Se você estiver familiarizado com a configuração de uma rede doméstica, conhecerá o básico de um roteador. O roteador define a rede e atua como um gateway para outras redes. Em uma rede doméstica, essas outras redes geralmente são a Internet. Isso não precisa ser o caso, no entanto. Em redes de classe empresarial, muitas vezes você encontrará uma matriz de redes interligadas por diferentes roteadores e portas diferentes nesses roteadores.
Muitas vezes você descobrirá que os roteadores não têm tantas portas ethernet. Muitos roteadores domésticos oferecem no máximo duas, três ou quatro portas, enquanto alguns oferecem apenas uma. Os roteadores de nível empresarial sempre fornecerão mais de quatro portas, mas geralmente não oferecem dezenas de portas. Isso significa que você pode não ter portas suficientes no seu roteador para conectar todos os dispositivos que precisam ser conectados.
Para contornar isso, dois dispositivos de rede podem ajudar. O primeiro é um hub de rede. Isso oferece um número mais significativo de portas, mas encaminha qualquer tráfego de entrada para todas as outras portas de saída. Todos os dispositivos compartilham largura de banda, o que pode causar problemas, especialmente em grandes redes. A outra opção é o switch de rede. O switch também oferece muitas portas.
Mas, ao contrário do hub, ele apenas encaminha o tráfego de rede para o dispositivo para o qual deve ir. Isso significa que a largura de banda para cada host é independente de qualquer outro host. Os switches de rede são significativamente mais populares do que os hubs por causa de seus melhores recursos de largura de banda.
O básico de um switch
Um switch de rede normalmente oferece um grande número de portas Ethernet. Os switches para pequenas empresas/escritórios domésticos oferecem quatro, oito ou doze portas e geralmente não excedem isso. São pequenos dispositivos projetados para ficarem em cima ou embaixo de uma mesa, não muito diferente de um roteador. Os roteadores de classe empresarial são montados em rack como os roteadores empresariais. Eles geralmente atingem o máximo de 48 portas padrão por switch 1U. No entanto, estes também tendem a ter um pequeno número de outras portas, incluindo portas ethernet. Eles são normalmente projetados para conexões de largura de banda mais alta para roteadores.
Os switches geralmente oferecem portas Ethernet, embora alguns dispositivos de classe empresarial possam oferecer outras opções de conectividade. A maioria dos switches fornecerá apenas uma opção de conectividade. Alguns, no entanto, são modulares e podem oferecer mais de um, normalmente ethernet e fibra. Embora outras opções de conectividade estejam disponíveis.
O recurso principal
A principal característica de um switch é que ele opera na camada 2 do modelo OSI, a camada de enlace de dados. Isso significa que ele roteia dados por meio de endereços MAC em vez de endereços IP. Os switches escutam o tráfego ARP na rede e constroem uma tabela interna de quais endereços MAC estão disponíveis em qual porta física. Isso significa que quando o tráfego é destinado a um endereço MAC específico, o switch sabe exatamente qual porta física direcionar o tráfego para baixo para levá-lo ao host correto.
Alguns switches, especialmente aqueles com múltiplas mídias de conectividade, operam tanto no nível 2 quanto no nível 3 do modelo OSI. Os switches que não são puramente baseados na camada 2 são chamados de switches multicamadas.
Os switches básicos não têm opções configuráveis e são chamados de não gerenciados. Muitos switches de home office oferecem uma interface de gerenciamento web com funcionalidade básica. Os switches de classe empresarial são gerenciados e oferecem principalmente configuração baseada em CLI. Muitas vezes através de uma porta de console, embora a configuração de rede possa ser possível.
Transmitir tempestades
Geralmente, uma malha de conectividade entre dispositivos é desejável em redes de computadores. Uma topologia de malha oferece redundância em caso de falha de link ou dispositivo. Há um problema em fazer isso com switches, no entanto. Como os switches estão dentro de um domínio de broadcast, eles transmitem qualquer pacote de broadcast recebido em todas as outras portas. Se houver uma malha no local, há um loop no sistema que faz com que os pacotes de transmissão entrem em um loop indefinido.
Esse loop de transmissão consome o espaço do buffer em um tempo relativamente curto. Esmagando a capacidade do switch de transmitir dados e causando uma tempestade de broadcast. Estes tendem a tornar a rede inutilizável. O alto volume de tráfego de rede também pode causar um aumento significativo no uso da CPU de dispositivos conectados à rede, potencialmente tornando-os inúteis. Se uma rede pode entrar em uma tempestade de broadcast, a única maneira de resolvê-la é quebrar o loop, geralmente desconectando um cabo ethernet incorreto.
O software existe para neutralizar o risco de uma tempestade de transmissão. Rapid Spanning Tree Protocol, RSTP, o sucessor compatível com versões anteriores do Spanning Tree Protocol. Ele permite que uma rede determine rotas preferenciais e desative temporariamente rotas não preferenciais. Quando qualquer alteração na rede é feita, como um dispositivo. Se ou link falhar, o cálculo é executado novamente automaticamente, o que pode reativar o link de backup anteriormente desabilitado. O STP costumava levar cerca de um minuto para convergir em uma configuração preferencial. RSTP pode completar todo o processo em 6 segundos.
Alguns switches gerenciados incluem opções para eliminar o tráfego de broadcast quando ele consome mais do que uma largura de banda especificada. Essa técnica permite loops, mas neutraliza o risco de tempestades de transmissão.
Conclusão
Um switch de rede é um dispositivo de rede de computadores que oferece várias portas de conectividade, normalmente portas ethernet. Cada porta pode usar sua largura de banda total independente da taxa de transferência de todas as outras portas.
Dispositivos de home office que podem ficar em uma mesa e normalmente oferecem até 12 portas, enquanto oferecem opções de configuração geralmente básicas, se houver alguma disponível. Os switches de classe empresarial são montados em rack, oferecem até 48 portas em um switch 1U e vêm com opções completas de gerenciamento. Os switches operam na camada 2 do modelo OSI, roteando o tráfego por endereço MAC.