Questão de Redes de Computadores — Equipamentos de Redes (Roteador, Switch, Hub, etc.) — VUNESP 2023

Switches: Encaminhamento Seletivo e Desempenho em Redes

Gabarito: letra D. A característica descrita — encaminhar pacotes apenas ao destinatário — é o que diferencia o switch do hub, e essa diferença se traduz em ganho de desempenho em redes congestionadas, pois o switch reduz drasticamente as colisões e o tráfego desnecessário. O switch opera na camada de enlace (camada 2 do modelo OSI) e utiliza a tabela de endereços MAC para tomar decisões de encaminhamento, enquanto o hub, na camada física, simplesmente replica o sinal para todas as portas.

O switch é um equipamento de interconexão de redes que atua na camada de enlace (camada 2) do modelo OSI. Sua função principal é receber quadros de dados em uma de suas portas e encaminhá-los apenas para a porta de destino, com base no endereço MAC (Media Access Control) contido no quadro. Para isso, o switch mantém uma tabela dinâmica que associa cada endereço MAC a uma porta específica. Quando um quadro chega, o switch consulta essa tabela e, se encontrar o endereço de destino, encaminha o quadro somente para a porta correspondente. Se o endereço não estiver na tabela, o switch realiza um flood (envio para todas as portas, exceto a de origem) para descobrir o destinatário, aprendendo o endereço de origem e atualizando sua tabela.

Essa característica de encaminhamento seletivo é fundamental para o desempenho da rede. Em contraste, o hub, que opera na camada física (camada 1), é um dispositivo mais simples que recebe o sinal elétrico em uma porta e o replica para todas as outras portas, sem qualquer inteligência. Isso significa que, em uma rede com hub, todos os computadores recebem todos os pacotes, mesmo aqueles que não são destinados a eles. Essa replicação indiscriminada gera colisões frequentes, especialmente em redes congestionadas, pois todos os dispositivos compartilham o mesmo domínio de colisão. O switch, ao segmentar a rede em domínios de colisão menores (uma porta por domínio), permite que múltiplas comunicações ocorram simultaneamente, desde que não envolvam as mesmas portas, aumentando consideravelmente a capacidade de transmissão e reduzindo o congestionamento.

Para entender a diferença prática, considere uma rede com 10 computadores conectados a um hub. Se o computador A enviar um pacote para o computador B, o hub replicará esse pacote para todos os outros 9 computadores. Isso desperdiça banda e aumenta a probabilidade de colisões, pois outros computadores podem tentar transmitir ao mesmo tempo. Em uma rede com switch, o pacote de A para B seria encaminhado apenas para a porta de B, liberando as outras portas para outras comunicações simultâneas. Essa capacidade de comunicação paralela é o que torna o switch superior ao hub em termos de desempenho, especialmente em redes com tráfego intenso.

A banca explora a confusão entre as funções de diferentes equipamentos de rede. É comum o candidato confundir as funções do switch com as do roteador, que opera na camada de rede (camada 3) e é responsável por interligar redes distintas, ou com a bridge, que também opera na camada 2, mas com menos portas. A pegadinha aqui é associar a característica de encaminhamento seletivo a outros benefícios que não são diretamente decorrentes dela, como a interligação de arquiteturas diferentes ou a dispensa de repetidores. O critério decisivo para esta questão é entender que o encaminhamento seletivo do switch impacta diretamente o desempenho da rede ao reduzir colisões e tráfego desnecessário, e é exatamente essa relação que a alternativa correta estabelece.

Alternativa A — ❌ Incorreta

A característica de encaminhamento seletivo do switch não dispensa a utilização de repetidores. Repetidores são dispositivos da camada física que regeneram o sinal para permitir que ele percorra distâncias maiores, combatendo a atenuação. O switch, embora também possa regenerar o sinal, não tem como função principal estender o alcance físico da rede. Em redes com computadores muito distantes, ainda é necessário utilizar repetidores ou outros equipamentos para amplificar o sinal, independentemente do uso de switches.

Alternativa B — ❌ Incorreta

A afirmação de que o encaminhamento seletivo não traz benefícios práticos devido à criptografia é incorreta. A criptografia protege o conteúdo dos dados, mas não elimina o problema do tráfego desnecessário e das colisões. Mesmo com pacotes criptografados, o switch ainda reduz o congestionamento ao encaminhar os dados apenas para o destinatário, melhorando o desempenho da rede. A criptografia é uma medida de segurança, enquanto o encaminhamento seletivo é uma medida de eficiência; são funções independentes e complementares.

Alternativa C — ❌ Incorreta

A interligação de redes de arquiteturas diferentes, como Ethernet e Token Ring, é uma função típica de roteadores ou gateways, que operam em camadas superiores do modelo OSI e são capazes de traduzir protocolos. O switch, por operar na camada de enlace, não possui essa capacidade de conversão entre arquiteturas distintas. Ele é projetado para trabalhar com um tipo específico de rede, como Ethernet, e não para interligar tecnologias diferentes.

Alternativa D — ✅ Correta ⟵ GABARITO

Esta alternativa está correta porque o encaminhamento seletivo do switch, ao contrário do hub que replica o sinal para todas as portas, reduz drasticamente as colisões e o tráfego desnecessário. Em redes congestionadas, onde há muitos dispositivos tentando transmitir simultaneamente, o switch permite que múltiplas comunicações ocorram em paralelo, desde que não envolvam as mesmas portas, aumentando a capacidade de transmissão e melhorando o desempenho geral da rede. Essa é a principal vantagem do switch sobre o hub em cenários de alto tráfego.

Alternativa E — ❌ Incorreta

A afirmação de que o switch requer um aumento considerável de processamento, tornando-o menos recomendável que o hub, é incorreta. Embora o switch realize processamento para consultar a tabela de endereços MAC e tomar decisões de encaminhamento, esse processamento é feito em hardware dedicado (ASICs) e é extremamente rápido. O ganho de desempenho proporcionado pela redução de colisões e pelo tráfego seletivo supera em muito o custo do processamento adicional. O switch é amplamente recomendado em detrimento do hub, justamente por oferecer melhor desempenho e segurança.

Gabarito: letra D