Os roteadores Gigabit são equipamentos indicados para quem deseja uma conexão qualitativa. O padrão em questão foi criado em 1999 e é um dos mais usados até os dias de hoje. Capaz de atingir uma velocidade de 1Gbps, dez vezes maior do que outras tecnologias, este modelo é ideal para empresas.
Muitas pessoas e até mesmo provedores desconhecem ou não levam em consideração o funcionamento de roteadores e acabam os escolhendo pelo preço, sem se certificar de que estes poderão atender às especificidades da conexão Gigabit.
Desse modo, vamos esclarecer estas questões e destacar quanto de velocidade um roteador desse tipo é capaz de suportar.
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Componentes principais e como funciona um roteador Fast Ethernet (Não-Gigabit)
Dentro de um roteador, existem três componentes básicos:
- Chipset: o principal chip do roteador, agrega várias funções do equipamento, inclusive a própria CPU;
- Memória: o armazenamento volátil do roteador;
- Flash: responsável pelo armazenamento de dados.
Além disso, em geral, têm-se cinco entradas de rede, às quais os cabos são conectados. Essas portas são ligadas diretamente no processador principal, que realiza o gerenciamento dos dados que trafegam pelas portas de rede.
Em geral, os roteadores mais baratos do mercado têm CPUs de, em média, 500 Mhz e apenas um core, que fica responsável por todas os programas em execução no roteador e também pelo gerenciamento de pacotes recebidos e enviados.
Inclusive, é interessante destacar que este processador também é responsável por fazer o NAT, que consiste no recebimento de um pacote de dados direcionado ao roteador e que será repassado aos dispositivos internos.
Desse modo, cabe ao chipset converter os pacotes obtidos para a rede interna e disparar para os dispositivos conectados.
Entretanto, é interessante ressaltar que as informações citadas se referem às conexões que utilizam cabos. No caso do Wi-Fi, o roteador possui um componente (chip) separado, conectado diretamente ao processador e que segue a mesma lógica descrita para uma conexão por cabo.
Diante dos fatos destacados, é possível afirmar que o problema do roteador Gigabit está ligado aos processadores de baixo custo. Quando um roteador usa um chipset desse tipo, ele não consegue dar conta de muitas informações, de modo que somente 200 Gigabits por segundo são processados pelo equipamento em questão.
Como isso afeta a velocidade dos roteadores Gigabit?
Devido à baixa frequência (clock), as CPUs dos roteadores mais comuns do mercado não são capazes de realmente atingir as velocidades Gigabit. Isso se aplica tanto ao processamento básico quanto ao NAT. Assim, os fabricantes costumam acrescentar um chip adicional e as portas de rede se conectam a ele, que seria a bridge Gigabit do equipamento, e assim elevando a velocidade de encaminhamento de pacotes para próximo de 1 Gbps.
Entretanto, é importante pontuar que este chip não é uma CPU. Desse modo, ele não tem o processamento interno e essa tarefa continua acontecendo no chipset. Isso gera um segundo problema.
Em geral, o chipset possui uma porta adicional, que trabalha em uma velocidade mais rápida. Porém, ela conta com um limitador para a velocidade de 1 Gbps, o que causa um entrave quanto à velocidade máxima de pacotes endereçáveis a CPU.
Em termos práticos, isso significa que o processador, além de enfrentar problemas ligados à baixa frequência (ou clock), ainda enfrentará a limitação do encaminhamento de pacotes de rede, de modo que é impossível para ele entregar uma velocidade superior à descrita.
Logo, quando apenas um computador está conectado à rede, o mesmo pode alcançar velocidades de 1 Gbps na sua totalidade. Entretanto, a partir do momento em que outros dispositivos se conectam, a velocidade será dividida entre eles.
Mesmo com a bridge Gigabit instalada, devido à limitação do processador, o encaminhamento de pacotes pelo NAT ainda necessita ser feito pela CPU. Desse modo, a velocidade nesse cenário ainda permanece limitada a cerca de 200Mbps.
O que é preciso para atingir as velocidades Gigabit?
Para que um roteador consiga atingir as velocidades Gigabit em qualquer situação, a CPU precisa contar com um módulo adicional, PPE, uma espécie de motor de processamento de pacotes. Ele está presente nas CPUs dos roteadores com interfaces Gigabit e assegura que elas consigam fazer os processos de encaminhamento acelerado junto à bridge Gigabit, como por exemplo o encaminhamento de pacotes por NAT.
No caso de computadores que estão dentro da mesma rede e se comunicam através de uma conexão Gigabit, não é necessário fazer a troca de dados representada pelo NAT.
Assim, através do PPE, os pacotes que necessitam ser encaminhados não chegam a usar a comunicação com o processador, visto que o chipset de Gigabit presente no roteador consegue fazer a troca de dados. Nesse cenário, é possível se comunicar a 1 Gbps sem maiores problemas.
Outros entraves gerados pelos roteadores Gigabit comuns
A questão da aceleração de processamento e dos pacotes representa alguns empecilhos no que se refere aos serviços de segurança de redes para roteadores Wi-Fi comuns de mercado.
No caso dos roteadores Gigabit, tem-se um chip externo adicional, de modo que algumas funcionalidades que o processador principal realiza em roteadores convencionais precisam ser transferidas para o Gigabit.
Isso reflete nas funcionalidades, por exemplo, de VLAN, que permite múltiplas conexões de rede em um mesmo aparelho. Para realizar estas atividades, os roteadores mais comuns de mercado precisam ser configurados, mas ainda assim podem não contar com todos os recursos da CPU, o que prejudica bastante o processamento de pacotes.
Logo, os provedores precisam fazer uma análise cuidadosa do equipamento. Nessa ocasião, é necessário verificar mais do que o chipset do roteador. Deve-se ter atenção para assegurar que mesmo em cenários de uso de recursos específicos de redes, como o uso de VLAN ou VPN, a velocidade Gigabit do equipamento é assegurada.
Tudo isso também tem impactos diretos na questão da segurança. Tomamos como exemplo o firewall interno do roteador, gerenciado pela CPU. Como as bridges Gigabit dos roteadores costumam ser mais simples e não tem processamento dedicado, algumas regras de segurança configuradas em firewalls desses equipamentos podem não funcionar corretamente.
Desse modo, quando é necessário fazer o processo de aceleração de hardware (PPE), os dados não são analisados pela CPU e o firewall pode ser prejudicado, afetando a segurança da rede como um todo. A boa implementação do mecanismo de firewall e serviços especiais dentro do roteador transfere as informações do PPE para a CPU quando necessário.
Um detalhe de implementação: roteadores Wi-Fi convencionais costumam fazer com que os pacotes de dados sejam analisados diretamente no PPE e posteriormente entregues à CPU quando há serviços especiais a serem endereçados. Isso pode afetar a velocidade de encaminhamento de pacotes no caso de aberturas de conexão, visto que os pacotes obrigatoriamente precisam ser passados para a CPU para verificar questões de segurança.
É por isso que, quando a Anlix embarca a Solução Flashbox em cada chipset de cada roteador, uma das situações levadas em consideração é justamente essa comunicação com a engine de PPE. Quando a informação é levada para a CPU, analisa-se se essa comunicação pode ser executada pela engine de PPE e é a CPU quem a autoriza a fazer a troca de dados restantes, como uma espécie de “guarda” do processo.
Aliás, nossos especialistas já participaram de um vídeo em nosso canal do Youtube justamente sobre esse mesmo tema. Se você quer se aprofundar um pouco mais, vale a pena assistir:
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