O que é um switch de rede e como ele funciona?

Um switch de rede é fundamental para redes modernas, especialmente para qualquer empresa. Sua função principal é conectar dispositivos dentro de uma rede local (LAN), permitindo o compartilhamento de recursos como aplicações empresariais, mensagens multimídia e dados essenciais. O switch de rede tornou-se crucial para entregar esses serviços a usuários finais em todo o mundo. Em termos técnicos, um switch de rede também é chamado de switch Ethernet. Neste blog, exploraremos o que é um switch de rede e seu papel nas redes modernas.

O que é um switch de rede?

Se você é novo em redes de comutação, pode se perguntar: "O que é um switch de rede?" Em termos simples, um switch de rede é um dispositivo que permite que vários dispositivos de TI se comuniquem entre si por uma rede. Essa comunicação acontece por meio da troca de pacotes de dados. Um switch primário encaminha esses pacotes de um dispositivo para outro, enquanto outros dispositivos de rede realizam operações mais avançadas. Os switches de rede podem ser aparelhos físicos ou componentes de outros equipamentos de rede, como roteadores ou pontos de acesso sem fio(APs).

Os switches operam na camada de Enlace de Dados do modelo OSI (Camada 2) e também podem funcionar na camada de Rede (Camada 3), que organiza e estrutura os dados para transmissão pela rede. Eles usam um identificador exclusivo de endereço MAC para determinar para onde enviar cada quadro de mensagem recebido. Os switches mantêm o controle de um banco de dados que correlaciona cada endereço MAC à porta correspondente onde o endereço é recebido, permitindo comunicação rápida e eficaz.

Um switch de rede é essencial para compartilhar recursos de TI, como capacidade computacional, impressão, armazenamento de arquivos e acesso à internet em toda a rede. Ele atua como um controlador de tráfego, direcionando pacotes de dados ao destino pretendido, ao mesmo tempo em que garante uma comunicação eficiente entre dispositivos.

Qual é o valor dos switches de rede?

Os switches de rede podem conectar diversos endpoints e oferecer vários benefícios às redes de TI. Eles fornecem uma conexão cabeada a desktops, pontos de acesso sem fio, impressoras, maquinário industrial e alguns dispositivos IoT, além de conectar servidores físicos e infraestrutura de armazenamento. Com a tecnologia Power over Ethernet(PoE), os modernos switches PoE pode até fornecer energia a dispositivos de rede, como câmeras de segurança, telefones de voz sobre IP e sensores. Além disso, os switches podem coletar dados de dispositivos IoT e usá-los em algoritmos de machine learning para otimizar ambientes mais iluminados.

Uma das principais funções dos switches avançados é a capacidade de criar redes virtuais, que podem isolar grupos de sistemas em rede uns dos outros, ao mesmo tempo em que segmentam com segurança sistemas específicos do restante, permitindo a conexão de um grande número de sistemas a uma única rede física, o que é comum em data centers multi-tenant e grandes empresas. Os recursos de solução de problemas dos switches vão além da simples interconexão LAN e podem oferecer suporte a milhares de dispositivos por meio de diferentes segmentos de rede. Com a topologia de rede, os switches podem ser conectados de várias maneiras para oferecer suporte a ainda mais dispositivos e proporcionar comunicação full-duplex, ao mesmo tempo em que aumentam o desempenho da rede.

O valor dos switches de rede é imensurável nas redes de TI. Eles são solucionadores de problemas que fornecem conexões cabeadas a endpoints, oferecem suporte a redes virtuais e conectam vários segmentos de rede para atender a milhares de dispositivos. Com seus recursos, os switches aumentam a eficiência e a segurança das redes de dados modernas e oferecem uma infinidade de benefícios.

Como funciona um switch de rede?

A switch de rede funciona para transmitir dados de um local para outro dentro de uma rede. Vários tipos de switches são usados em redes, incluindo switches de borda, switches de agregação e switches de núcleo.

Quando um quadro de dados é encaminhado para um endereço MAC que o switch não conhece, ele é inundado para todas as portas no domínio de comutação, incluindo inundação de broadcast, unicast desconhecido e multicast. Esse recurso torna o switch um dispositivo de Camada 2 no modelo de comunicações OSI.

Em alguns data centers, é usada uma arquitetura spine-leaf, na qual servidores e armazenamento se conectam a switches leaf, e cada switch leaf se conecta a dois ou mais switches spine. Essa configuração reduz a latência ao diminuir os saltos que os dados percorrem da origem ao destino.

Os switches de rede fornecem portas Ethernet adicionais para conexão a Gigabit Ethernet em pequenas empresas e redes domésticas. No entanto, nem todas as redes usam switches. Algumas redes podem ser conectadas por barramento, hub ou repetidor, ou compostas por anéis de token.

Quando um switch é conectado a um dispositivo, ele registra seu endereço MAC, que identifica o dispositivo físico e permanece constante. O switch identifica os pacotes de cada dispositivo por seus endereços MAC individuais e transmite esses pacotes para onde devem ir.

Os switches também podem operar na Camada 3, o que é necessário para oferecer suporte a LANs virtuais (VLANs); os switches de camada 3 atuais geralmente dividem redes de camada 2 e implementam a comutação de camada 2 por meio de VLANs e, ao mesmo tempo, podem realizar o acesso mútuo IP de Camada 3 entre diferentes VLANs.

Vários tipos de switches

Esta seção apresentará vários tipos diferentes de switches:

Switches virtuais são switches que existem exclusivamente como software em ambientes de hospedagem de máquinas virtuais,

Switches de roteamento interligam redes locais, executando funções de comutação de Camada 2 baseada em MAC e roteamento na camada de rede (Camada 3 do OSI). Isso direciona o tráfego de acordo com o endereço IP encontrado em cada pacote.

Switches gerenciados as portas podem ser ajustadas pelo usuário, facilitando o monitoramento e os ajustes de configuração.

Switches não gerenciados permite que dispositivos Ethernet transfiram dados automaticamente por meio de autonegociação, que determina fatores como a taxa de dados. A configuração é imutável e predefinida.

Switches inteligentes podem ser personalizados para permitir maior controle sobre as transmissões de dados, embora tenham certas limitações em comparação com switches gerenciados. Eles também são chamados de switches parcialmente gerenciados.

Switches empilháveis são switches fixos que podem ser interconectados por meio de uma interface de cabo de backplane para criar um switch lógico unificado a partir de dois ou mais switches físicos.

Switches Modulares são placas de comutação para switches modulares ou baseados em chassis que podem ser inseridas em um chassi razoavelmente grande e fixo, que acomoda duas ou mais placas. Como as interfaces do switch podem ser alteradas conforme necessário, este switch oferece a maior flexibilidade e capacidade de atualização.

Switches KVM geralmente são empregados em data centers ou outros locais com muitos servidores. Ele fornece conexões de teclado, vídeo (monitor) e mouse a vários computadores, permitindo que os usuários gerenciem um grupo de serviços por meio de um único local ou de uma porta de console.

Aplicação de Switches em Redes

Os switches de rede são componentes cruciais para estabelecer e manter conexões de rede. Os próximos exemplos mostrarão vários cenários em que switches são empregados em uma rede.

Primeiramente, os switches automatizam as conexões de link, garantindo conectividade eficaz, velocidade e uma experiência fácil de usar, sem a necessidade de configurações manuais. Em segundo lugar, os switches aumentam a segurança e a confiabilidade da rede ao fornecer controle sobre a transferência de dados. Em terceiro lugar, ao conectar fisicamente diferentes dispositivos de rede, switches com várias portas frontais, normalmente portas RJ-45, são essenciais. O número de portas disponíveis pode variar. Além disso, os switches operam em modo full-duplex, permitindo transmissão e recepção simultâneas de dados, aumentando significativamente a velocidade da rede em comparação com hubs. Eles são especialmente benéficos para redes domésticas e situações que exigem serviços regulares de streaming de alta potência, garantindo uma forma confiável de transmitir ou reproduzir vídeos em 4K. Por fim, os switches mantêm uma lista de endereços MAC exclusivos para cada dispositivo conectado, roteando com eficiência a comunicação de rede para o destino pretendido e evitando a transmissão desnecessária para todos os dispositivos, reduzindo assim colisões e eliminando domínios de broadcast.

Conclusão

Ao ler este artigo, você entenderá o que é um switch de rede e como ele funciona. Ao tomar uma decisão, é importante considerar se um switch ou roteador é apropriado. Switches operam na camada de enlace de dados (Camada 2) e permitem o compartilhamento de recursos em uma única LAN, enquanto roteadores operam na camada de rede (Camada 3) e transportam dados entre várias redes analisando endereços IP. Clique aqui para saber mais sobre as diferenças entre switches e roteadores. Para obter mais detalhes sobre o que é um switch de rede, entre em contato com QSFPTEK CCIE/HCIE pelo [email protected] ou pelo chat ao vivo para obter assistência rápida.