidades de consumo de energia de roteadores eletrônicos de alta capacidade e a consideração de como algumas dessas funções são atenuadas com a ajuda de tecnologias de comutação óptica.
• Ele também se concentra na análise de inúmeras soluções de design e tecnologia para reduzir o consumo de energia na transmissão de dados em alta velocidade.

Metodologia:

• O autor estudou as diferenças entre várias arquiteturas de nós e estratégias de comutação em termos de consumo de energia de controle e eficiência de desempenho (Aleksic, 2008, págs. 194–198).

4. YouTube

5. Roteador (computação)