Noções básicas sobre roteadores, switches e hardware de rede

Hoje estamos dando uma olhada no hardware de rede doméstica: o que as peças individuais fazem, quando você precisa delas e a melhor forma de implantá-las. Continue lendo para ter uma ideia mais clara do que você precisa para otimizar sua rede doméstica.

Quando você precisa de um switch? Um hub? O que exatamente um roteador faz? Você precisa de um roteador se tiver um único computador? A tecnologia de rede pode ser uma área de estudo bastante misteriosa, mas armado com os termos certos e uma visão geral de como os dispositivos funcionam em sua rede doméstica, você pode implantar sua rede com confiança.

Noções básicas sobre rede doméstica por meio de diagramas de rede

Em vez de começar com um glossário de termos de rede – e no processo atacá-lo com termos técnicos sem nenhum ponto de referência fácil – vamos mergulhar direto nos diagramas de rede. Aqui está a configuração de rede mais simples disponível: um computador conectado diretamente a um modem que, por sua vez, é conectado por meio de uma linha telefônica / cabo / uplink de fibra óptica ao provedor de serviços de Internet do indivíduo.

Não fica menos complicado do que este arranjo, mas há um preço a pagar pela ultra-simplicidade da configuração. Este usuário não pode acessar a Internet com um dispositivo Wi-Fi (portanto, não há acesso para smartphones, tablets ou outros dispositivos sem fio) e ele perde os benefícios de ter um roteador entre o computador e a Internet. Vamos apresentar um roteador e destacar os benefícios de usá-lo. No diagrama abaixo, apresentamos dois elementos à rede: um roteador sem fio e um laptop conectado à rede por meio dessa conexão sem fio.

Quando você deve usar um roteador? Dado o baixo custo dos roteadores domésticos e os benefícios obtidos com a instalação de um em sua rede, você deve sempre usar um roteador (que quase sempre inclui um recurso de firewall).

Os roteadores domésticos são, na verdade, uma combinação de três componentes de rede: um roteador, um firewall e um switch. Em um ambiente comercial, as três peças de hardware são mantidas separadas, mas os roteadores do consumidor quase sempre são uma combinação dos componentes de roteamento e de comutação com um firewall adicionado para uma boa medida. Primeiro, vamos ver o que a função do roteador faz.

No nível mais básico, um roteador conecta duas redes, a rede dentro de sua casa (seja grande ou pequena) e a rede fora de sua casa (neste caso, a Internet). O modem de banda larga fornecido a você pelo seu ISP é adequado apenas para conectar um único computador à Internet e geralmente não inclui qualquer tipo de roteamento ou funcionalidade de switch. Um roteador executa as seguintes funções:

• Compartilhamento de IP: Seu ISP atribui a você um endereço IP. Se você tem um desktop, um laptop, uma caixa de mídia em sua TV e um iPad, aquele endereço IP claramente não vai funcionar. Um roteador gerencia essas conexões múltiplas e garante que os pacotes certos de informações vão para os lugares certos. Sem essa função, não haveria como uma pessoa no desktop e uma pessoa no laptop navegarem na web, pois não haveria distinção entre qual computador está solicitando o quê.
• Network Address Translation (NAT) : relacionado à função de compartilhamento de IP, o NAT modifica os cabeçalhos em pacotes de informações que entram e saem de sua rede para que sejam roteados para o dispositivo adequado. Pense no NAT como uma recepcionista muito útil dentro do seu roteador que sabe exatamente onde cada pacote de entrada / saída deve ir e marca o departamento sobre eles de acordo.
• Configuração dinâmica de hosts: Sem DHCP, você teria que configurar manualmente e adicionar todos os hosts à sua rede. Isso significa que sempre que um novo computador entrar na rede, você terá que atribuir a ele manualmente um endereço na rede. O DHCP faz isso para você automaticamente, de modo que, quando você conectar seu XBOX ao roteador, seu amigo entrar em sua rede sem fio ou você adicionar um novo computador, um endereço seja atribuído sem a necessidade de interação humana.
• Firewall: os roteadores agem como firewalls básicos de várias maneiras, incluindo rejeitando automaticamente os dados de entrada que não fazem parte de uma troca contínua entre um computador em sua rede e o mundo externo. Se você solicitar um stream de música do Pandora, por exemplo, seu roteador diz: “Estamos esperando por você, entre” e esse stream de dados é direcionado ao dispositivo que fez a solicitação. Por outro lado, se uma explosão repentina de sondagem de porta vier de um endereço desconhecido, seu roteador atuará como um segurança e rejeitará as solicitações, ocultando efetivamente seus computadores. Mesmo para um usuário com um único computador, um roteador simples de $ 50 vale a pena apenas pela funcionalidade do firewall.

Além da funcionalidade de rede interna para externa descrita acima, os roteadores domésticos também atuam como um switch de rede. Um switch de rede é uma peça de hardware que facilita a comunicação entre computadores em uma rede interna. Sem a função de comutação, os dispositivos poderiam se comunicar através do roteador com a grande Internet, mas não entre si – algo tão simples como copiar um MP3 do seu laptop para o desktop pela rede seria impossível.

A maioria dos roteadores tem quatro portas Ethernet que permitem conectar quatro dispositivos e fazer com que eles se comuniquem por meio da função de switch. Se precisar de mais de quatro conexões Ethernet, você precisará atualizar para um roteador com um banco de portas maior (uma proposta bastante cara que normalmente só aumentará você até oito portas) ou você pode escolher um switch dedicado. Nota: Você só precisa atualizar se estiver ficando sem portas físicas para conexões de linha física . Se você tiver apenas um computador e uma impressora em rede conectados ao roteador de quatro portas (e tudo o mais na sua rede for baseado em Wi-Fi), não há necessidade de atualizar para obter portas físicas. Dito isso, vamos dar uma olhada em uma rede com um switch dedicado.

Embora o limite de quatro portas na maioria dos roteadores domésticos fosse mais do que suficiente para a maioria dos usuários domésticos, os últimos 10 anos trouxeram um aumento significativo no número de dispositivos que podem ser conectados em rede dentro de casa. Não é incomum ter vários computadores, vários consoles de jogos, centros de mídia, impressoras, servidores de arquivos e muito mais que todos se conectam à LAN Ethernet (embora você possa se safar colocando seu Wii na rede Wi-Fi para coisas como streaming de vídeo dedicado e acesso ao servidor de mídia, é preferível ter uma conexão de linha fixa). Depois de atingir esse nível de saturação do dispositivo, é necessário adicionar um switch com oito, 16 ou mais portas para dar suporte adequado à sua crescente rede doméstica.

Como uma observação lateral, historicamente as pessoas sempre dependiam de hubs porque eram muito mais baratos do que switches caros. Um hub é um dispositivo de rede simples que não examina nem gerencia qualquer tráfego que passa por ele – é um dispositivo de rede “burro” – em contraste, os switches realmente interagem com os pacotes de dados e os direcionam ativamente. Como os hubs não têm componente de gerenciamento, há colisões frequentes entre os pacotes, o que leva a uma diminuição geral do desempenho. Os hubs sofrem de uma série de deficiências técnicas que você pode ler aqui. Os switches de rede para consumidores caíram de preço tão acentuadamente nos últimos 10 anos que pouquíssimos hubs são fabricados (a Netgear, um dos maiores fabricantes de hubs para consumidores, nem mesmo os fabrica mais). Devido às deficiências dos hubs de rede e aos baixos preços dos switches de rede de qualidade para o consumidor , não podemos recomendar o uso de um hub . Quando você pode comprar um switch de 8 portas de alta velocidade perfeitamente bom por US $ 25, não há uma boa razão para usar um hub desatualizado em uma rede doméstica – se você está curioso para saber por que um administrador de rede implantaria um hub, você pode ler sobre isso aqui .

Voltando ao tópico dos switches: os switches são uma maneira excelente e barata de aumentar o tamanho da sua rede doméstica . Se você ultrapassar o limite do banco de quatro portas na parte de trás do roteador, a coisa mais simples que poderá fazer para expandir a rede é comprar um switch com um número apropriado de portas. Desconecte os dispositivos do roteador, conecte todos os dispositivos ao switch e, em seguida, conecte o switch ao roteador. Observação: os switches não têm absolutamente nenhuma funcionalidade de roteamento e não podem substituir um roteador. Seu roteador provavelmente tem um switch de quatro portas embutido, mas isso não significa que seu novo switch dedicado de oito portas possa substituir seu roteador – você ainda precisa do roteador para mediar entre o modem e o switch.

Decodificando Designações de Velocidade de Rede

Agora que você tem uma ideia clara de como exatamente sua rede deve ser configurada fisicamente, vamos falar sobre velocidades de rede. Existem duas designações principais nas quais estamos interessados: Ethernet e Wi-Fi. Vamos dar uma olhada na Ethernet primeiro.

As velocidades de conexão Ethernet são designadas em 10BASE. O protocolo Ethernet original, agora com 30 anos, operava com uma velocidade máxima de 10 Mbit / s. A Fast Ethernet, introduzida em 1995, aumentou a velocidade para 100 Mbit / s. A Ethernet Gigabit foi introduzida logo depois disso em 1998, mas não ganhou muita força no mercado consumidor até recentemente. Como o próprio nome sugere, Gigabit Ethernet é capaz de 1000 Mbit / s. Você geralmente verá essas designações observadas no equipamento de rede e em sua embalagem como 10/100 ou 10/100/1000, indicando com qual versão Ethernet o dispositivo é compatível.

Para aproveitar ao máximo as velocidades máximas, todos os dispositivos da cadeia de transferência precisam estar na classificação de velocidade desejada ou acima dela. Por exemplo, digamos que você tenha um servidor de mídia em seu porão com uma placa Gigabit Ethernet instalada e um console de mídia em sua sala com uma placa Gigabit Ethernet, mas você está conectando os dois juntos com um switch 10/100. Ambos os dispositivos serão limitados pelo teto de 100 Mbit / s no switch. Nessa situação, atualizar o switch aumentaria consideravelmente o desempenho da rede.

Fora a transferência de arquivos grandes e streaming de conteúdo de vídeo HD em sua rede doméstica, não há necessidade de atualizar todo o seu equipamento para Gigabit. Se o uso da rede de seu computador principal envolve navegar na web e as transferências de arquivos leves 10/100 são mais que satisfatórias.

Compreendendo velocidades de Wi-Fi

As velocidades do Wi-Fi são designadas por letras, não por números. Ao contrário da designação de número como velocidade de rede fácil de traduzir que encontramos na Ethernet, as designações Wi-Fi na verdade se referem às versões preliminares do padrão de rede IEEE 802.11 que dita os parâmetros do protocolo Wi-Fi.

802.11b foi a primeira versão amplamente adotada pelos consumidores. Os dispositivos 802.11b operam a uma transmissão máxima de 11 Mbit / s, mas a velocidade é altamente dependente da força e da qualidade do sinal – realisticamente, os usuários devem esperar 1-5 Mbit / s. Dispositivos que usam 802.11b sofrem interferência de babás eletrônicas, dispositivos bluetooth, telefones sem fio e outros dispositivos de banda de 2,4 GHz.

802.11g foi a próxima grande atualização do consumidor e impulsionou a transmissão máxima para 54 Mbit / s (realisticamente, cerca de 22 Mbit / s contabilizando correção de erros e força do sinal). 802.11g sofre do mesmo tipo de interferência de banda de 2,4 GHz que 802.11b sofre.

802.11n é uma atualização significativa para os padrões Wi-Fi – os dispositivos usam antenas de múltiplas entradas e múltiplas saídas (MIMO) para operar nas bandas de 2,4 GHz e 5 GHz relativamente vazias. O 802.11n tem um máximo teórico de 300 Mbit / s, mas levando em consideração a correção de erros e condições abaixo do ideal, você pode esperar velocidades na faixa de 100-150 Mbit / s.

802.11ac é uma grande atualização que traz canais mais amplos (80 ou 160 MHz contra 40 MHz), mais fluxos espaciais (até oito) e coisas como a formação de feixes, que enviam ondas diretamente para o seu dispositivo em vez de saltar por toda parte, criando coisas muito mais rapido. Quão rápido? Existem alguns modelos que podem fazer um gigabit por segundo. É extremamente rápido.

Como a Ethernet, as velocidades do Wi-Fi são limitadas pelo link mais fraco na rede direta. Se você tiver um roteador Wi-Fi compatível com 802.11n, mas seu netbook tiver apenas um módulo Wi-Fi compatível com 802.11g, você atingirá o máximo nas velocidades 802.11g. Além das limitações de velocidade, há uma razão muito urgente para abandonar o protocolo Wi-Fi popular mais antigo, 802.11b. Você deveuse o mesmo nível de criptografia em todos os dispositivos em sua rede e os esquemas de criptografia disponíveis para dispositivos 802.11b são fracos e foram comprometidos (a criptografia WEP, por exemplo, pode ser comprometida em questão de minutos por uma criança moderadamente habilidosa). Atualizar seu roteador Wi-Fi e equipamento sem fio permite atualizar sua criptografia sem fio, bem como desfrutar de velocidades mais rápidas. Se você não fez nada para proteger seu roteador agora, seria uma boa hora para ler nosso guia para bloquear sua rede Wi-Fi contra intrusões .

Também como a Ethernet, atualizar para a velocidade máxima – neste caso 802.11n – é mais adequado para pessoas que movem arquivos grandes e streaming de vídeo HD. Atualizar para 802.11n terá um impacto insignificante em sua velocidade de navegação na web, mas terá um impacto enorme em sua capacidade de transmitir conteúdo HD sem fio em sua casa.

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Neste ponto, você tem uma ideia de como sua rede doméstica precisa ser organizada e tem uma compreensão do que significam as designações de velocidade de rede e como elas afetam você e sua rede. É hora de atualizar seu switch, implantar uma nova largura de banda Wi-Fi e desfrutar de uma rede doméstica melhor otimizada.