O que é um Switch?

Todo mundo que já plugou um cabo de rede num equipamento com várias portinhas já usou um, mesmo sem saber. Um switch é o dispositivo que conecta os aparelhos de uma rede local e faz eles conversarem entre si de forma direta e eficiente. Ele é o ponto de encontro da sua rede, e a diferença entre ele e o antigo hub explica por que as redes ficaram tão mais rápidas.

O switch é inteligente onde o hub era burro. É essa inteligência que evita o caos numa rede com dezenas de aparelhos falando ao mesmo tempo.

Como o switch funciona (e por que é melhor que um hub)

Imagine uma sala cheia de gente. Um hub é como alguém que, para entregar um recado a uma pessoa, grita para a sala inteira: todos ouvem, o barulho cresce e ninguém trabalha direito. O comutador é como um mensageiro que sabe exatamente onde cada pessoa está sentada e entrega o recado só para ela.

Tecnicamente: ele opera na camada 2 do modelo OSI e mantém uma tabela que associa cada endereço MAC (o identificador único de cada placa de rede) à porta em que aquele dispositivo está. Quando um dado chega, ele consulta a tabela e encaminha só para a porta certa. O resultado é menos tráfego, menos colisão e mais velocidade.

A tabela MAC e como o aprendizado acontece

O equipamento aprende sozinho, olhando o tráfego que passa. Cada quadro Ethernet que entra numa porta carrega dois endereços MAC: o de quem mandou e o de quem deve receber. O equipamento olha o endereço de origem e grava na tabela que aquele MAC está alcançável por aquela porta. Depois olha o endereço de destino e procura na mesma tabela. Se encontra, encaminha o quadro só para a porta correspondente. Se não encontra, inunda: manda uma cópia por todas as outras portas e espera resposta. A resposta ensina a porta do destino, e dali em diante o tráfego daquele par vira unicast.

Cada entrada envelhece. Se um endereço fica tempo sem aparecer, a entrada é descartada e o endereço é reaprendido na próxima conversa. É por isso que trocar um notebook de porta funciona sem ninguém mexer em nada.

Dois detalhes importam na operação. Broadcast e multicast não têm porta única de destino, então saem por todas as portas do mesmo domínio, e é por isso que uma rede grande e plana fica lenta com equipamento bom. A tabela também tem limite de entradas, e quando enche o comportamento é inundar: o ataque de MAC flooding gera milhares de endereços falsos até estourar a tabela, e daí vem o recurso de limitar endereços por porta no modelo gerenciado.

Switch, hub e roteador: quem faz o quê

Esses três se confundem o tempo todo. A diferença, em uma tabela:

Resumindo: o comutador conecta uma rede por dentro; o roteador liga uma rede à outra. O aparelho que a operadora instala na sua casa geralmente é os dois (e mais o Wi-Fi) numa caixa só.

Gerenciável ou não gerenciável?

Ao comprar, essa é a primeira escolha:

Redes maiores precisam do gerenciável para segmentar (separar setores em VLANs, por segurança) e priorizar tráfego (dar preferência a voz e vídeo com QoS). Muitos modelos ainda oferecem PoE, que entrega energia pelo próprio cabo de rede, útil para câmeras, telefones IP e access points.

O que quer dizer "switch burro"

O apelido é literal e descreve o modelo não gerenciado. Ele não tem painel, nem endereço IP de gerência, nem log, nem configuração. Você liga na tomada, pluga os cabos e ele comuta. Toda a inteligência dele cabe na tabela MAC, construída sozinha.

A confusão mais comum é outra: o burro mesmo era o hub, que repetia tudo para todas as portas. O não gerenciado já comuta pelo MAC e entrega o quadro na porta certa. O burro aqui é a ausência de configuração e de visibilidade.

Entre os dois extremos existe a faixa intermediária, vendida como smart ou web managed: interface web simples, VLAN, às vezes QoS, sem linha de comando.

Quando o burro basta: casa, escritório de poucas pessoas, ganhar portas num andar, bancada de laboratório. Quando não basta: separar setores, priorizar voz, autenticar quem pluga o cabo, alimentar câmeras ou descobrir qual porta está derrubando a rede. Tudo isso depende de configurar e consultar o equipamento.

VLAN: dividir a rede dentro do mesmo equipamento

Uma VLAN é uma rede lógica criada dentro do mesmo hardware. Em vez de comprar três equipamentos para separar financeiro, produção e visitantes, você cria três VLANs e diz quais portas pertencem a cada uma. Quem está na VLAN do financeiro não vê o broadcast da de visitantes, e o tráfego entre as duas precisa subir até um roteador.

O padrão que carrega essa informação é o IEEE 802.1Q, que insere uma etiqueta de 4 bytes no quadro Ethernet. A etiqueta tem um identificador de VLAN, e a documentação da Cisco para os Catalyst 9300 registra a faixa utilizável de 1 a 4094, com a VLAN 1 criada por padrão e os números 1002 a 1005 reservados.

As portas aparecem em dois papéis. A de acesso pertence a uma VLAN só e entrega o quadro sem etiqueta para o aparelho do usuário, que nem sabe da VLAN. A de tronco carrega várias VLANs com etiqueta, e é por ela que o tráfego segue para outro equipamento ou para o roteador. Errar esse papel é a causa mais comum de "a VLAN não passa".

PoE: energia elétrica pelo cabo de rede

PoE é a sigla de Power over Ethernet. O equipamento injeta corrente contínua nos mesmos pares do cabo que levam dados, e o aparelho do outro lado dispensa fonte própria. Some uma tomada a menos por câmera IP, telefone, access point ou controlador de porta.

As normas IEEE cresceram em etapas. Segundo a documentação da Microchip sobre as normas de PoE, cada geração garante uma potência diferente na porta:

Na compra, o número que engana é o da porta. Existe também o orçamento total de energia, que é quanto o aparelho entrega somando todas as portas. Um modelo de 24 portas pode anunciar 30 W por porta e ter orçamento bem abaixo de 24 vezes isso. Some o consumo real antes de escolher, e lembre que o nobreak precisa aguentar essa carga.

Uplink e stacking: quando uma caixa só não basta

A porta de uplink é a saída para o resto da rede. Costuma ser mais rápida que as de acesso, e em muitos modelos é um slot SFP ou SFP+ para módulo óptico. Se 24 portas de 1 Gb/s sobem por um uplink de 1 Gb/s, o gargalo está no uplink. Esse exagero proposital se chama sobrescrição, e passa porque raramente todas as portas transmitem no limite ao mesmo tempo. Quando não passa, você agrega enlaces com LACP ou troca o uplink por 10 Gb/s.

Stacking é outra coisa. Vários aparelhos ligados por cabo de pilha passam a ser administrados como um só, com uma configuração, um endereço de gerência e tabelas compartilhadas. Dá para agregar enlaces que saem de chassis diferentes, o que traz redundância. O preço: a pilha vira um domínio de falha, e atualizar firmware costuma reiniciar o conjunto.

Esse arranjo organiza a rede em camadas de acesso, distribuição e núcleo, assunto da estrutura de LAN em core, distribuição e acesso. Em escritório de um andar, acesso e núcleo moram na mesma caixa, e isso está certo.

Perguntas frequentes sobre switch

Qual a diferença entre switch e roteador?

Ele conecta dispositivos dentro da mesma rede local (camada 2, por MAC). O roteador conecta redes diferentes (por exemplo, a sua rede local à internet) e decide o caminho dos pacotes (camada 3, por IP). Na sua casa, o "roteador" da operadora costuma acumular as duas funções.

Qual a diferença entre switch e hub?

O hub é burro: tudo que chega ele repete para todas as portas, gerando congestionamento. O comutador é inteligente: aprende em qual porta está cada dispositivo (pelo MAC) e envia o dado só para o destino. Por isso o hub praticamente desapareceu.

Switch gerenciável ou não gerenciável?

Não gerenciável funciona sozinho, é só ligar, e atende casa e escritórios pequenos. Gerenciável permite configurar VLANs, QoS, monitoramento e segurança de porta, necessário em redes empresariais que precisam segmentar e priorizar tráfego.

O que é PoE em um switch?

PoE (Power over Ethernet) permite que o equipamento entregue energia elétrica pelo próprio cabo de rede. Muito útil para alimentar câmeras IP, telefones VoIP e access points Wi-Fi sem precisar de tomada perto de cada um.

O que é um switch burro?

É o apelido popular do modelo não gerenciado. Ele comuta quadros pelo endereço MAC sem configuração, sem painel, sem VLAN e sem log. Para casa, um escritório pequeno ou uma extensão de rede com poucos pontos, ele resolve e custa uma fração do gerenciado.

Conclusão

O comutador conecta os dispositivos de uma rede local e, ao contrário do velho hub, entrega cada dado só a quem ele é destinado. Para casa, um modelo não gerenciável resolve. Para uma empresa, o gerenciável é o que permite VLAN, QoS e segurança de porta.

Como referência do fabricante, a Cisco mantém um guia sobre switches. E para o quadro completo, veja o protocolo Ethernet e o que é uma LAN.

Na hora de decidir, olhe dois números no datasheet: a faixa de VLAN que o firmware aceita e o orçamento total de PoE em watts.