Wszyscy na co dzień pracujemy z sieciami, które są połączone ze sobą na wiele różnych sposobów. Aby komputery mogły wymieniać ze sobą informacje, potrzebne są odpowiednie urządzenia sieciowe. Najbardziej rudymentarną ich formą są tak zwane huby. Tutaj dowiesz się, jak działa h ub i dlaczego jest technicznie gorszy od switcha.
Koncentrator zawsze wysyła pakiety danych do wszystkich portów, natomiast przełącznik przekazuje je do jednego lub kilku określonych portów.
Ze względu na rozgłaszanie pakietów danych zawsze istnieje teoretyczna możliwość, że mogą one zostać przechwycone przez nieuprawnione osoby trzecie przy bardzo niewielkim wysiłku.
Hub to przestarzała technologia, która nie ma już prawie żadnego znaczenia. Dlatego w praktyce używa się ich niemal wyłącznie do strumieniowego przesyłania treści multimedialnych.
Spis treści
1. definicja: co to jest hub i gdzie się go stosuje?
Koncentrator to urządzenie sieciowe, które łączy kilka hostów w ramach sieci Ethernet. W technologii sieciowej służy jako dystrybutor pakietów danych. Koncentratory pracują w warstwie 1 (warstwa transmisji bitów) modelu OSI. Ich funkcja ogranicza się wyłącznie do dystrybucji. Są więc niczym innym jak prostą formą przełączników lub routerów.
Koncentrator odbiera pakiet, a następnie przekazuje go do wszystkich innych portów, czyli wysyła broadcast. W ten sposób wszystkie hosty otrzymują dane pakiety danych, nawet jeśli w rzeczywistości nie są ich odbiorcą. Oznacza to, że nie tylko wszystkie porty, ale także wszystkie systemy hostów są zajęte w tym samym czasie. I odwrotnie, dla hostów oznacza to, że nie mogą wysyłać żadnych pakietów danych tak długo, jak długo działa koncentrator, w przeciwnym razie doszłoby do kolizji. Jeśli żądania docierają do urządzenia w tym samym czasie, przetwarza je ono jedno po drugim.
Wszystkie hosty podłączone do huba dzielą dostępne pasmo (np. 100 Mbit/s). Prowadzi to do spadku prędkości, zwłaszcza przy przesyłaniu dużych ilości danych. Hub jest więc technologią dość przestarzałą i w praktyce nadaje się jedynie do strumieniowego przesyłania treści multimedialnych, gdyż i tak tylko jeden nadajnik ma nadawać do wszystkich pozostałych urządzeń.
Dobrze wiedzieć: Jeśli liczba połączeń na hubie nie wystarcza dla wszystkich hostów, potrzebny jest kolejny hub. Oba urządzenia łączy się kablem krosowym przez jeden z portów uplink. Liczba hostów, które można podłączyć, jest jednak ograniczona, ponieważ w tym przypadku obowiązuje zasada 5-4-3 (zwana też zasadą repeatera).
Czym różni się hub od przełącznika?
W przeciwieństwie do huba, switch może nie tylko wysyłać i odbierać dane jednocześnie, ale także przekazywać pakiety do różnych urządzeń sieciowych za pomocą unicastu lub multicastu. Ruch jest jednak wysyłany tylko do portu, do którego podłączony jest dany odbiornik.
Jeśli dwa urządzenia komunikują się ze sobą w sieci, nie ma to wpływu na szybkość wysyłania i odbierania danych przez pozostałe urządzenia. Podczas gdy hub ogranicza przepustowość, w przypadku przełącznika zawsze dostępna jest pełna przepustowość połączenia end-to-end.
Przełączniki ethernetowe pracują w warstwie 2 (warstwa łącza) i 3 (warstwa sieci) modelu referencyjnego OSI, co oznacza, że obsługują każdy protokół pakietowy. Ze względu na inteligentne przesyłanie pakietów danych, przełączniki nadają się więc również do szybkiego przekazywania danych w dużych architekturach sieciowych. Jednak ze względu na większy zakres funkcji przełączniki są zwykle znacznie droższe od koncentratorów.
Dobrze wiedzieć: Sieci LAN („Local Area Networks“), w których do łączenia poszczególnych segmentów wykorzystywane są przełączniki, nazywane są również „Switched LANs“ lub „Switched Ethernet LANs“.
3 Hub vs. Switch: Funkcjonalność w szczegółach
Zarówno huby jak i switche służą jako centralny element sprzęgający urządzenia sieciowe i przetwarzają pewien rodzaj danych, tzw. ramki. Są one odpowiedzialne za transport danych. Jeśli urządzenie otrzyma ramkę, jest ona wzmacniana, a następnie przekazywana do portu docelowego hosta.
Zasadnicza różnica między hubem a przełącznikiem polega na sposobie dostarczania ramek.
Hub, jak wspomniano na początku, dostarcza ramki do każdego ze swoich portów, nawet jeśli są one przeznaczone tylko dla jednego portu. Dzięki temu zawsze docierają one do zamierzonego celu. Hub nie ma więc możliwości rozróżnienia, do którego portu dokładnie ma być wysłany pakiet danych.
To właśnie ta okoliczność prowadzi ostatecznie do wspomnianej utraty szybkości i powolnych czasów odpowiedzi, ponieważ sieć (oprócz współdzielonego pasma) jest również obciążona niepotrzebnie dużą ilością ruchu. Ponadto zasada ta w naturalny sposób tworzy również istotne luki bezpieczeństwa.
Prosty przykład do wyjaśnienia: Piotr chce zaprosić swoją koleżankę Annę na obiad i wysyła e-mail, który najpierw jest przekazywany do huba. Hub wysyła zapytanie do wszystkich hostów, w tym do komputera Tiny z działu księgowości, która od jakiegoś czasu ma oko na Petera. Komputer Tiny odrzuca żądanie, komputer Anny je akceptuje. Przy odpowiedniej wiedzy informatycznej Tina miałaby jednak możliwość przechwycenia wiadomości i pojawienia się w zastępstwie Anny na randce z Piotrem.
3.1 Switch to także w zasadzie hub – ale znacznie inteligentniejszy
W przeciwieństwie do tego, przełącznik rejestruje adresy MAC wszystkich podłączonych do niego urządzeń. Dzięki tym informacjom może rozpoznać, który host należy do którego portu. Kiedy otrzymuje ramkę, wie dokładnie, na który port ją przekazać. W ten sposób w zasadzie każdy port tworzy swoją własną domenę kolizyjną.
Tak więc w naszym przykładzie przełącznik przekazywałby wiadomość Piotra bezpośrednio do komputera Anny. Prowadzi to automatycznie do zwiększenia bezpieczeństwa danych, ponieważ do komputera Tiny w ogóle nie jest kierowane żadne żądanie.
Dobrze wiedzieć: Routery oferują znacznie szerszy zakres funkcji niż koncentratory czy przełączniki, w tym na przykład DHCP czy NAT. Oznacza to, że umożliwiają również komunikację między różnymi sieciami.
Przegląd różnych urządzeń sieciowych można znaleźć również w poniższym filmie w serwisie YouTube: