LAN (Local Area Network)

1. Definição e Caracterização

LAN (Local Area Network) é uma rede de computadores confinada a uma área geográfica limitada — tipicamente um único prédio, escritório, residência ou campus de até poucos quilômetros de extensão. A definição clássica do IEEE 802 limita LANs a um domínio de broadcast comum administrado por uma única organização, com altas taxas de transferência (10 Mbps a 400 Gbps) e baixíssima latência (sub-milissegundo em LAN moderna).

Características fundamentais:

• Alcance físico: até ~2 km (Ethernet típica); até 100 m por segmento em par trançado UTP.
• Propriedade: privada — a organização dona dos equipamentos também é dona do meio físico.
• Tecnologias dominantes: IEEE 802.3 (Ethernet) e IEEE 802.11 (Wi-Fi).
• Endereçamento L2: MAC (48 bits, EUI-48) atribuído pelo fabricante da NIC.
• Topologias: estrela (mais comum), árvore hierárquica (core/distribution/access), raramente bus ou ring hoje.
• Custo por bit: dos menores dentre os escopos — apenas a infraestrutura local é paga, sem circuitos mensais de operadora.

2. Contexto Histórico

A evolução foi impulsionada pelo aumento da densidade de hosts (mais dispositivos por usuário, mais IoT) e pela demanda de largura de banda de aplicações (vídeo 4K, VDI, gaming cloud).

3. Tecnologias Dominantes

3.1 Ethernet (IEEE 802.3)

Tecnologia dominante absoluta em LAN cabeada. Frame Ethernet:

| Preamble 7B | SFD 1B | DST 6B | SRC 6B | Type 2B | Payload 46-1500B | FCS 4B |

MTU padrão 1500 bytes; jumbo frames 9000 comuns em datacenter e iSCSI. Modernas LANs operam full-duplex em switches, eliminando colisões (CSMA/CD obsoleto em links > 1 Gbps full-duplex).

3.2 Wi-Fi (IEEE 802.11)

LAN sem fio, integra-se à LAN Ethernet via Access Points (APs). Diferenças técnicas relevantes:

• Meio compartilhado (ar) → CSMA/CA, não CSMA/CD.
• BSSID = MAC do AP; SSID = nome lógico da rede.
• Múltiplos canais em 2,4 GHz (somente 3 não sobrepostos: 1, 6, 11) e 5 GHz (25 canais não sobrepostos).
• Wi-Fi 6E adiciona 6 GHz (1200 MHz novos espectros).
• Autenticação WPA3-Personal (SAE) e WPA3-Enterprise (802.1X/EAP).

4. Equipamentos Típicos de uma LAN

Arquitetura Hierárquica Clássica (Cisco 3-tier)

                ┌─────────────┐
                │  Core L3    │  alta disponibilidade, 10-400 Gbps
                └──────┬──────┘
              ┌────────┴────────┐
        ┌─────┴─────┐     ┌─────┴─────┐
        │ Distrib.  │     │ Distrib.  │  roteamento inter-VLAN, ACLs
        └─────┬─────┘     └─────┬─────┘
        ┌─────┴───┐         ┌───┴─────┐
        │ Access  │ ...     │ Access  │  PoE+, portas para hosts
        └─────────┘         └─────────┘

Em datacenters modernos, substituída por spine-leaf (Clos) que reduz oversubscription e melhora East-West traffic.

5. VLANs e Domínios de Broadcast

Switches modernos segmentam uma LAN física em múltiplas VLANs (IEEE 802.1Q), cada uma um domínio de broadcast independente. Frame com tag 802.1Q carrega 4 bytes adicionais:

| DST | SRC | TPID 0x8100 | PCP 3b | DEI 1b | VID 12b | Type | Payload | FCS |

VID 12 bits permite 4094 VLANs utilizáveis (0 e 4095 reservados). Para escalar além, usa-se VXLAN (24 bits de VNI, 16M redes virtuais) — base das redes overlay de datacenter (NSX, ACI).

Comunicação Inter-VLAN

Três formas:

1. Router-on-a-stick: sub-interfaces em uma porta trunk do switch.
2. Switch L3 (SVI): interface virtual VLAN (ex.: interface vlan 10) faz roteamento em hardware.
3. Firewall L3: cenários de alta segurança onde inspeção é obrigatória.

6. Protocolos Comuns em LANs

7. Exemplo Prático: LAN Corporativa Pequena

Cenário: escritório com 40 funcionários, 1 internet 500 Mbps.

Internet ── Roteador/Firewall ── Switch L3 ──┬── VLAN 10 (Dados, /24)
                                              ├── VLAN 20 (Voz, /24)
                                              ├── VLAN 30 (Impressoras)
                                              ├── VLAN 99 (Mgmt)
                                              └── AP Wi-Fi (WPA3, SSID "Corp")

Configuração típica no switch Cisco:

vlan 10
 name DADOS
vlan 20
 name VOZ
!
interface Vlan10
 ip address 10.10.10.1 255.255.255.0
!
interface range Gi1/0/1-24
 switchport mode access
 switchport access vlan 10
 spanning-tree portfast
!
interface Gi1/0/48
 switchport mode trunk
 switchport trunk allowed vlan 10,20,30,99

8. Métricas de Desempenho de uma LAN

9. Tendências Modernas

• Wi-Fi 6/6E/7: densidade alta, baixa latência, OFDMA.
• NAC (Network Access Control): autenticação de dispositivo via 802.1X/RADIUS antes de liberar porta.
• SD-Branch: SD-WAN estendido a filiais com gerência central.
• Zero Trust LAN: microsegmentação (Cisco TrustSec, VMware NSX) onde cada fluxo é autenticado.
• PoE++ (802.3bt): até 90 W por porta para APs Wi-Fi 7, câmeras PTZ, displays digitais.

10. Boas Práticas

• Documentar VLANs, sub-redes e matrizes de fluxo.
• Aplicar portfast + bpduguard em portas de acesso (proteção contra loops acidentais).
• Segmentar por função (dados, voz, IoT, gestão, visitantes).
• Monitorar com SNMP/NetFlow/sFlow.
• Atualizar firmware de switches e APs trimestralmente.
• Plano de endereçamento hierárquico para futuras expansões.

11. Diagnóstico

12. Conclusão

A LAN é o escopo mais comum e mais administrado por engenheiros de redes: qualquer ambiente corporativo, educacional ou residencial tem ao menos uma. Ethernet venceu pela combinação de simplicidade, custo decrescente e escalabilidade crescente — de 10 Mbps coaxial em 1980 a 400 Gbps em fibra paralela hoje. Entender fundamentos de LAN (Ethernet, switches L2/L3, VLANs, STP, Wi-Fi) é pré-requisito para qualquer especialização subsequente em WAN, datacenter ou cloud.