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Tipos de computação de borda
Prós e contras
Preocupações de segurança
Perguntas frequentes

Definição de computação de borda

De acordo com a Gartner, aproximadamente 10% dos dados gerados pelas empresas são processados ou produzidos fora de um data center central ou nuvem, ou na borda de uma rede. Prevê-se que a quantidade de dados processados e produzidos na borda atinja 75% até 2025. 

Essa definição de computação de borda refere-se aos ambientes, dispositivos e processos que acontecem na borda de uma rede.

O que é uma borda?

O que é uma borda de rede? A borda de uma rede refere-se a onde a rede local ou seus dispositivos interagem com a internet, a borda externa que “toca” a internet. Ele apresenta uma preocupação de segurança de rede e uma oportunidade de acelerar o processamento mais próximo ou dentro de dispositivos na borda.

Várias classes diferentes de dispositivos podem operar dentro de uma arquitetura de computação de borda. Alguns exemplos comuns de computação de borda incluem dispositivos de Internet das Coisas (IoT). Os dispositivos de computação de borda IoT podem variar de torradeiras a refrigeradores, smartwatches e scanners usados em um chão de fábrica. Há também redes 5G que suportam dispositivos de borda, que usam o processamento mais rápido do 5G para criar uma experiência de usuário final mais tranquila. Isso pode incluir qualquer celular ou dispositivo sem fio que transmita dados pela rede 5G.

O que é computação de borda?

A computação foi originalmente feita usando um computador grande e centralizado que muitas vezes ocupava uma sala ou seção inteira de um edifício. As pessoas viajariam de seus escritórios para usar o computador ou enviariam cartões com programas para o operador do sistema, que os inseriria no computador. 

Em breve, os usuários poderiam ter seus próprios computadores pessoais e, em seguida, dispositivos pessoais, trazendo uma parte significativa dos processos computacionais para, ou pelo menos mais perto da, borda.

Primeiros dias de computação

Antigamente, tínhamos uma grande máquina central à qual as pessoas faziam login para aproveitar o poder computacional. Os usuários se conectariam a esse dispositivo central e o usariam para realizar tarefas e, em seguida, se desconectariam.

Advento da computação pessoal

O advento do microchip abriu o caminho para computadores pessoais. Com computadores pessoais, os usuários podem ter todo o poder computacional de que precisavam sentados em cima de suas mesas. Não havia mais necessidade de ir a um computador central para realizar tarefas essenciais.

Era da computação em nuvem

Com a computação em nuvem, o poder computacional reside em um data center longe do usuário ou na “nuvem”. Estamos atualmente na era da computação em nuvem. Grande parte da nossa computação, comunicações e até mesmo alguns dos softwares que usamos é nativa da nuvem. Com uma conexão à internet, os usuários podem interagir com esses recursos sem ter que confiar demais no poder computacional de seus próprios dispositivos, que, como resultado, tornaram-se menores e mais convenientes.

Computação de borda

A computação de borda envolve posicionar o armazenamento e a computação de dados mais perto de onde ela é necessária. Isso resulta em tempos de resposta aprimorados e menos uso de largura de banda, os principais benefícios da computação de borda. Os melhores tempos de resposta derivam da distância mais curta que os dados precisam percorrer enquanto são usados em processos. Em vez de ir até um servidor central, como é o caso da computação em nuvem, os dados podem fazer uma viagem relativamente curta para um processador posicionado na borda, como dentro de uma fábrica. 

A redução na largura de banda que as arquiteturas de borda experimentam é resultado de menos dados terem que viajar pela internet para centros de dados remotos. Em vez disso, ele vai e volta entre dispositivos e recursos computacionais mais próximos, que é um dos principais motivos pelos quais precisamos de computação de borda.

Quais são os diferentes tipos de computação de borda?

Há vários tipos de computação de borda. As organizações podem especificar um ou mais, dependendo de suas necessidades computacionais ou de seus produtos. Alguns são projetados para lidar com eventos básicos, enquanto outros são adequados para processos mais complexos. Além disso, os servidores de computação de borda podem ser usados para implantar redes de computação de borda inteiras.

Computação de borda para eventos básicos

Algumas das formas mais simples de computação de borda envolvem eventos básicos e processos diretos. Por exemplo, um dispositivo que pode monitorar o pulso e a pressão arterial de alguém pode ser posicionado em seu corpo e, em seguida, enviar informações para um servidor baseado em borda. Somente certas informações são enviadas para a nuvem, enquanto a maioria delas é tratada dentro da rede de borda.

Computação de borda para eventos complexos

Em um ambiente de computação de borda mais complexo, as infraestruturas de borda podem servir como gateways entre dados locais e aqueles provenientes de fora. Por exemplo, com uma configuração de computação de borda dentro de um veículo, a infraestrutura de computação de borda pode coletar dados de dispositivos do Sistema de posicionamento global (GPS), sinais de tráfego e outros veículos para melhorar a experiência do motorista, aumentar a segurança e otimizar a eficiência de combustível.

Servidores de computação de borda

Os servidores de borda executam muitas das funções de centros de dados completos. Eles são implantados, por exemplo, em redes 5G e são capazes de hospedar aplicativos e armazenar conteúdo em cache perto de onde os usuários finais estão fazendo sua computação. Com essa topologia, os dados não precisam viajar até um data center remoto para que o dispositivo de borda funcione corretamente.

 

Diferentes tipos de computação de borda
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Onde a computação de borda é usada?

A computação de borda é usada em quase todos os setores agora. Como o tempo de processamento mais rápido e a otimização do fluxo de dados melhoram quase toda a infraestrutura da organização, muitos adotaram ambientes de computação de borda. Além disso, os dispositivos IoT muitas vezes usam computação de borda para suas funções mais básicas, o que torna a computação de borda um ambiente atraente para qualquer empresa que usa ou vende dispositivos IoT. 

Aqui estão alguns exemplos de computação de borda.

Fabricação

A computação de borda ajuda no processo de fabricação porque os dispositivos de borda podem fornecer informações para máquinas, robôs e usuários rapidamente e sem usar muita largura de banda. Por exemplo, os scanners podem ser usados para verificar o status de um veículo que está sendo construído à medida que ele percorre uma linha de montagem. Os usuários podem aproveitar essas informações para melhorar os processos e torná-los mais seguros.

Saúde

A computação de borda desempenha um papel importante no sistema de saúde porque grande parte do atendimento ao paciente depende de informações imediatamente disponíveis. Os dispositivos de borda são usados para transmitir instantaneamente dados sobre os sinais vitais dos pacientes, permitindo que médicos e enfermeiros tomem decisões importantes rapidamente e com informações precisas.

Transporte

O setor de transportes se beneficia muito da computação de borda devido à proliferação de informações úteis que os veículos e motoristas podem usar para aumentar a segurança e melhorar as experiências dos viajantes e motoristas. Os veículos com tecnologia autônoma podem obter informações do ambiente e de outros veículos e usá-las para tomar decisões. Alguns dos dados que coletam e usam vêm ou são enviados para a nuvem, enquanto outros dados são processados na borda.

Agricultura

O setor agrícola aproveita a computação de borda para melhorar o processamento de dados, reduzindo os requisitos de largura de banda para melhorar a forma como as plantações são cultivadas, cuidadas e colhidas. Além disso, os dados sobre a saúde e o desempenho dos animais, como as vacas leiteiras, podem ser processados para melhor informar as expectativas de produção, o cuidado dos animais e o gerenciamento dos recursos energéticos que apoiam a fazenda.

Telecomunicações

As telecomunicações têm sido e provavelmente continuarão a ser um dos beneficiários e provedores mais proeminentes de computação de borda. Como as organizações de telecomunicações ajudam as empresas a configurar redes, elas dependem da topologia de computação de borda para permitir que uma ampla variedade de dispositivos se conectem à rede da organização e funcionem perto de sua borda. Tudo, desde fones de ouvido de realidade virtual até dispositivos de jogos e dispositivos IoT em chãos de fábrica, interagem com topologias de computação de borda configuradas pelas telecomunicações. 

Além disso, uma empresa de telecomunicações pode configurar uma nuvem distribuída que conecta uma série de servidores locais projetados para suportar configurações complexas de computação de borda.

Quais são as vantagens da computação de borda?

A computação de borda pode aumentar a velocidade com que os aplicativos processam dados, tornando a computação instantânea conveniente para os usuários finais. Em alguns casos, a quantidade de tempo economizada em um processo baseado em computação de borda pode tornar mais seguro o que seria uma situação de outra forma insegura. No setor de saúde, a computação de borda salvou e continuará salvando vidas. Dentro da fabricação, a computação de borda melhora a eficiência da produção, criando simultaneamente um ambiente mais seguro para os trabalhadores.

Reduz a latência

A redução de latência é uma das características da computação de borda e é possível devido à proximidade dos dispositivos de borda e onde seus dados são armazenados e processados. Quando os dados precisam ser enviados pela internet, eles podem ter que viajar centenas de milhas. Embora muitos processos possam funcionar adequadamente com o atraso resultante, alguns são tão sensíveis ao tempo que você precisa de uma arquitetura de computação de borda para apoiá-los.

Reduza os requisitos de largura de banda

Em um ambiente de computação de borda mais complexo, as infraestruturas de borda podem servir como gateways entre dados locais e aqueles provenientes de fora. Por exemplo, com uma configuração de computação de borda dentro de um veículo, a infraestrutura de computação de borda pode coletar dados de dispositivos do Sistema de posicionamento global (GPS), sinais de tráfego e outros veículos para melhorar a experiência do motorista, aumentar a segurança e otimizar a eficiência de combustível.

Aplicações de processamento em tempo real

Alguns processos exigem processamento em tempo real para executar suas funções mais básicas. Por exemplo, carros autônomos precisam processar as informações que recebem de sensores sobre a velocidade e proximidade de veículos, pessoas e vários objetos. Com a computação de borda, isso pode ser feito instantaneamente, aumentando a segurança do motorista e de outros.

Custos reduzidos

Ao reduzir a quantidade de informações que precisam ser transmitidas pela internet, uma organização pode não ter que usar tanta largura de banda. Portanto, eles podem ser capazes de reduzir o valor que gastam todos os meses pagando seu provedor de serviços de internet (ISP).

Aplicações inteligentes

Um dispositivo de borda poderoso pode suportar aplicativos inteligentes. Eles podem incorporar aprendizado de máquina e inteligência artificial, aproveitando sua proximidade com a fonte de entrada. Dessa forma, os aplicativos inteligentes podem reconhecer padrões no ambiente dos dispositivos de borda nos quais operam e, em seguida, usar essas informações para ajustar como funcionam e os serviços que fornecem.

Privacidade de dados

Sempre que os dados pessoais precisam viajar para a nuvem, eles são expostos a uma variedade de ameaças de segurança, seja dentro do próprio banco de dados ou à medida que são transmitidos para a internet. Com a computação de borda, você pode melhorar a privacidade de dados limitando o fluxo de dados entre o dispositivo de borda e onde ele é processado e armazenado localmente.

Quais são as desvantagens da computação de borda?

A computação de borda também vem com algumas desvantagens significativas. Não apenas os dispositivos de borda podem falhar ou perder sua conexão, mas sem o poder computacional dos recursos baseados em nuvem, alguns aplicativos simplesmente não podem fornecer desempenho adequado dentro de uma topologia de borda.

Falhas de dispositivo

Se um dispositivo de borda falhar, muitas vezes não há redundância em vigor para manter a continuidade dos negócios. O usuário final teria que ter um dispositivo de borda de backup conectado aos mesmos serviços computacionais e de armazenamento. Em muitas situações, esse tipo de plano de resiliência seria proibitivamente caro.

Capacidade limitada

Muitos dispositivos de borda não têm o poder necessário para fazer computação complexa. Um celular, por exemplo, embora poderoso em comparação com o que foi produzido décadas atrás, ainda pálido em comparação com até mesmo um laptop de médio porte quando se trata de energia. Os recursos de um data center podem prejudicar ainda mais o potencial da maioria dos dispositivos de borda.

Conectividade de rede

Uma dependência da conectividade é uma falha inerente de todas as topologias de borda. A infraestrutura que suporta muitos dispositivos de borda ainda tem sua base em data centers em nuvem. Se a conexão entre o dispositivo de borda ou rede e a nuvem for perdida, a topologia pode não funcionar completamente. 

Além disso, se um dispositivo de borda perder sua conexão com os recursos computacionais que o suportam, em muitos casos, ele pode ser inútil. Isso é verdade mesmo em configurações de borda que não dependem da internet para funcionar.

Quais são as preocupações de segurança com a computação de borda?

A computação de borda vem com preocupações de segurança significativas, a maioria das quais deriva das novas topologias de borda de superfícies de ataque criadas. Com uma topologia baseada em nuvem, mesmo que você tenha que lidar com tempos de resposta mais lentos, a superfície de ataque além da rede local do usuário final é limitada aos centros de dados que formam sua nuvem. No entanto, com a computação de borda, cada dispositivo de borda conectado ao sistema é outra superfície de ataque.

Por exemplo, se você tiver um dispositivo de borda dentro de uma fábrica, um funcionário terá que fazer login para usá-lo. Depois de fazer login, eles enviam informações para um servidor local que também envia dados para o dispositivo. Se o dispositivo tiver uma senha fraca, seria fácil para um hacker, trabalhador insatisfeito ou outro agente malicioso enviar código prejudicial para o servidor que suporta a rede de borda. Além disso, seria relativamente fácil espionar a atividade dentro da rede, bem como os dados que são transferidos pela rede, se as medidas de segurança adequadas não estiverem em vigor para cada dispositivo.

Um ambiente de computação de borda também é suscetível a ataques de negação de serviço distribuído (DDoS), especialmente se estiver conectado à internet. Como muitas redes de borda ainda estão conectadas à internet, um ataque DDoS pode tornar os dispositivos na borda inúteis. Portanto, é vital garantir que sua rede de borda esteja adequadamente protegida.

Casos de uso de computação de borda

A computação de borda envolve a transmissão rápida de dados usando sensores conectados a pessoas ou equipamentos. A arquitetura de computação de borda permite interações rápidas entre dispositivos e software, como nos seguintes aplicativos:

IoT

Os dispositivos IoT no setor de mineração podem detectar mudanças nas condições muito abaixo da superfície da terra. Em seguida, eles enviam alertas ou interagem com mecanismos de segurança para evitar uma situação potencialmente perigosa.

Veículos autônomos

Os veículos autônomos estão entre os casos de uso de computação de borda mais populares, especialmente porque esses veículos já desempenham um papel significativo em uma variedade de setores. Por exemplo: 

  • Centros de envio e atendimento: Os veículos autônomos usam dados obtidos por meio da computação de borda para navegar pelos armazéns, pegando itens que precisam ser enviados, com a mínima ajuda dos humanos.
  • Gerenciamento de frota: Uma frota de caminhões pode ser guiada por um único motorista na frente da mochila. Usando um nó de comunicação, o caminhão do motorista transmite dados para os outros veículos. Isso permite que as ações do motorista e os movimentos do veículo controlem automaticamente o restante.

Manutenção preditiva

O uso atual da computação de borda que economiza tempo e trabalho para as empresas é a manutenção preditiva. Essa forma de tecnologia de computação de borda depende de dispositivos ou software que monitorem o desempenho de um ativo. Se algo estiver à beira de mau funcionamento, os dados transmitidos pelo sistema de computação de borda podem ajudar a detectar o possível problema com antecedência.

Monitoramento hospitalar

Em hospitais, a computação de borda pode ser implantada em dispositivos de monitoramento para coletar dados sobre a saúde de um paciente. Este caso de uso se encaixa na definição típica de computação de borda porque usa nós para transmitir informações para as máquinas de monitoramento. O tempo economizado pode impedir que condições graves de saúde piorem.

Perguntas frequentes sobre computação de borda

O que é computação de borda?

A computação de borda envolve posicionar o armazenamento e a computação de dados mais perto de onde eles são necessários.

Onde a computação de borda é usada?

A computação de borda é usada em manufatura, saúde, transporte, agricultura, telecomunicações e outros setores.

Quais são as vantagens da computação de borda?

A computação de borda permite que você compute com menor latência, economize largura de banda e use aplicativos inteligentes que implementam aprendizado de máquina e inteligência artificial.

Quais são as desvantagens da computação de borda?

As desvantagens da computação de borda incluem o aumento da superfície de ataque que cria com cada dispositivo de borda, uma dependência de uma rede baseada na internet que poderia ser comprometida, os recursos limitados de dispositivos de borda subalimentados e uma dependência da conectividade de rede.

Como funciona a computação de borda?

A computação de borda envolve posicionar o armazenamento e a computação de dados mais perto de onde eles são necessários.

Por que a computação de borda é importante?

A redução na largura de banda que as arquiteturas de borda experimentam é resultado de menos dados terem que viajar pela internet para centros de dados remotos. Em vez disso, ele vai e volta entre dispositivos e recursos computacionais mais próximos, que é um dos principais motivos pelos quais precisamos de computação de borda.

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