Sei que agora todos nós estamos usando roteadores sem fio, mas por que não há switches sem fio? Qual é o problema que estamos enfrentando ao introduzir essa tecnologia ou esses switches sem fio não são necessários agora? Por favor explique.
AskOverflow.Dev
Os switches são dispositivos de rede inteligentes que recebem sinais de uma porta específica e os retransmitem em uma porta específica que sabe que hospedou anteriormente o destinatário pretendido. Caso a porta não esteja conectada ou um dispositivo diferente esteja conectado, ele retransmite em todas as portas até saber onde está o destinatário.
Um hub, por outro lado, sempre transmite em todas as portas.
As redes sem fio não têm o equivalente a portas com fio e (teoricamente falando) são equivalentes ao cabo de rede estilo coaxial 10base2, onde os sinais são transmitidos em um fio que conecta todas as máquinas ao mesmo tempo. Portanto, um switch ou mesmo um hub não é uma comparação relevante. (Também há criptografia de link, mas pode ser ignorada no momento)
Antigamente, para atravessar segmentos de rede, você precisava de um dispositivo intermediário que observasse os sinais em um segmento de rede que eram destinados ao outro e retransmitidos de um lado para o outro conforme necessário. Esse dispositivo era um roteador. Ainda é o que seu roteador atual faz, ele recebe sinais de redes sem fio, com fio e WAN e os move conforme necessário. Os roteadores operavam em um nível mais alto que comutava e estava ciente dos endereços de protocolo e gateways e assim por diante. Eles eram mais espertos .
Um "switch" é um tipo específico de equipamento de rede. É melhor que um hub, mas não necessariamente tão bom quanto um roteador. Wifi não usa ou requer por causa do método pelo qual funciona.
Com ethernet (com fio), você pode ter trocado porque pode ter um meio não compartilhado (cabos individuais nem todos conectados por fio como se estivessem em um hub). Com wireless, você inerentemente tem um meio compartilhado...
O conceito mais próximo de um switch sem fio é um amplificador ou repetidor de sinal, que são dispositivos que fazem exatamente o que parecem. Ninguém os chama de switch, porque tecnicamente são hubs (que geralmente são chamados de repetidores quando unem apenas dois segmentos de rede), não switches. WiFi tem um único meio compartilhado, você não pode transmitir seletivamente para apenas uma 'porta' porque tudo está em uma única 'porta', então é um hub, não um switch. É muito raro ver esses dispositivos fora de circunstâncias muito específicas, já que quase sempre é melhor estender a rede usando uma conexão com fio e vários pontos de acesso sem fio com o mesmo SSID.
Observe, no entanto, que o termo 'roteador' nem sempre é uma descrição precisa do que a maioria das pessoas chama de roteadores sem fio. A maioria deles é capaz de atuar apenas como uma ponte em vez de um roteador, e não é tão incomum vê-los usados dessa forma (por exemplo, a rede de convidados onde trabalho é gerenciada por um AP sem fio configurado como ponte, com o roteamento real sendo tratado por nossos sistemas de gateway).
Suspeito que você esteja perguntando sobre switches sem fio, em vez de roteadores sem fio que existem.
Na rede com fio, antigamente, todas as máquinas em uma determinada perna eram conectadas ao mesmo fio e precisavam de algum modo para enviar pacotes. Vários esquemas existiam para gerenciar isso, incluindo token ring e "apenas tente e recue por um tempo aleatório no caso de uma colisão", onde uma colisão é quando duas máquinas tentam usar a linha ao mesmo tempo.
Com um hub, você efetivamente tem o mesmo arranjo, o hub é bastante escuro, apenas mais conveniente para conectar as coisas. Você ainda tem um único domínio de colisão, então no máximo uma máquina está enviando um pacote por vez. Alguns hubs têm buffers pequenos que lhes permitem lidar com colisões com mais eficiência do que as máquinas individuais na perna da rede fariam entre eles, mas você ainda tem um único domínio de colisão porque o hub não envia pacotes seletivamente: cada pacote enviado ainda vai para todas as máquinas nessa perna para que apenas um dispositivo possa falar ao mesmo tempo.
Com um switch , há mais inteligência no dispositivo de comutação: todas as máquinas podem se comunicar com ele ao mesmo tempo e ele tem largura de banda interna e buffers de armazenamento e encaminhamento para enviar os pacotes entre cada um. Um switch saberá quais máquinas estão conectadas a qual porta, portanto, poderá enviar pacotes ethernet apenas para a máquina que precisa, em vez de cada uma. Isso significa essencialmente que você tem um domínio de colisão por dispositivo conectado. Com um hub, a taxa de transferência efetiva da perna da rede diminui enormemente à medida que mais máquinas tentam se comunicar ao mesmo tempo, mesmo que duas máquinas não estejam conversando com a mesma outra máquina; com um switch, esse não é o caso.
Os hubs de comutação existem e são híbridos necessários porque, com um hub, cada máquina conectada precisa estar falando o mesmo protocolo e velocidade. Um hub de comutação de 10/100 Mbps, por exemplo, seria efetivamente (ou realmente) dois hubs (um em cada velocidade) com um switch ou roteador de duas portas entre eles. Os hubs de comutação realmente simples tinham portas diferentes para as diferentes velocidades, mas deveriam ter a inteligência necessária para permitir que qualquer porta física se conectasse a qualquer um dos lados, dependendo da velocidade em que a máquina na outra extremidade tentasse se conectar. Com isso, você ainda tem efetivamente um único domínio de colisão.
Um roteador conecta duas pernas de rede como domínios de colisão separados. Podem ser duas redes com fio usando o mesmo protocolo, pernas de rede usando protocolos diferentes ou uma perna com fio e outra sem fio, etc. Um ponto de acesso sem fio padrão é um roteador por essa definição. Um AP com várias portas Ethernet é, na verdade, dois dispositivos na mesma caixa: um switch e o AP. Uma ponte é semelhante, mas conecta as duas redes como uma única perna - os extensores sem fio operam assim, conectando as pernas da rede sem fio, e um hub de comutação também é efetivamente uma ponte.
Então...
A razão pela qual você não vê switches sem fio é que geralmente você tem apenas um "fio": o pequeno pedaço de universo entre os dispositivos que fazem parte da rede - todos os dispositivos compartilham o mesmo universo, portanto, compartilham o mesmo domínio de colisão s oapenas um pode enviar um pacote de uma só vez. você podetêm vários "fios" com wireless usando vários conjuntos distintos de frequências de rádio, permitindo que diferentes dispositivos falem ao mesmo tempo se o fizerem em diferentes conjuntos de frequência. É por isso que existem vários intervalos em cada padrão sem fio - você pode configurar sua rede para usar um enquanto seu vizinho usa outro e seus dispositivos não interferirão um no outro. Alguns pontos de acesso sem fio oferecem suporte a protocolos que permitem que dispositivos diferentes usem frequências diferentes na mesma rede, mas, a menos que você tenha apenas um pequeno número de dispositivos e não haja redes locais concorrentes usando as mesmas faixas de frequência, você não terá um domínio de colisão por dispositivo, como você faz com um switch com fio (apenas um domínio de colisão por faixa de frequência).
TL;DR
Os pontos de acesso modernos MU-MIMO ( MIMO multiusuário ) são os mais próximos que temos do Wi-Fi comutado .
Detalhe
Existem dois recursos principais que associamos aos switches ethernet.
Até recentemente, os pontos de acesso Wi-Fi não podiam fazer nenhuma dessas coisas, mas com técnicas modernas de formação de feixes, eles podem fazer as duas coisas.
uma analogia
Normalmente pensamos no rádio como se estivéssemos no meio de um campo gritando. Enquanto apenas uma pessoa estiver gritando, todos os outros no campo podem ouvi-los claramente, mas se mais de uma pessoa estiver gritando ao mesmo tempo, começa a ficar distorcido, então nós nos revezamos ( Multiplexação por divisão de tempo ). É um meio compartilhado.
Beamforming é mais como falar em um prato parabólico apontado para o ouvido de outra pessoa. Como o sinal é direcionado para um local específico, não há necessidade de gritar e é quase inaudível para todos os outros. Não apenas isso, mas muitos pares de pessoas no campo podem fazer o mesmo, sem que nenhuma de suas conversas interfira uma na outra.
Esta técnica de formação de feixe atende a ambos os nossos critérios para 'comutação sem fio'.
MIMO
A implementação prática dessas técnicas em WiFi é MU-MIMO.
Efetivamente, se você tiver várias antenas, de modo que cada sinal tome um caminho ligeiramente diferente do ponto de acesso ao dispositivo do usuário, o MIMO pode potencialmente usar grande parte da largura de banda de cada 'fluxo' simultaneamente (como apontar um prato parabólico em sua orelha esquerda e outro à sua direita *8').
MU-MIMO é um aprimoramento do MIMO que permite que os pontos de acesso mantenham conexões com vários dispositivos de usuário simultaneamente.
Sem o MU-MIMO, os pontos de acesso se conectam a apenas um dispositivo de usuário por vez, portanto, o acesso a diferentes dispositivos de usuário deve ser distribuído ao longo do tempo. Com MU-MIMO essa limitação não se aplica.
O Wi-Fi 5 (802.11ac) suportava MU-MIMO na direção Downlink - para que vários dispositivos de usuário pudessem receber pacotes simultaneamente, mas teriam que esperar sua vez de confirmar o recebimento desses pacotes. Esta funcionalidade era suportada apenas opcionalmente em dispositivos com certificação "Wave 2".
O Wi-Fi 6 (802.11ax) suporta MU-MIMO nas direções Downlink e Uplink. Com vários fluxos espaciais bidirecionais, equivalentes a cabos Cat5 separados vindos de um switch Ethernet, este é o Wi-Fi mais próximo atualmente da Ethernet comutada.
MU-MIMO na prática
A tecnologia MU-MIMO ainda não é amplamente suportada, e todos os dispositivos (ponto de acesso e dispositivos do usuário) devem suportá-la para que ela seja usada.
Apenas um dispositivo dentro do alcance do ponto de acesso que não suporta MU-MIMO impedirá que todos os dispositivos MU-MIMO façam uso de sua capacidade MU-MIMO durante suas transmissões.
Roteadores Wi-Fi são switches. Considere a situação de vários dispositivos conectados a um único ponto de acesso. Esse ponto de acesso define uma única LAN sem fio, na qual os pacotes são alternados entre os dispositivos. Os dispositivos não estão em diferentes segmentos de rede com sua própria sub-rede IP; eles estão todos em 192.168.0.1/8 ou qualquer outro.
O roteador Wi-Fi típico pode alternar pacotes entre a LAN sem fio e a com fio; uma mistura de clientes com e sem fio pode estar na mesma sub-rede.
Os dispositivos que usam Linux tendem a obter essa funcionalidade com a ajuda de um recurso do kernel chamado "ethernet bridging".
Os produtos de comutação Wi-Fi são integrados como dispositivos multifuncionais que fornecem roteamento para que sejam chamados e vendidos como roteadores Wi-Fi.
Um transmissor sem fio é como um hub multiportas em que tudo a ser transmitido é duplicado para todos os receptores, exceto para si mesmo (o receptor é desligado). Um receptor é um hub de 2 portas. Em um ponto de acesso sem fio, esses hubs teóricos são essencialmente conectados a um switch por meio de 2 portas simplex e o switch executa interfuncionamento 802.11<->802.11 e 802.11<->Ethernet (e presumivelmente Ethernet<->Ethernet se tiver várias portas). As 2 portas simplex compartilham a mesma tabela de endereços MAC 802.11 e são logicamente combinadas em uma porta. Em vez de descartar o pacote se o endereço MAC de destino de um pacote recebido nesta porta estiver nesta porta como um switch regular, o pacote é processado e enviado para a porta simplex de saída independentemente, a menos que seja um AP leve,
Para um AP leve:
Resumindo, a razão pela qual um switch sem fio não existe é porque um meio sem fio só pode ser um hub – ele é transmitido para todos os nós. Cabe às estações móveis e ao circuito L2 atrás do transmissor/receptor, ou seja, o switch funcional no ponto de acesso sem fio, realizar CSMA/CA para evitar colisões, como um hub ethernet comum, onde os nós realizam CSMA/CD.