Hub ou Switch: Quais as principais diferenças?

Ao montar uma rede local de computadores, muito provavelmente você já deve ter se deparado com a dificuldade de entender quais são as diferenças técnicas entre equipamentos como hubs e switches.

Ambos são responsáveis por intermediar e encaminhar os pacotes de dados dentro da rede para os dispositivos conectados, mas possuem diferentes dinâmicas de funcionamento.

Embora hubs e switches sejam fisicamente parecidos, cada equipamento possui uma forma específica de gerenciar e transmitir os dados dentro da rede, que devem ser considerados antes da compra.

Por isso, antes de montar sua rede local, vale a pena saber quais são as principais diferenças entre o hub e um switch, bem como conhecer as limitações de cada um.

O que é Hub?

Um hub pode ser definido como uma unidade central para conectividade dentro da rede. Neste contexto, um hub é uma unidade equipada com várias portas de entrada para a conexão de dispositivos e funciona como uma unidade central para todos os dispositivos na LAN.

Em poucas palavras, um hub é um repetidor de rede que atua na camada física (Camada 1) do modelo OSI. Ou seja, utiliza apenas a infraestrutura física existente (cabeamento) para enviar e receber dados de todos os dispositivos conectados.

O problema começa quando o equipamento começa a ser mais exigido: Ao montar uma rede local com dispositivos conectados através de um hub, qualquer mensagem enviada por um dispositivo será transmitida para todos os dispositivos conectados.

Vale ressaltar que, ao atingir o endereço de destino correto, essa mensagem também será respondida para os demais equipamentos conectados. Assim, caso os computadores não façam parte da origem ou destino da mensagem, eles simplesmente vão ignorá-la.

É importante destacar que, como todos os dispositivos conectados a um hub fazem parte de um único domínio de colisão e broadcast, todos devem verificar quais pacotes estão sendo transmitidos na rede, respondendo apenas as requisições corretas.

Assim, conforme os computadores transmitem mais pacotes de dados, mais os caminhos de rede se congestionam, ocasionando a colisão de pacotes e exigindo que os dados sejam reenviados.

Dito isso, problemas de congestionamento são inevitáveis. Por consequência, conclui-se que quanto maior for o número de dispositivos conectados na mesma rede, mais ineficiente se tornará o hub.

Características de um hub de rede

Um hub funciona basicamente com a retransmissão de pacotes na largura de banda compartilhada, possui apenas um domínio de colisão e um único domínio de broadcast.

Isso significa que o equipamento não permite a criação de segmentos de rede (VLAN) e tão pouco suporta protocolos como SNMP ou STP.

Além disso, um hub fornece suporte para o modo de transmissão half-duplex. Esse modo de transmissão descreve a direção do fluxo de sinal entre dois dispositivos conectados.

No caso de uma transmissão do tipo half-duplex, a comunicação entre um cliente com o servidor é bidirecional, mas o canal é usado alternadamente por ambos, onde cada dispositivo pode transmitir e receber dados simultaneamente.

Dada essas características, as colisões de pacotes costumam ocorrer frequentemente neste tipo de dispositivo, gerando retransmissões e gargalos no tráfego. Por essas limitações, os hubs foram completamente substituídos pelos switches.

Cada hub possui um número de entradas de rede que permitem a conexão de vários dispositivos ao mesmo tempo. Logo, é possível encontrar hubs com 4, 8, 12, 16 ou 24 portas.

Entretanto, mesmo em uma rede doméstica com apenas 6 máquinas conectadas, enquanto duas estão se comunicando, todas as demais precisam esperar pela sua vez, sob pena da colisão de pacotes e a consequente lentidão do sistema.

Os hubs foram os substitutos das infraestruturas de rede montadas com cabo coaxial, por isso ainda herdaram as deficiências dessa tecnologia. Muito usados para criar pequenas redes domésticas, os hubs praticamente desapareceram das rede corporativas.

Tipos de hub

Os hubs podem ser passivos ou ativos. Um hub passivo funciona como uma espécie de espelho, que reflete os sinais recebidos para todos os dispositivos a eles conectados.

Esse equipamento não usa energia elétrica e apenas retransmite os sinais para a rede, sem limpá-los ou impulsioná-los. Logo, um hub passivo não pode ser usado para estender a distância entre dois dispositivos.

Por não fazer qualquer tipo de amplificação do sinal, o comprimento total do cabo entre dois dispositivos conectados, passando pelo hub passivo, não pode exercer 100 metros.

Por outro lado, um hub ativo, além de distribuir o sinal e possuir sua própria fonte de alimentação, serve como repetidor e reconstrói o sinal enfraquecido, além de limpar, melhorar e retransmitir os dados para a rede.

Ao contrário do hub passivo, o hub ativo pode receber dados por um cabo de 100 metros e retransmitir o mesmo pacote para o próximo dispositivo em outros cabos por mais 100 metros.

Essa característica permitiu que os hubs ativos fossem usados como uma extensão para pontos instalados fora do alcance de 100 metros, trabalhando como um repetidor de sinal.

Vantagens no uso de um hub

- Permite a conexão física independente de cada ponto;
- Facilita a manutenção da rede;
- Pode ser instalado em qualquer ambiente;
- Dependendo do tipo, permite estender a distância total da rede

Desvantagens do hub

- Modo de transmissão sujeito a colisões;
- Não oferece largura de banda dedicada;
- Não permite selecionar o melhor caminho p/ os pacotes;
- Gera alto tráfego de rede;
- Não consegue diferenciar os dispositivos conectados;
- Não permite redes de longa distância.

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O que é um Switch?

O switch pode ser considerado a evolução natural do hub. Trata-se de um comutador de dados para redes parecido fisicamente com o hub, mas com recursos capazes de identificar e monitorar o tráfego de rede.

A principal ferramenta para organizar as rotas da rede é o protocolo STP (Spanning Tree Protocol). Ele possibilita a inclusão de ligações redundantes entre os computadores e fornece caminhos alternativos no caso de falha de uma dessas conexões.

Nesse contexto, ele serve para evitar a formação de loops entre os switches e permitir a ativação e desativação automática dos caminhos alternativos.

Um switch ethernet normalmente opera na Camada 2 do modelo OSI e atua como um intermediário, uma vez que recebe pacotes de dados enviados por qualquer dispositivo e os redireciona para seus respectivos destinos dentro da rede.

O equipamento permite ainda agrupar portas para segmentar a rede física em várias LANs lógicas, também conhecidas como VLANs.

Todo switch possui uma tabela interna (estática ou dinâmica) que registra o MAC address de cada dispositivo, uma espécie de endereço eletrônico interno de cada elemento conectado.

Essa tabela ajuda a identificar o equipamento, o número da porta de origem e o destino final do pacote, além de prover a melhor rota para a transmissão de dados entre esses dispositivos.

Vale destacar que o uso da tabela de MAC address dispensa repetir as comunicações em todas as portas ethernet, o que agiliza todo o processo.

Além disso, é importante frisar que a segmentação realizada pelo switch reduz a quantidade de colisões dos pacotes de dados e o congestionamento de tráfego em redes maiores.

Principais aplicações dos switches

Em poucas palavras, um switch é um dispositivo que recebe e encaminha dados de forma organizada dentro de uma rede de comunicação. Ele é usado em sistemas computacionais, de telefonia, sistemas de vídeo-monitoramento e aplicações que exigem comunicação de dados ethernet.

O equipamento funciona na Camada 2 com largura de banda fixa, mantém uma tabela de MAC address para registro e consulta dos dispositivos conectados, permite criar LAN virtual e suporta modos de transmissão dos tipos half e full-duplex.

Os novos switch de rede L3 Já atuam na camada 3 do modelo OSI, podem conectar vários switches do tipo L2, reconhecem endereços do tipo Ip e são utilizados para rotear informações na forma de dados eletrônicos dentro dos segmentos internos de rede.

Atualmente, existem diversos modelos de switches, com grande variedade de portas de comunicação, que são responsáveis por conectar elementos de uma rede para transmitir dados, vídeo ou voz.

O número de portas de cada switch

O número de portas de um switch varia de acordo com cada modelo. Um switch de rede geralmente possui várias portas de entrada para dispositivos e uma ou mais portas de conexão para expansões. Essas expansões são chamadas de portas de entroncamento ou de uplink.

Alguns switches corporativos permitem o uso de protocolo e cabos de fibra óptica (switches FC), que possibilitam a conexão de pontos geograficamente distantes e maiores velocidade de transmissão.

Switches para redes residenciais podem possuir 4 ou 8 portas, enquanto switches comerciais podem ter 12, 16, 24 ou 48 portas para a conexão de mais dispositivos. Alguns modelos profissionais permitem o empilhamento de vários switches através das portas de uplink, disponibilizando assim um sistema com centenas de portas em uma única rede.

Um switch empresarial também utiliza as portas para entroncamento para interligar switches, redes ou outros equipamentos dentro da mesma infraestrutura, criando assim, sistemas maiores compostos por vários switches e roteadores.

Tipos de switch

Além do uso de nomenclaturas para classificar os switches quanto a velocidade (Fast Ethernet ou Gigabit), existem basicamente dois tipos de switches de rede: os switches gerenciáveis e os não gerenciáveis.

Um switch gerenciável é um equipamento que pode ser configurado e gerenciado para otimizar o tráfego na rede em áreas estratégicas para a transmissão de dados.

Esses equipamentos possuem recursos para criação de redes virtuais, permitem o monitoramento autônomo da rede, o roteamento IP, aceitam comandos enviados por computadores e possuem serviços de QoS.

Os switches gerenciáveis podem ter portas com diferentes velocidades de transmissão, dispor de conexões de cobre ou fibra, bem como fornecer ferramentas avançadas de segurança para controlar e monitorar os dispositivos conectados.

Por outro lado, um switch não gerenciável não permite tais configurações e é considerado um modelo obsoleto quando comparado aos seus pares gerenciáveis.

Esse tipo de equipamento apenas endereça os pacotes de dados recebidos para seus destinos, mas não possui recursos avançados para priorizar o tráfego dentro da rede.

Vale destacar que um switch não gerenciável pode ser classificado como um equipamento do tipo Plug And Play, uma vez que basta conectá-lo à rede para que o sistema esteja pronto para transmitir dados entre os dispositivos conectados.

Logo, são esses dispositivos são frequentemente utilizados em redes mais simples, pois apesar de possuírem menos recursos, não exigem conhecimento para a instalação ou configurações complexas.

As vantagens dos switches

- Reduzem o número dos domínios de transmissão;
- Usam a tabela de MAC address para mapear os remetentes e enviar os dados somente os respectivos destinos;
- Possibilita a comunicação entre máquinas com placas de rede de diferentes velocidades;
- Aumenta o desempenho da rede, já que a comunicação está sempre disponível;
- Evitam a colisão de dados, reduzindo o congestionamento;
- São equipamento multiportas e podem ser expansíveis;
- Suportam VLANs que ajudam na segmentação lógica de portas;
- Possuem diversos modelos que permitem atender diferentes necessidades do usuário.

Desvantagens dos switches

- Não é tão eficiente quanto um roteador para limitar as transmissões;
- A comunicação entre VLANs requer roteamento;
- São mais caros do que outros dispositivos de rede;
- Problemas de disponibilidade podem ser difíceis de ser identificados;
- O tráfego e o transmissão de dados entre redes pode ser problemático;
- Precisa de planejamento adequado para lidar com pacotes multicast (transmissão de informação para múltiplos destinatários simultaneamente);
- A manipulação de pacotes multicast requerem configuração e design adequado.

Quais as diferenças entre o hub e o switch?

O hub é um dos primeiros equipamentos que possibilitou instalar e distribuir cabos de rede para pontos individuais, acabando com a dependência do barramento único exigido pelos cabos coaxiais.

No entanto, por propagar dados para todas as portas sem nenhum controle, o aparelho acabou limitando suas aplicações, o que posteriormente fez surgir aparelhos mais modernos, como os switches, por exemplo.

Basicamente, um hub opera na camada física (camada 1) do modelo OSI, onde sua funcionalidade consiste apenas em conectar vários dispositivos ethernet em um único segmento.

Ao contrário do hub, um switch opera na camada de enlace dos dados, ou seja, na camada 2 do modelo OSI e utiliza tabelas para endereçar individualmente o tráfego dos pacotes de dados, além de protocolos que possibilitam gerenciar o fluxo de dados pela rede.

Os switches permitem ainda criar e segmentar LANs (VLANs), suporta configurações para priorizar a transmissão dos dados em determinados segmentos e alcançam velocidades de 10/100 Mbps ou 1/10 Gbps.

Podemos afirmar que o switch é a evolução inteligente do hub, principalmente por identificar e encaminhar os pacotes de dados para seus respectivos endereços de destino, sem precisar propagar esses dados de forma simultânea para todas as portas da rede.

Tal funcionalidade melhora o desempenho da rede local, agiliza o processo de transmissão de dados entre servidores, computadores, storages e outros dispositivos da rede, reduz a lentidão e evita a colisão dos pacotes.

Somos especialistas em hubs e switches de rede

Embora os switches se mostrem superiores aos hubs, é importante destacar que esses equipamentos exigem mais conhecimento para a instalação e configuração (switch gerenciáveis) dentro da rede e custam mais caro.

Apesar de mais baratos e fáceis de instalar, os hubs não oferecem tantos recursos como os switches e sua velocidade é limitada à 10 Mbps. Portanto, dependendo da aplicação desejada, um hub pode não ser a melhor escolha.

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