Principais Dispositivos de uma Rede de Computadores [Parte 1]

Para os amantes de artigos sobre redes de computadores, hoje apresentamos mais um post onde iremos mostrar o funcionamento básico dos principais equipamentos ativos de uma rede. Para entendermos melhor todo o processo, é de extrema importância que tenham lido os artigos sobre o Modelo de Referência OSI e a Arquitetura de Redes TCP/IP, ou no mínimo possuem conhecimentos sobre o “Modelo em Camadas”. Esta matéria está dividida em duas partes para melhor compreensão do conteúdo a ser repassado. 

A produção deste artigo foi possível graças a reunião de diversos conceitos entre alguns autores bem conhecidos da área, além de outros artigos em blogs e sites sobre o assunto. Para mais informações, vide as “Fontes” no final desta matéria.


Introdução

“Criar uma LAN (Rede Local) isolada do resto do mundo, já não faz mais muito sentido atualmente”. (BEZERRA, 2009).

Tudo hoje praticamente impõe a necessidade de conexão com o restante do mundo. Transações bancárias, envio de correspondência, compras de produtos e bens de consumo, conversas e bate papo geral, comunicação por voz e vídeo, entretenimento são apenas alguns exemplos de atividades corriqueiras do dia-a-dia. Para que estas atividades sejam possíveis, utilizamos muitas vezes sem mesmo saber, alguns dispositivos que são fundamentais para o processo de comunicação na Internet e em Redes Locais.

E, para simplificar nosso aprendizado, iremos tratar especificamente dos principais e mais comuns dos dispositivos ativos em uma Rede de Computadores. Mas, é necessário primeiro compreender alguns conceitos básicos, além dos já repassados nas matérias sobre “Modelo em Camadas”, como grupos de equipamentos ativos e passivos em uma rede.


Dispositivos Ativos x Passivos de Rede

Quando falamos de Redes de Computadores, há dois principais grupos de dispositivos que são normalmente citados: dispositivo ativo e passivo.

  • Passivo da Rede: O grupo de componente passivo é representado pelos elementos responsáveis pelo transporte dos dados através de um meio físico. São todos dispositivos que funcionam com pulsos/sinais elétricos e não procedem com uma análise dos dados.
    • Alguns elementos comuns:
      1. Painéis de Conexão (Blocos, Patch Panel), Rack de Rede (Parede ou Piso);
      2. Voice Panel;
      3. Cabos Metálicos, Cabos Ópticos, Conectores e Extensores;
      4. Cordões de Manobra (Patch Cable, Adapter Cable, Cable Link), entre outros.
  • Ativo da Rede: Dispositivos que analisam e decidem sobre o modo como a informação atravessa o equipamento, afetando o funcionamento dos sistemas. Estes são os responsáveis pela comunicação adequada entre as estações de trabalho e os servidores. Eles garantem uma comunicação confiável com a performance requerida pela aplicação. Portanto, é imprescindível que estes equipamentos estejam dimensionados adequadamente para as necessidades da organização. 
    • Alguns elementos comuns:
      • Switches, Hubs, Bridges (Pontes), Modems, Roteadores, Placas de Rede;
      • Firewall (equipamento);
      • Chaveador KVM;
      • Conversores de Mídia;
      • Servidores;
      • Access Points (Pontos de Acesso), entre outros.

HUB

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Hub 8 Portas (10mbps). (C) Google Imagens, 2016.

O HUB é um concentrador de rede, um equipamento que funciona na Camada 1 do Modelo OSI (Camada Física). Sua principal funcionalidade é a interligação entre computadores de uma rede uma vez que possui várias portas RJ-45 (ou ISO 8877) fêmea. Está diretamente associado a “Topologia Física Estrela”. É fato também que atualmente este equipamento está cada vez mais em desuso, conhecido muitas vezes pelo termo “concentrador burro”.

Um HUB consiste num repetidor multiportas, ou seja, ele trabalha com o que chamamos de “Domínio de Colisão”, quando recebe a informação numa determinada porta, ele transmite essa informação por todas as outras portas, exceto por aquela que recebeu essa informação (flood), criando assim um único domínio de colisão reduzindo também a performance.

“Domínio de Colisão: Um domínio simples de colisão consiste em um ou mais Hubs Ethernet e nós conectados entre eles. Cada aparelho dentro do domínio de colisão partilha a banda de rede disponível com os outros aparelhos no mesmo domínio. Switches e Bridges são utilizados para separar domínios de colisão que são demasiado grandes de forma a melhorar a performance e a estabilidade da rede.” (BEZERRA, 2009).

Outra característica dos Hubs é que apenas permitem comunicações simultâneas entre dois pontos, isto é, se tivermos um PC A ligado a porta 1 e outro PC B a porta 2, e estiverem comunicando entre eles via HUB, se o PC C ligado à porta 3 pretender comunicar com o PC D ligado a porta 4 terá de esperar que termine a ligação entre o PC A e o PC B (a comunicação é estabelecida por frações de tempo mediante o número de portas do HUB ativas).

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Gráfico do HUB, sem microsegmentação no domínio de colisão. (C) Google Imagens, 2016.

O HUB como um tipo de concentrador pode apresentar-se como:

  • Concentrador Passivo: dispositivo simples adequado a instalações onde a distribuição física das estações é tal que a degradação do sinal, quando transmitido entre quaisquer estações adjacentes, está dentro do limite aceitável. Não regeneram os bits, ou seja, não estendem o comprimento de um cabo, apenas permitem que dois ou mais hosts se conectem ao mesmo segmento de cabo.
  • Concentrador Ativo: possui repetidores embutidos nas portas onde são conectados os cabos que ligam o concentrador às estações. Esse tipo de concentrador restaura a forma e o sincronismo do sinal quando ele passa por suas portas. A distância máxima permitida entre um concentrador ativo e uma estação é o dobro da que é permitida quando um concentrador passivo é utilizado. Eles obtêm energia de uma fonte de alimentação para gerar novamente os sinais da rede.

REPETIDOR (Repeater)

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Funcionamento básico de um Repetidor. (C) Google Imagens, 2016.

Os repetidores são equipamentos utilizados para interligar redes com a mesma tecnologia. São usados em circuitos de comunicação reduzindo a distorção regenerando e amplificando um sinal de modo que possa continuar sendo transmitido com a força e formas originais, ou seja, o que é recebido numa porta é amplificado e retransmitido instantaneamente em todas as outras portas.

Opera apenas na Camada 1 do Modelo OSI (Camada Física) recebendo um sinal de entrada, regenerando-o e enviando para a porta de saída. Com o objetivo de manter a inteligibilidade dos dados, o repetidor é um regenerador de sinais (não um amplificador), pois refaz os sinais originais (deformados pela atenuação/ruído) tentando anular a interferência do ruído.

Por definição, não efetua nenhum tipo de filtragem. Sua utilização requer estudos relacionados ao padrão do meio físico e a susceptibilidade do ruído neste.

“Filtragem: Capacidade de um dispositivo determinar se um frame (quadro ou pacote) deve ser repassado para alguma interface ou deve ser descartado. A filtragem e o repasse são feitos através de uma tabela de comutação”. (BEZERRA, 2009).

Algumas vantagens do seu uso são:

  • Reduz os Efeitos da Atenuação;
  • Evitar Colisões;
  • Isolar Segmentos;
  • Hubs Ativos.

“É válido observar que um repetidor é transparente . Os computadores não sabem de sua existência, no sentido que nunca o endereçam. Na realidade, um repetidor não possui endereço IP nem MAC.”


BRIDGE (Ponte)

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Segmentando Redes com Bridge. (C) CISCO Networking Academy, 2014.

Uma Bridge (Ponte) pode ser tanto um dispositivo de hardware quanto um software, projetado para conectar segmentos diferentes de uma rede. Estes equipamentos possuem a capacidade de isolamento de tráfego por segmento de rede, apresentando-se como uma solução para resolver problemas de tráfego em redes locais.

Operam nas Camadas 1 e 2 do Modelo OSI (Camada Física e de Enlace), agregando a função de verificar o MAC Address do host que receberá o frame (quadro). Aqui é possível realizar filtragem de entrega através do MAC Address, determinando que interface receberá um quadro enviado. (BEZERRA, 2009).

Usa-se uma bridge quando existem diferentes tipos de redes em um ambiente e deseja-se trocar informações ou compartilhar arquivos entre todos os computadores, que podem comunicar entre si.

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Exemplo básico de segmentação com Bridge. (C) Google Imagens, 2016.

Sua principal diferença dentre os outros dispositivos como os repetidores que trabalham a nível físico, é que as Bridges manipulam pacotes de dados em vez de sinais elétricos. Além de não retransmitirem ruídos e erros nos pacotes, as bridges são totalmente transparentes para os outros dispositivos de rede, e por isso, diversas redes locais interligadas por uma ponte formam uma única rede lógica. (MARTINEZ, 2016).

As principais características da Bridge são:

  • Filtrar pacotes entre segmentos de LAN’s;
  • Capacidade de armazenamento de mensagens, principalmente quando o tráfego na rede for muito grande;
  • Possui função de uma estação repetidora comum;
  • Algumas bridges atuam como elementos gerenciadores da rede, coletando dados sobre tráfego para a elaboração de relatórios;
  • São Auto-configuráveis;
  • Transparente para os protocolos acima da camada MAC.

Apesar de Bridges, Repetidores e HUBs serem dispositivos de rede semelhantes, a Ponte é mais complexa. Elas podem gerenciar o tráfego de uma rede ao invés de simplesmente retransmití-lo para os segmentos de rede adjacentes.


Finalizando…

Espero que tenham gostado desta breve descrição das principais funcionalidades destes “Ativos” e suas características.

A Parte 2 deste artigo finaliza esta matéria, abordando os Switchs, Routers, Placas de Rede e Access Points. Para acessar, clique aqui.


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Fontes

Livros e Materiais Didáticos

  • ROSS, Keith W.; KUROSE, James F. Redes de Computadores e a Internet  – Uma Abordagem Top-Down. 6ª Edição. Editora Pearson Education Brasil, São Paulo. 2013. 634 p.
  • COMER, Douglas E. Redes de Computadores e a Internet. 6ª Edição. Bookman, São Paulo. 2016. 634 p.
  • BEZERRA, Romildo Martins da Silva. Equipamentos de Redes de Computadores. Material didático para ensino em sala de aula. Estruturas Computacionais. Instituto Federal da Bahia. Bahia. 2009, 5 p.

Internet

  • MATIAS, Pedro Valadão. Equipamento Passivo de Rede. 2009. Disponível em <https://pt.scribd.com/doc/82979593/Equipamento-Passivo-de-Rede>. Acesso em: 15 set. 2016.
  • MEDEIROS, Elizabet Maria Spohr de. Redes de Computadores. 2001. Disponível em <http://nti.ufpb.br/~beti/pag-redes/index.htm>. Acesso em: 15 set. 2016.
  • MARTINES, Marina. Bridges. 2016. Portal INFOESCOLA. Disponível em <http://www.infoescola.com/redes-de-computadores/bridges/>. Acesso em: 15 set. 2016.

Andre H O Santos

Pentester, Especialista em Segurança de Redes e Testes de Invasão, Programador, Consultor e Professor de T.I.. Geek Inveterado, Apaixonado por Segurança da Informação e Louco por GNU/Linux. Dedica grande parte do seu tempo para criar soluções que ajudem dezenas de milhares de pessoas com dicas e artigos em Tecnologia e Segurança da Informação. Possui algumas Certificações em Ethical Hacking, Cabling System, Linux e Administração de Redes.

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3 Resultados

  1. Muito bom o artigo, vou usa-lo nas minhas aulas de Redes de Computadores.

  2. Hudson da Cruz disse:

    Muito bom esse artigo, vou usá-los na minahs aulas de Redes de Computadores

  1. 17 de novembro de 2016

    […] lido os artigos sobre o Modelo de Referência OSI e a Arquitetura de Redes TCP/IP, além da Primeira Parte deste artigo. Esta matéria está dividida em duas partes para melhor compreensão do conteúdo a […]

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