LAN vs. VLAN: Guia Completo com Vantagens e Desvantagens

Entendendo LAN e VLAN: Uma Análise Detalhada

LAN (Rede Local) e VLAN (Rede Local Virtual) compartilham semelhanças, mas desempenham papéis distintos na conectividade de dispositivos. Uma LAN é essencialmente um conjunto de dispositivos interconectados que se comunicam entre si, enquanto uma VLAN é uma extensão lógica que aprimora as capacidades da LAN.

As LANs básicas podem apresentar limitações, como congestionamento de rede. Para mitigar esse problema, as redes são divididas em segmentos menores, cada um operando como uma estação de trabalho separada dentro da LAN original. Essa necessidade de segmentação é o principal motivo para a introdução das VLANs.

Embora ambas sirvam para facilitar a comunicação em rede, LAN e VLAN empregam técnicas e possuem características diferentes. Este artigo explora esses conceitos em profundidade, abordando suas funcionalidades, tipos, princípios operacionais e aplicações, além de traçar as diferenças entre LAN e VLAN.

Vamos começar a desvendar esses conceitos!

O que é uma LAN?

Uma Rede Local (LAN) é uma conexão que permite a comunicação entre diversos computadores dentro de uma área geográfica limitada, como um escritório, escola ou edifício. É um tipo de rede de baixo custo, que utiliza dispositivos e cabos mais acessíveis.

Uma LAN facilita o compartilhamento de recursos e informações, como aplicativos, impressoras, câmeras, e arquivos. Caso algum recurso não esteja disponível localmente, ele pode ser acessado remotamente.

Em uma LAN, um switch (ou um conjunto deles) conecta dispositivos e computadores utilizando protocolos TCP/IP. Cada máquina possui endereços privados, distintos de outras máquinas na rede local. A transmissão de dados ocorre em alta velocidade, devido ao número limitado de conexões.

Por definição, a infraestrutura de hardware de uma LAN, como adaptadores de rede, cabos Ethernet e hubs, deve ter baixo custo e alta velocidade de conexão. A LAN é versátil, podendo ser utilizada em vários locais devido à sua configuração e gerenciamento diretos.

Para a comunicação em LAN, são utilizados cabos coaxiais e de par trançado. Como ambos operam em distâncias limitadas, o ruído e a imprecisão são minimizados. A velocidade de dados em uma LAN varia de 4 a 16 Mbps.

Atualmente, as velocidades de dados em LANs variam de 100 a 1000 Mbps. O atraso de propagação é curto. Uma LAN pequena pode ter apenas dois computadores, enquanto uma grande pode ter milhares.

As LANs são geralmente conexões cabeadas, embora algumas ofereçam conectividade sem fio. Elas são altamente tolerantes a falhas e menos propensas a congestionamento.

O que é uma VLAN?

Uma Rede Local Virtual (VLAN) é uma representação lógica de redes que agrupa um subconjunto de dispositivos para compartilhar uma LAN física, isolando o tráfego de rede para cada grupo. As VLANs operam em switches de ponta, permitindo que diferentes redes funcionem como se fossem parte da mesma LAN física.

A principal vantagem de uma VLAN é a capacidade de reduzir a latência da rede, aumentar sua eficiência e otimizar o uso de recursos. As VLANs são cruciais para o gerenciamento, escalabilidade e segurança da rede. Elas também ajudam a manter o fluxo de tráfego eficiente, permitindo a segmentação e expansão de LANs conforme necessário.

Ao dividir um domínio de broadcast, é possível aumentar a largura de banda. Uma VLAN também elimina a necessidade de vários switches para as sub-redes de uma empresa. Cada porta de um switch pode ser alocada para uma VLAN, permitindo que transmita broadcasts apenas para sua VLAN específica. Isso protege a conexão, restringindo a transmissão a cada porta e construindo múltiplos broadcasts a partir de um único.

A VLAN oferece flexibilidade, pois as portas podem ser trocadas se necessário. Ela reduz custos e elimina a necessidade de adquirir switches caros para diferenciar sub-redes. A VLAN implementa uma rede hierárquica com um esquema de endereçamento que permite atribuir endereços IP a cada segmento da rede.

Intervalos de VLAN:

Algumas faixas importantes de VLAN incluem:

VLAN 0-4095: Reservada e não utilizável.
VLAN 1: Switch padrão, não excluível ou editável.
VLAN 2-1001: Faixa normal para criação, edição e exclusão.
VLAN 1002-1005: Padrões CISCO para FDDI e token rings, não excluíveis.
VLAN 1006-4094: Faixa estendida de VLANs.

Os principais propósitos das VLANs incluem:

Melhorar o desempenho dos dispositivos, reduzindo o tráfego que cada um precisa processar.
Aumentar a segurança da rede, permitindo controle sobre quais dispositivos podem acessar uns aos outros.
Facilitar a administração, agrupando dispositivos por função, e não por localização física.

LAN vs. VLAN: Tipos

Tipos de LAN

Existem dois tipos principais de LAN:

#1. LAN com fio

Uma LAN com fio usa cabos Ethernet e switches para conectar servidores, dispositivos IoT e terminais. Pequenas empresas podem usar um único switch LAN não gerenciado com portas Ethernet para conectar seus dispositivos. Já redes maiores exigem configurações de software e hardware mais complexas.

#2. LAN sem fio

Uma LAN sem fio usa o padrão IEEE 802.11 para transferir dados entre a rede e os dispositivos finais usando um espectro sem fio. Elas são preferidas por sua economia de custos e flexibilidade.

Tipos de VLAN

As VLANs se dividem em dois tipos:

#1. VLAN baseada em porta (estática)

Engenheiros de rede criam VLANs estáticas atribuindo portas do switch a uma VLAN específica. Essas portas se comunicam apenas com a VLAN designada. As VLANs atribuídas às portas podem ser alteradas manualmente ou por automação.

#2. VLAN baseada em uso (dinâmica)

Nesse tipo de VLAN, o tráfego é direcionado dinamicamente, com base no dispositivo de origem ou no tipo de tráfego. Uma porta é atribuída à VLAN com base na identidade do dispositivo (certificado de segurança ou protocolos de rede). Uma porta pode estar associada a várias VLANs dinâmicas. A VLAN atribuída a uma porta pode mudar se o dispositivo conectado for alterado.

LAN x VLAN: Como Funcionam?

Como funciona a LAN?

A operação de uma LAN depende de componentes essenciais:

Interface de Rede: Dispositivos eletrônicos e computadores que atuam como terminais para enviar e receber dados.
Interconexões: A mídia de rede e a placa de rede permitem o trânsito de informações. A mídia sem fio e cabos transportam os sinais. A placa de interface de rede (NIC) converte os dados para transmissão na LAN.
Dispositivos de Rede: Switches, hubs e roteadores conectam diferentes segmentos de LAN ou dispositivos de interface. Switches e hubs operam na camada 2, enquanto o roteador opera na camada 3.
Protocolos: Controlam a transmissão de dados na rede local, como ARP, DHCP e IP.

Como funciona a VLAN?

Uma VLAN é identificada em um switch de rede por um ID de VLAN. Cada porta no switch possui um ou mais IDs de VLAN atribuídos. Se nenhuma porta for alocada, ela permanecerá em uma VLAN padrão. Cada VLAN fornece acesso a hosts conectados às portas do switch configuradas com seu ID de VLAN.

O ID da VLAN é traduzido para uma tag VLAN, um campo de 12 bits no cabeçalho de dados de cada quadro Ethernet enviado para a VLAN. Com 12 bits, até 4096 VLANs podem ser definidas em um domínio de comutação. A tag VLAN é definida pelo IEEE no padrão 802.1Q.

Se o quadro Ethernet vem de um host já conectado, não há tag VLAN. O switch adiciona a tag VLAN. Em uma VLAN baseada em porta, o switch adiciona a tag associada ao ID de VLAN da porta. Já em uma VLAN baseada em uso, ele adiciona a tag associada ao ID do dispositivo ou tipo de tráfego gerado.

Os switches enviam os quadros com tags apenas para as portas associadas àquela VLAN. Tráfego desconhecido (unicast, multicast e broadcast) é encaminhado para todas as portas da VLAN. Quando um quadro chega à porta do switch de destino, a tag VLAN é removida antes que a transmissão ao dispositivo de destino comece.

LAN x VLAN: Vantagens e Desvantagens

Vantagens da LAN

Meio de transmissão de baixo custo.
Simplifica a associação física dos dispositivos à mídia.
Altas taxas de transmissão de dados.
Alta interconexão entre diferentes dispositivos.
Orientada para crescimento e flexível.
Permite o bloqueio de arquivos.
Sistema de segurança robusto contra acesso não autorizado.

Desvantagens da LAN

Requer espaço de memória em cada mainframe, reduzindo o espaço disponível para o programa do usuário.
Complexidade na operação do computador.
Possíveis problemas de compreensão com comandos de rede.
Requer habilidades técnicas e regulamentares para configuração e instalação.
Incompatibilidade com alguns aplicativos atuais.

Vantagens da VLAN

Reduz problemas de transmissão.
Reduz o tamanho do domínio de broadcast.
Adiciona camada extra de segurança.
Gerenciamento de dispositivos fácil.
Agrupa dispositivos por função e não por localização.
Cria grupos de dispositivos conectados como se estivessem na mesma rede física.
Segmenta redes com base em projetos, funções ou departamentos.
Estrutura geográfica da rede.
Maior desempenho.

Desvantagens da VLAN

Possível vazamento de pacotes entre VLANs.
Vulnerabilidade a ataques cibernéticos por meio de pacotes injetados.
Necessidade de roteador adicional para gerenciar carga de trabalho em redes maiores.
Possíveis problemas de interoperabilidade.
Incapacidade de encaminhar tráfego entre VLANs diferentes.

LAN x VLAN: Aplicações

Aplicações de LAN

Utilizada em escritórios, hospitais, escolas, etc., para compartilhamento de dados, impressão, internet e scanners.
Utilizada para acesso à internet em residências.
Utilizada em indústrias para coordenação de atividades de máquinas.
Utilizada para conectar redes mais lentas por meio de LANs de alta velocidade.

Aplicações de VLAN

Utilizada quando há muito tráfego em uma LAN.
Utilizada em redes com mais de 200 dispositivos.
Utilizada quando um grupo de usuários necessita de segurança avançada.
Utilizada quando dispositivos ficam lentos devido a muitas transmissões.
Utilizada para que um único switch atue como vários switches.

LAN x VLAN: Diferenças

Enquanto uma LAN é uma estrutura mais dispendiosa, configurar uma VLAN é uma abordagem mais eficiente.

Ambos os termos possuem diferenças significativas, que podemos resumir na tabela a seguir:

	LAN	VLAN
Definição	Grupo de computadores e dispositivos periféricos conectados em uma área.	Rede customizada criada a partir de uma ou mais LANs.
Domínio de Broadcast	Opera em um único domínio de broadcast.	Opera em vários domínios de broadcast.
Introdução	Introduzida na década de 1970.	Introduzida em 2003.
Custo	Alto.	Menor.
Latência	Alta.	Baixa.
Dispositivos Utilizados	Roteadores, switches e hubs.	Switches e pontes.
Protocolos	Protocolos Ethernet padrão, como FDDI e token rings.	Protocolos padrão VTP e ISP.
Alcance Máximo	2 milhas.	Alcance semelhante.
Pacote	Implementado em cada dispositivo.	Enviado para um domínio de transmissão específico.
Eficiência	Menos eficiente.	Altamente eficiente.
Conhecimento Técnico	Não exige conhecimento específico.	Usuários devem conhecer comandos para configurar a VLAN.
Segurança	Menos segura. Medidas de segurança tomadas no roteador.	Melhora a segurança.
Escalabilidade	Filtra apenas os quadros e é menos escalável.	Especifica protocolos e portas para detectar os quadros.

Conclusão

A Rede Local Virtual (VLAN) é uma extensão da Rede Local (LAN), que aprimora os recursos da LAN ao segmentá-la logicamente em vários domínios de transmissão. Essa segmentação cria várias LANs lógicas em uma única ponte ou switch, reduzindo custos e tráfego, ao mesmo tempo em que aumenta a conveniência, segurança e desempenho da administração.

Assim, a VLAN oferece facilidade de gerenciamento e solução de problemas com melhor segurança de todos os dispositivos de rede em uso.

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