Introdução
O que, exatamente, um roteador faz? E como faz isso? Embora a resposta à primeira pergunta possa ser relativamente simples — um roteador roteia pacotes de dados ao longo das redes — toda a complexidade está em “como”.
Os roteadores vêm em várias formas e tamanhos: uma sala cheia de sistemas dedicados montados em rack para nuvens corporativas; caixas comerciais prontas para uso de fabricantes como Linksys ou D-Link; e soluções DIY do tamanho de um baralho de cartas, construídas em plataformas amadores como Raspberry Pi.
Deixando de lado a metaarquitetura geral da troca de pacotes, o hardware central de um roteador comercial moderno (destinado aos mercados de pequenas empresas e redes domésticas) o distingue das soluções corporativas ou específicas de aplicativos. Especificamente, esse roteador enfatiza a conveniência. Dispositivos únicos atuam como modem DSL, roteador, ponto de acesso sem fio, servidor de mídia e conexão com a pia da cozinha inteligente. Além disso, o processador e a conectividade são voltados para um perfil completamente diferente (uso de alta largura de banda para jogos e streaming, juntamente com conexões simultâneas de vários dispositivos, incluindo smartphones e geladeiras) das plataformas orientadas para empresas.
Este artigo se concentra no hardware que executa os roteadores de consumidor modernos. E nos roteadores atuais, as soluções SoC (sistema em um chip) são universais – todo o hardware que abordamos vem na forma de SoCs integrados. Esses sistemas multifuncionais compreendem uma variedade de configurações com diferentes capacidades, tornando mais difícil explorar suas respectivas arquiteturas; mas eles simplificam o processo de projeto do roteador. Há muito menos dispositivos a serem considerados quando uma única placa vem com tudo embutido nela.
Isso não significa que sistemas completamente integrados sejam as únicas configurações prontas que valem a pena considerar. Mesmo no mundo dos SoCs, fatores como custo, consumo de energia e requisitos de OEM criam um mundo de soluções SoC quiméricas, com vários rádios ou transceptores de alta potência pressionados para atender a um processador/placa de memória de alto nível ou um modem xDSL conectado a uma das portas de um processador de uso mais geral. Soluções com módulos discretos de memória RAM ou flash e transceptores com chips de rádio separados existem, mas são poucos e distantes entre si. E assim nos concentramos nas duas classes de SoCs que são mais frequentemente vistas na natureza: chips de processador/tudo-em-um e transceptores.
Uma nota sobre software/firmware
Os roteadores comerciais favorecem predominantemente o Linux como sistema operacional e geralmente empregam uma versão personalizada. Um servidor Web leve quase sempre também é instalado para configuração de dispositivos controlados pelo usuário.
Outro sistema operacional, o VxWorks, é usado apenas em sistemas de classe empresarial, mas merece uma menção apenas porque é usado no Mars Reconnaissance Orbiter, e eu compraria um roteador comercial executando o VxWorks, independentemente de quão pesado o sistema final se tornasse.
Finalmente, um padrão aberto baseado em Linux, OpenWrt, está sendo adotado por mais OEMs, embora anteriormente fosse usado principalmente por amadores de prosumer.
