Uma rede backbone é a parte central de uma rede de computadores que interconecta várias partes da rede, incluindo LANs (redes locais), redes de longa distância (WANs)ou sub-redes. Como o nome indica, é a “espinha dorsal” que suporta toda a transmissão de dados dentro de uma rede. Os métodos de transmissão de dados incluem linhas de alta velocidade ou uma série de conexões utilizando diversas tecnologias.
As redes backbone são encontradas em diversos contextos, incluindo pequenos ambientes corporativos e a vasta extensão da própria Internet, onde compreendem links de transmissão de alta capacidade e roteadores centrais que conectam diferentes ISPs (Provedores de Serviços de Internet), redes de grande escala e outros nós críticos.
Componentes de rede backbone
Aqui está uma lista dos principais componentes envolvidos em uma rede backbone:
- Roteadores. Os roteadores são dispositivos críticos em uma rede de backbone que direcionam pacotes de dados entre diferentes segmentos de rede. Eles operam na camada de rede (camada 3) do Modelo OSI (Open Systems Interconnection), tomando decisões sobre os melhores caminhos para dados com base em políticas de rede, protocolos de roteamento e o estado atual dos caminhos de rede.
- Switches. Os switches operam na camada de enlace de dados (Camada 2) e são responsáveis por encaminhar pacotes dentro de um segmento de rede baseado em endereços MAC (Media Access Control). Nas redes de backbone, os switches da Camada 3 que combinam recursos de roteamento e comutação também podem melhorar o desempenho e a eficiência.
- Roteadores principais. São roteadores de alta capacidade projetados especificamente para funcionar na rede backbone. Os roteadores principais lidam com grandes volumes de dados e são otimizados para roteá-los com eficiência por longas distâncias.
- Cabeamento. Esses são os meios físicos pelos quais os dados trafegam em uma rede backbone. Eles incluem vários tipos de cabos, como cabos de fibra óptica, que oferecem alta largura de banda e são comumente usados em redes backbone por sua capacidade de transportar grandes quantidades de dados por longas distâncias com perdas mínimas.
- Interfaces de rede. Esses componentes permitem que diferentes segmentos de rede e dispositivos se conectem ao backbone. Incluem vários tipos e padrões de portas, garantindo compatibilidade e facilitando a comunicação entre diferentes tecnologias de rede.
- Repetidores e extensores. Em redes extensas, repetidores e extensores são usados para regenerar o sinal e ampliar o alcance da rede sem perda de dados. Eles são particularmente úteis para manter a intensidade do sinal em grandes áreas ou em ambientes com altos níveis de atenuação de sinal.
- Amplificadores ópticos. Para redes de backbone que dependem de cabos de fibra óptica, amplificadores ópticos são usados para aumentar a intensidade do sinal sem convertê-lo em sinal elétrico. Eles desempenham um papel crucial nas comunicações de fibra óptica de longa distância, permitindo que os sinais viajem mais longe sem degradação.
- Firewalls e dispositivos de segurança. Dada a importância crítica e o volume de dados tratados pelas redes backbone, componentes de segurança como firewalls são essenciais para proteger a rede contra acessos não autorizados e ameaças cibernéticas. Os firewalls monitoram e controlam o tráfego de entrada e saída da rede com base em regras de segurança predeterminadas.
- Sistemas de gerenciamento de rede (NMS). Esses sistemas fornecem ferramentas para monitorar, gerenciar e otimizar a rede. O NMS pode ajudar os administradores de rede a detectar problemas, gerenciar o desempenho da rede e garantir que a rede backbone opere com eficiência.
Como funciona uma rede backbone?
Em sua essência, a rede backbone é composta por roteadores, switches e linhas de transmissão de alta capacidade que controlam o tráfego de dados que flui pela rede. Pacotes de dados originados de um segmento de rede são transmitidos pela rede backbone para alcançar outro segmento. A transmissão de dados envolve decisões de roteamento tomadas por roteadores centrais, que determinam o melhor caminho para cada pacote de dados com base em fatores como políticas de rede, topologia e condições atuais. O backbone atua como a artéria central de transmissão de dados, garantindo que os pacotes de dados sejam roteados com eficiência da origem ao destino.
O funcionamento de uma rede backbone depende fortemente de protocolos e tecnologias de roteamento avançados que gerenciam o fluxo de dados e garantem sua transmissão confiável em longas distâncias. Esses protocolos incluem Protocolo de gateway de fronteira (BGP) para a Internet, que gerencia como os pacotes são roteados entre diferentes sistemas autônomos, e outros protocolos de gateway interior (IGPs), como OSPF (Open Shortest Path First) e EIGRP (Enhanced Interior Gateway Routing Protocol).
As redes backbone empregam mecanismos de redundância e failover, como hardware redundante e caminhos de roteamento alternativos, para manter a disponibilidade e o desempenho da rede em caso de falhas de dispositivos ou outras interrupções. As redes backbone alcançam a escalabilidade, a confiabilidade e o desempenho necessários por meio desses mecanismos para suportar as vastas e variadas demandas das comunicações digitais modernas, permitindo a conectividade em diversos ambientes de rede.
Tipos de rede backbone
Existem vários tipos de redes backbone.
Redes de backbone empresariais
As redes de backbone corporativas formam o núcleo da infraestrutura de TI de uma organização, interconectando vários segmentos da rede, como LANs departamentais, data centers, e até mesmo filiais remotas, em um sistema unificado e eficiente. Essa infraestrutura de rede centralizada foi projetada para suportar uma ampla variedade de aplicativos e serviços críticos para os negócios, desde sistemas de e-mail e planejamento de recursos empresariais (ERP) até cloud serviços e comunicações VoIP (Voice over Internet Protocol).
O objetivo principal de um backbone corporativo é fornecer uma rede robusta e de alta capacidade que facilite a comunicação e a transferência de dados rápidas e confiáveis em toda a organização. Isso garante que os funcionários possam acessar os recursos necessários para desempenhar suas funções com eficácia, independentemente de sua localização física.
Backbone da Rede de Área Metropolitana (MAN)
As redes de backbone da Metropolitan Area Network (MAN) servem como backbone de infraestrutura para conectar várias redes locais (LANs) dentro de uma cidade ou área metropolitana, preenchendo a lacuna entre redes menores e redes de maior escala, como redes de área ampla (WANs).
Os backbones MAN são essenciais em ambientes urbanos onde empresas, instituições educacionais, agências governamentais e outras entidades exigem conectividade confiável e de alta velocidade em vários locais dentro de uma área geográfica relativamente confinada. Ao aproveitar meios de transmissão de alta capacidade, como cabos de fibra óptica, os backbones MAN oferecem largura de banda significativa, permitindo o tratamento de grandes volumes de tráfego, mantendo altos níveis de desempenho e confiabilidade.
Backbone de rede de área ampla (WAN)
As redes de backbone de rede de área ampla (WAN) são redes de comunicação expansivas que conectam LANs, MANs e outros tipos de redes diferentes através de amplas distâncias geográficas, abrangendo regiões, países ou até mesmo continentes. Esses backbones são essenciais para organizações que operam em vários locais do mundo, facilitando a comunicação contínua, o compartilhamento de dados e o acesso a recursos de TI centralizados em grandes distâncias.
Os backbones WAN dependem de uma combinação de tecnologias de transmissão, incluindo linhas alugadas, comunicação via satélite e links públicos de Internet, para fornecer o alcance e a conectividade necessários. Eles são particularmente importantes para empresas multinacionais, agências governamentais e entidades que exigem forte integração de processos e acesso em tempo real a dados e sistemas em vários locais.
Espinha dorsal da Internet
O backbone da Internet representa a infraestrutura de rede fundamental que facilita a conectividade global da Internet, conectando vários sistemas autônomos. Esses sistemas incluem ISPs, operadoras de redes de grande escala e redes acadêmicas em todo o mundo. Esta combinação de rotas e nós de dados de alta capacidade é composta por cabos de fibra óptica, equipamentos avançados de roteamento e data centeré administrado por um consórcio de entidades privadas, públicas e internacionais.
Essas redes de backbone são equipadas com conexões de altíssima velocidade, muitas vezes utilizando tecnologias como Dense Wavelength Division Multiplexing (DWDM) para multiplicar a quantidade de tráfego de dados que pode ser enviado através de uma única fibra óptica, aumentando significativamente a capacidade e a confiabilidade da Internet. A espinha dorsal da Internet é essencial para a transferência contínua de grandes quantidades de dados, garantindo que e-mails, páginas web, conteúdo de streaming e serviços online sejam acessíveis de qualquer lugar do mundo em questão de segundos.
Redes Nacionais de Backbone
As redes nacionais de base são fundamentais para o estabelecimento de uma infra-estrutura digital abrangente num país, servindo como principais artérias para a Internet e a comunicação de dados em várias regiões. Estas redes são concebidas para interligar cidades, vilas e zonas rurais, facilitando o acesso equitativo a serviços e recursos digitais em todo o país.
Ao aproveitar meios de transmissão de alta capacidade, como cabos de fibra ótica, os backbones nacionais garantem que os dados viajam de forma rápida e fiável por longas distâncias, apoiando tudo, desde o acesso básico à Internet até serviços avançados, como educação online, telemedicina e iniciativas de governo eletrónico.
Peering de redes backbone
As redes backbone de peering são um componente crucial na arquitetura da Internet, facilitando a interconexão direta entre ISPs distintos e grandes operadores de rede. Ao contrário do roteamento tradicional, onde os dados podem passar por diversas redes intermediárias para chegar ao seu destino, o peering permite que essas redes troquem tráfego diretamente entre si. Essa troca direta é normalmente estabelecida em pontos de acesso de rede (NAPs) ou pontos de troca de Internet (IXPs), onde convergem múltiplas redes.
O peering ajuda a reduzir a dependência de provedores upstream, reduzindo a latência ao encurtar o caminho percorrido pelos dados e diminuindo potencialmente os custos de trânsito associados à movimentação do tráfego através de redes de terceiros. Este acordo é particularmente benéfico para redes que trocam grandes volumes de tráfego, pois aumenta a eficiência e a velocidade da transmissão de dados, conduzindo a uma melhor qualidade de serviço para os utilizadores finais.
