Hubs, switches e roteadores: Qual é a diferença?

Embora hubs, switches e roteadores sejam dispositivos usados para conectar e gerenciar o tráfego de rede, cada tipo de equipamento possui particularidades na forma como fazem a recepção, o gerenciamento e a transmissão dos pacotes de dados.

Um hub pode ser definido como uma unidade central para conectividade (nó de rede), que transmite dados para todos os computadores ou dispositivos ethernet conectados de forma simultânea, sem nenhuma distinção sobre qual será o endereçamento correto do pacote.

Já o switch é um equipamento que recebe, identifica e direciona os dados que chegam por qualquer uma das portas de entrada para uma saída específica, geralmente fazendo a entrega dos dados somente no destino pretendido.

Por sua vez, roteador é um dispositivo, físico ou virtual, que transmite informações entre duas ou mais redes de computadores comutadas por pacotes. O roteador recebe um determinado pacote, analisa o endereço IP de destino, as possíveis rotas, calcula a melhor maneira de chegar a esse destino e, em seguida, encaminha a informação.

A conexão de vários equipamentos

Equipamentos como servidores, computadores, celulares ou mesmo redes inteiras geralmente são conectadas através de uma infraestrutura (física e lógica) para compartilhar aplicações, serviços e conteúdo, além de facilitar a comunicação e a colaboração entre os usuários.

Nesse contexto, aparelhos como hubs, switches ou roteadores são as ferramentas utilizadas para conectar vários dispositivos ethernet. Apesar de projetados para usos específicos e possuírem características técnicas próprias, esses três tipos de dispositivos podem, inclusive, desempenhar a mesma função dentro da rede.

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É comum que, ao contratar serviços de banda larga, operadoras de telefonia conectem todos dispositivos de uma residência em apenas um roteador equipado com várias portas LAN, dispensando o uso de um switch.

Essa flexibilidade reduz custos, facilita a instalação e simplifica o gerenciamento, mas causa uma grande confusão, já que pode levar a uma falsa compreensão sobre o funcionamento e o objetivo final de cada dispositivo.

Assim, é preciso contextualizarmos os significados reais de hubs, switches e roteadores para entender como de fato esses equipamentos funcionam.

Hubs

Um hub de rede é um repetidor que atua na camada física (camada 1) do modelo OSI. Isso significa que esse equipamento apenas transmite dados pela infraestrutura física existente, enviando as mensagens recebidas para todos os outros dispositivos conectados.

Assim, numa pequena rede com cinco computadores interligados por um hub, qualquer mensagem enviada por um dos computadores também chegará aos demais. Entretanto, apenas o computador de destino irá responder à mensagem.

Vale destacar que a resposta também será transmitida para todas as portas do hub, onde os computadores que não fazem parte da origem ou destino irão receber e simplesmente ignorar as transmissões desnecessárias.

Como todos os dispositivos conectados a um hub estão em um único domínio de colisão e broadcast, todos os computadores conectados devem verificar quais pacotes estão sendo transmitidos, respondendo somente as requisições corretas.

Esse processo leva a problemas de congestionamento, pois toda vez que dois computadores transmitem dados ao mesmo tempo, esses pacotes colidem e os dados devem ser reenviados.

A conclusão simples sobre o assunto: Conforme o número de dispositivos conectados em rede vai aumentando, o hub tornar-se cada mais ineficiente no transporte de dados.

Switches

Switch é um comutador que pode segmentar a rede física em várias LANs lógicas conhecidas como VLANs, e é capaz de dividir um único domínio de transmissão em vários segmentos. Essa segmentação ajuda a reduzir a quantidade de colisões dos pacotes de dados e o congestionamento de tráfego em redes maiores.

Além disso, switches também são capazes, ao lidar com dados, reconhecer os endereços específicos, para posteriormente enviar as respectivas mensagens.

Sendo assim, um switch é capaz de identificar o endereço de cada remetente e para qual computador a mensagem será encaminhada, enviando o pacote de dados diretamente para o destino correto.

Um switch tradicional geralmente opera na camada 2 do modelo OSI e registra uma tabela de endereços (estática ou dinamicamente) que lista o número da porta e o MAC address de cada dispositivo conectado.

O uso da tabela de endereços dispensa repetir as comunicações em todas as portas ethernet. Em vez disso, o equipamento procurará o endereço MAC de destino nos frames transmitidos e fará o endereçamento apenas para a porta correta.

Caso o switch identifique a porta específica e o MAC address um endereço correspondente na tabela, o pacote será enviado apenas para essa porta de destino. Esse processo que envolve um host e um destino específico é conhecido envio Unicast.

Roteadores

O roteador é, por sua vez, uma espécie de pequeno computador, que atua predominantemente na camada 3 do modelo OSI, programado para manipular e rotear o tráfego entre dispositivos e redes.

Esses equipamentos são responsáveis por conectar dispositivos de pelo menos duas redes, como LANs, WANs ou uma LAN e um provedor de serviços de internet (ISP).

Além disso, um roteador pode se comunicar através de protocolos com servidores, computadores, storages e outros sistemas computacionais para calcular qual a melhor rota antes de enviar os dados.

Um roteador atua como uma espécie de direcionador do tráfego, que escolhe o caminho para que as informações alcancem os alvos desejados mais rapidamente, faz o envio dos dados e registra o resultado.

Se um roteador tiver a opção de várias rotas para o mesmo destino, ele vai escolher o caminho com a métrica mais baixa. Essas métricas são armazenadas e atualizadas em uma tabela de roteamento.

Roteamento é a capacidade de encaminhar pacotes de dados IP (Internet Protocol) de uma rede para outra, sempre utilizando o melhor caminho possível para a comunicação.

O trabalho do roteador basicamente é conectar dispositivos e redes, além de gerenciar rotas e o tráfego dentro de uma infraestrutura de TI. Isso tudo somente é possível graças aos recursos de roteamento desses equipamentos.

O uso de roteadores também permite prover a conexão interna entre diferentes sistemas computacionais, são responsáveis por conectar computadores à Internet e possibilita que vários usuários compartilhem uma única conexão de banda larga.

Qual a diferença entre hubs, switches e roteadores?

Como vimos, há diferentes tipos de equipamentos de rede, onde cada um possui características, aplicações e funcionalidades distintas. Deste modo, vamos compará-los e conferir as principais diferenças entre eles.

Hubs vs. Switches

Enquanto um hub apenas conecta vários dispositivos ethernet em um único segmento, o switch permite endereça individualmente o tráfego e permite dividir o tráfego em várias VLANs.

O hub foi o equipamento pioneiro em possibilitar a instalação e a distribuição de cabos para pontos individuais, acabando com a dependência do barramento único exigido por cabos coaxiais, mas a ideia de propagar dados para todas as portas sem nenhum controle limitou suas aplicações.

Neste contexto, podemos afirmar que o switch é mais inteligente que um hub, principalmente ao determinar e encaminhar o destino dos dados sem a necessidade de encaminhar o pacote de dados para toda a rede.

Switches são equipamentos que exigem mais conhecimento para a instalação, configuração, possuem maior desempenho e custam mais caro. Já os hubs são fáceis de instalar, não oferecem tantos recursos mas custam mais barato.

Switches vs. Roteadores

De uma forma grosseira, o conceito "Switches criam uma rede, enquanto roteadores as conectam" ajuda a entender as principais diferenças entre switches e roteadores.

O roteador é muito diferente do switch, principalmente por conta de sua funcionalidade. Outra diferença entre ambos, diz respeito ao tipo de conexão.

Enquanto o switch é usado apenas para rede com fio, um roteador também pode se conectar à rede sem fio. Assim, por ter uma maior quantidade de funções, os roteadores possuem um custo mais alto do que os switches.

Roteadores vs. Hub

Assim como em comparação com os switches, roteadores e hubs também possuem muitas diferenças entre si. Enquanto o hub trata-se de um dispositivo passivo e desprovido de software, o roteador é um dispositivo de rede complexo e com muitos recursos.

Além disso, a forma que cada equipamento transmitem os dados também são diferentes. Enquanto um hub recebe dados de um computador e o retransmite para todas as portas (como sinal elétrico ou bits), o roteador sabe qual é o melhor caminho para enviar os dados para seus respectivos destinos.

O fato do hub possuir um único domínio de colisão e broadcast e transmitir os dados para rede sem nenhum controle causa uma grande perda de performance, congestionando a infraestrutura de comunicação.

Um roteador não apenas quebra os domínios de colisão, mas quebra também os domínios de broadcast, o que significa todo o tráfego será endereçado por caminhos livres, sem o risco de colisões de pacotes.

Um roteador também cria uma conexão entre duas redes. Uma mensagem de broadcast de uma rede nunca alcançará a outra, pois cabe ao roteador filtrar e endereçar os pacotes dentro de cada rede.

Hubs, Switches ou Roteadores: Qual Devo Comprar?

Como percebido no decorrer deste artigo, hubs, switches e roteadores possuem recursos específicos, por isso a escolha do equipamento correto deve ser feita de acordo com cada aplicação.

Seja qual for o dispositivo que sua rede precisa, é importante certificar-se de que ele possa executar todas as funções requeridas, levando em também em consideração seus custos, desempenho e funcionalidades.

Assim, enquanto um simples hub pode ser a melhor opção para uso doméstico, muitas vezes é necessário um switch para conectar alguns dispositivos do escritório ou um roteador para distribuir acesso a internet.

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