VLANs e sub-redes são conceitos cruciais na área de redes, exercendo um papel vital no planejamento e na gestão de infraestruturas de rede.
No cenário digital contemporâneo, a conectividade em rede tornou-se um pilar fundamental para praticamente todas as organizações.
Com o aumento constante da complexidade e da escala das redes, é imprescindível que os profissionais de rede compreendam o funcionamento das VLANs e das sub-redes.
Vamos iniciar esta exploração!
O que é uma VLAN?
VLAN, ou Rede Local Virtual, é uma topologia de rede que permite a criação de grupos lógicos de dispositivos em uma rede, mesmo que estes não estejam fisicamente conectados ao mesmo switch.
Imagine um universo paralelo de redes, coexistindo dentro do mesmo espaço físico!
Com as VLANs, é possível segmentar uma rede física em múltiplas redes virtuais, cada uma com seu próprio conjunto de recursos e políticas de segurança.
Qual a necessidade de utilizá-las? 🤔
Em uma grande organização, é comum haver diversos departamentos ou equipes com necessidades de rede distintas.
Por exemplo, a equipe financeira pode demandar maior segurança e largura de banda em comparação com a equipe de marketing. Com as VLANs, cada grupo pode ter sua própria rede, sem a necessidade de separação física.
Uma das principais vantagens das VLANs é a segurança reforçada que elas proporcionam.
Elas facilitam o agrupamento lógico de recursos de rede com base em requisitos de segurança. Essa segregação de dados aumenta a segurança, restringindo o acesso a recursos e isolando dados de outras VLANs.
Além disso, as VLANs contribuem para otimizar o desempenho da rede, minimizando o congestionamento. Ao dividir a rede em segmentos menores, o tráfego multicast é reduzido, resultando em maior eficiência.
As VLANs também proporcionam flexibilidade no design da rede, permitindo alterações na configuração sem a necessidade de reconfigurações físicas. Novas VLANs podem ser adicionadas ou removidas conforme as necessidades da rede evoluem.
Como funciona uma VLAN?
O modelo de funcionamento é bastante simples!
Uma VLAN pode ser vista como uma entidade virtual que existe dentro da rede física. Ela possibilita que os administradores de rede separem dispositivos em grupos lógicos que, normalmente, não se comunicariam entre si, mesmo estando conectados ao mesmo switch ou roteador.
Isso é alcançado através de um processo denominado etiquetagem de VLAN, que adiciona um cabeçalho especial aos quadros Ethernet, identificando a qual VLAN eles pertencem.
As VLANs são geralmente configuradas no nível do switch, onde portas individuais podem ser atribuídas a diferentes VLANs com base em seu endereço MAC, protocolo ou outros critérios.
Quando um dispositivo envia um quadro em uma VLAN, o switch examina a etiqueta VLAN e encaminha o quadro apenas para as portas que são membros dessa VLAN. Isso cria uma espécie de ambiente isolado dentro da rede.
Fonte da imagem – Fiberopticshare
Dispositivos dentro da mesma VLAN podem se comunicar entre si como se estivessem na mesma rede física, enquanto dispositivos em VLANs diferentes precisam passar por um roteador ou switch de camada 3 para se comunicar.
O que é uma sub-rede?
Uma sub-rede, abreviação de sub-network, é uma rede menor dentro de uma rede maior. Ela é criada dividindo uma única rede maior em várias sub-redes menores, cada uma com seu próprio endereço de rede exclusivo.
As sub-redes são frequentemente usadas em grandes organizações ou empresas com muitos departamentos ou locais diferentes. Isso permite um gerenciamento e controle mais eficaz do tráfego de rede, além de melhorar a segurança, isolando diferentes áreas da rede.
Mas espere, tem mais!
Cada sub-rede possui seu próprio intervalo de endereços IP. Dispositivos dentro de uma mesma sub-rede podem se comunicar diretamente entre si, sem a necessidade de roteamento através de outras sub-redes ou da rede principal. Isso pode ajudar a reduzir o congestionamento na rede principal e melhorar o desempenho geral.
E aqui está uma lista de calculadoras de sub-rede para criar sub-redes para um determinado intervalo de endereços IP.
Como funciona o subnetting?
Imagine uma rede Classe C com um endereço IP de 192.168.1.0 e uma máscara de sub-rede de 255.255.255.0. Isso significa que temos 256 endereços IP disponíveis, com os três primeiros octetos representando a parte da rede e o último octeto representando a parte do host.
Fácil, não é? 😅
Agora, suponha que queremos dividir essa rede em quatro sub-redes menores. Para isso, precisamos “emprestar” dois bits da parte do host do endereço IP e usá-los para gerar endereços de rede adicionais.
Aqui, começamos a entrar em questões técnicas mais detalhadas!
Ao “emprestar” dois bits, obtemos uma nova máscara de sub-rede de 255.255.255.192.
A representação binária dessa nova máscara de sub-rede é 11111111.11111111.11111111.11000000, indicando que os primeiros 26 bits pertencem à parte da rede e os últimos 6 bits pertencem à parte do host.
Para determinar os endereços de rede para cada uma das quatro sub-redes, incrementamos os valores do último octeto em 64 (2^6) para cada sub-rede. Isso nos dá quatro sub-redes com os seguintes endereços de rede:
192.168.1.0 (rede original)
192.168.1.64 (primeira sub-rede)
192.168.1.128 (segunda sub-rede)
192.168.1.192 (terceira sub-rede)
Cada sub-rede agora pode ter seu próprio intervalo de endereços de host, com até 62 endereços de host por sub-rede. Ao dividir a rede em sub-redes menores, podemos aumentar o desempenho e a segurança da rede, segregando diferentes partes da rede.
VLAN vs. Sub-rede
Segue uma tabela que compara VLAN e sub-rede:
| Característica | VLAN | Sub-rede |
| Camada do Modelo OSI | Opera na camada 2 | Opera na camada 3 |
| Divisão da Rede | Divisão lógica da rede | Divisão física de uma rede |
| Endereçamento | Segmenta a rede em domínios de transmissão | Usa prefixos de rede para diferentes endereços IP |
| Estrutura | Divide uma rede maior em sub-redes menores | Segmenta a rede em domínios de transmissão |
| Implementação | Implementado usando switches | Implementado usando roteadores |
| Objetivo | Melhora o desempenho e a segurança da rede isolando o tráfego | Gerencia a alocação de endereços IP, roteamento e desempenho de rede |
| Localização | Pode abranger vários locais físicos | Normalmente limitado a um único local físico |
| Identificação do Tráfego | Usa tags VLAN para diferenciar o tráfego | Usa prefixos de rede para diferenciar endereços IP |
| Controle de Tráfego | Permite um controle mais granular sobre o tráfego de rede | Simplifica o gerenciamento de rede agrupando dispositivos com endereços IP semelhantes |
VLANs e sub-redes são dois pilares do cenário da arquitetura de rede, cada um com suas próprias qualidades e funcionalidades.
As VLANs governam o reino virtual com seu poder de segmentação de rede e isolamento de tráfego.
As sub-redes, por outro lado, são mestras do domínio físico, com sua capacidade de dividir e organizar a rede através da alocação de endereços IP, roteamento e gerenciamento de desempenho.
Casos de uso de VLAN
Isolamento do tráfego de rede
Para reduzir o congestionamento e aumentar o desempenho da rede, diferentes tipos de tráfego de rede, como voz e dados, podem ser separados usando VLANs.
Controle de acesso seguro
As VLANs podem ser usadas para criar redes separadas para usuários convidados, contratados ou diferentes departamentos de uma organização, visando aumentar a segurança e a privacidade.
Ambientes multi-inquilinos
Em ambientes de hospedagem compartilhada ou nuvem, as VLANs criam redes virtuais para diferentes clientes ou inquilinos, para isolar seu tráfego e garantir a privacidade.
Aplicações de videoconferência e VoIP
As VLANs também podem ser usadas para otimizar o desempenho da rede para aplicações VoIP, segregando esse tráfego de outros tipos de tráfego.
Casos de uso de sub-rede
Gerenciamento de endereços IP
As sub-redes podem ser usadas para dividir uma rede maior em sub-redes menores, facilitando o gerenciamento eficiente da alocação de endereços IP.
Desempenho da rede
Ao dividir a rede em porções menores, é possível aumentar a eficiência da rede e reduzir a latência.
Segurança
E não vamos nos esquecer da segurança. As sub-redes podem limitar o acesso a recursos de rede, colocando-os em diferentes sub-redes e restringindo o acesso entre as sub-redes.
Roteamento
As sub-redes são usadas para controlar o roteamento de rede, direcionando o tráfego entre diferentes sub-redes através de roteadores ou outros dispositivos de rede.
Redes distribuídas geograficamente
Sub-redes são utilizadas na criação de redes separadas para locais geograficamente dispersos, o que pode melhorar o desempenho da rede e reduzir a latência para usuários remotos.
Como VLAN e sub-rede podem ser usadas juntas?
Até agora, você viu como VLAN e sub-rede funcionam individualmente.
Mas o que elas podem fazer se ambas forem combinadas?
Quando VLANs e sub-redes são usadas em conjunto, cada VLAN é atribuída a uma sub-rede específica. Isso permite que os dispositivos dentro da mesma VLAN se comuniquem entre si usando o mesmo intervalo de endereço IP e máscara de sub-rede.
Por exemplo, um administrador de rede pode criar uma VLAN para o departamento de marketing e atribuí-la a uma sub-rede específica, como 192.168.1.0/24.
Os dispositivos dentro da VLAN de marketing usariam endereços IP no intervalo de 192.168.1.1 a 192.168.1.254 e uma máscara de sub-rede de 255.255.255.0. Dispositivos em outras VLANs seriam atribuídos a diferentes sub-redes, com diferentes intervalos de endereços IP e máscaras de sub-rede.
Isso permite que os administradores de rede tenham maior flexibilidade na organização de dispositivos com base em sua função, localização ou outros critérios, o que pode simplificar significativamente o gerenciamento de rede.
Nota do autor
Com a evolução constante da tecnologia, é essencial que os profissionais de rede se mantenham atualizados com os desenvolvimentos mais recentes e compreendam como utilizar diversas tecnologias, como sub-redes, para aprimorar o desempenho e a segurança de suas redes.
Espero que este artigo tenha sido útil para você aprender sobre VLANs e sub-redes, e como elas podem ser usadas em conjunto para criar redes mais eficientes e seguras.
Você também pode ter interesse em aprender como solucionar problemas de latência de rede com o Wireshark.