Hub в компьютерных сетях

Switch и Hub — описание и основные свойства

HUB. HUB, или концентратор (повторитель) является усилителем-разветвителем сигнала, который ретранслирует любой принятый с одного порта пакет на все остальные порты. Устройства могут быть рассчитаны на скорости 10-Мбит или 100-Мбит, а также универсальными — 10/100. Задержка, вносимая концентратором в распространение сигнала, весьма мала — менее 3 микросекунд. Несмотря на звездообразность физической топологии сети на витой паре, построенной с помощью хаба, логически она не имеет отличий от сети на базе коаксиального кабеля — та же самая общая шина со случайным доступом и обнаружением коллизий (попыток одновременной передачи данных разными устройствами). Соответственно, при возрастании числа активных узлов в сегменте растет число коллизий, в результате чего реальная пропускная способность сети падает. Еще одним недостатком концентраторов является то, что универсальные 10/100-Мбит концентраторы работают на скорости 100 Мбит только в том случае, если к нему не подключено ни одного 10-Мбит устройства. Если такое устройство найдется, все порты концентратора будут переключены на 10 Мбит. Последнего недостатка лишены устройства, называемые Switch Hub (не путать со Switching Hub, или просто Switch — о них речь пойдет далее). Switch Hub снабжен буфером, который позволяет работать с портами разной скорости.
Switching Hub, или просто Switch (коммутатор), — это более интеллектуальное по сравнению с концентратором устройство. Коммутаторы способны делить сети на сегменты и передавать пакеты между портами на основе адреса получателя, включенного в каждый пакет. Достигается это созданием внутренней таблицы, связывающей порты с адресами подключенных к ним устройств. Эту таблицу администратор сети может создать самостоятельно или задать ее автоматическое создание средствами коммутатора. Используя таблицу адресов и содержащийся в пакете адрес получателя, коммутатор организует виртуальное соединение порта отправителя с портом получателя и передает пакет через это соединение, при этом задержка при передаче сигналов минимальна. Виртуальное соединение между портами коммутатора сохраняется в течение передачи одного пакета, т.е. для каждого пакета оно создается заново. Поскольку пакет передается только в тот порт, к которому подключен адресат, остальные пользователи не получат этот пакет, и таким образом коммутаторы снижают количество коллизий в сети и обеспечивают средства безопасности, недоступные для концентраторов. Как было замечено ранее, данные передаются напрямую из порта в порт, однако, при передаче пакетов между портами, работающими на разных скоростях, коммутацию на лету использовать невозможно, поэтому при организации виртуального соединения между портами с разной скоростью производится буферизация пакетов, что приводит к возрастанию задержки передачи пакетов до 30-40 микросекунд. К сожалению, типичные коммутаторы работают по алгоритму «устаревания адресов». Это означает, что если по истечении определенного промежутка времени не было обращений по какому либо адресу, этот адрес удаляется из адресной таблицы. При поступлении нового пакета в этот адрес будет невозможным установить прямое соединение, что вызовет такую же задержку в передаче данных, что и при соединении разноскоростных портов — 30-40 микросекунд. Такая проблема решена в сериях коммутаторов, поддерживающих технологию SNS, которая ранее называлась SFS. Одна из ее особенностей заключается в том, что коммутаторы, составляющие сеть, хранят таблицу адресов «вечно» и обмениваются этими таблицами друг с другом, а также могут выгружать их на специальный сервер. Это позволяет не только сократить время прохождения пакета по сети, но и решить ряд специфических проблем, особенно связанных с безопасностью. У многих коммутаторов имеется возможность организации одновременных соединений между любыми парами портов устройства — это значительно расширяет суммарную пропускную способность сети.

Источник

Что такое коммутатор, хаб и свитч простым языком

Перечень сетевого оборудования, особенно если принимать во внимание не только бытовые устройства, но и коммерческие, весьма обширен, из-за чего разобраться в них неподготовленному пользователю достаточно сложно. И сегодня мы обратим внимание на ряд визуально похожих компонентов сети и расскажем, что такое коммутатор, хаб и свитч, а также об их видах и различиях.

Важная ремарка

Чтобы не создавать лишних трудностей в дальнейшем рассказе сразу уточним, что коммутатор и свитч – это два названия одного оборудования. При этом второе – это профессиональный жаргонизм – простая калька с англоязычного названия switch, который в обиходе занял практически то же место, что и «официальное» русскоязычное название «коммутатор». По этой причине далее мы будем чередовать оба слова просто для удобства. С хабом ровно та же ситуация. Официально, в том числе в каталогах профильных магазинов, это устройство называется сетевым концентратором. Однако в народе гораздо чаще оно именуется так же, как и по-английски – hub. Ну а теперь – к основной теме.

Предназначение

Итак, и коммутатор, и хаб выполняют практически одну функцию – они используются в компьютерной Ethernet-сети для увеличения количества подключенных по кабелю рабочих мест. Оба они оснащаются «входным» разъемом и рядом «выходных» портов, к которым с помощью стандартных патч-кордов (витой пары) подключаются компьютеры и другие домашние/офисные устройства. При этом стоит понимать, что они не выполняют функцию маршрутизатора (роутера), поэтому не могут использоваться вместо него, а лишь вместе с ним, тогда, когда количества встроенных портов для проводного подключения не хватает. Здесь у вас может появиться вполне логичный вопрос: почему разные устройства с разными называниями выполняют одну функцию? На самом деле, так кажется лишь на первый взгляд, но принцип работы и, отчасти, варианты использования у них разные. И чтобы разобраться в этих различиях, рассмотрим их более детально.

Как работает сетевой концентратор (хаб)

Хаб устроен гораздо проще свитча. Он просто повторяет данные с входного порта на исходящие, и уже подключенное устройство «разбирается», являются ли они ответом на его запрос или «мусором», который не нужно принимать и обрабатывать. Плюс в том, что конструкция устройства максимально проста, а значит и цена его невысока. Но минусов у такого решения куда больше:

• Хуже безопасность, так как данные можно получить, подключившись к соседнему порту.
• Больше нагрузка на сеть из-за передачи ненужной информации на выходные порты. Соответственно, чем больше работающих устройств подключено к концентратору одновременно, тем меньше скорость передачи данных.
• Один IP-адрес в сети, что может создавать проблемы при подключении.

По этим причинам концентраторы логично использовать лишь в маленьких сетях с невысокой нагрузкой, и в целом сейчас они уже практически уступили место свитчам.

Как работает коммутатор (свитч)

Коммутатор – более «умное» устройство. Оно не дублирует передаваемые данные на выходные порты, а распределяет их, направляя точно к тому устройству, от которого изначально поступил запрос. Для этого свитч имеет небольшой объем собственной памяти, где хранится таблица MAC-адресов всех подключенных устройств. Изначально таблица пуста, но уже с первыми запросами она автоматически заполняется, так что всего через несколько секунд после начала работы коммутатор четко знает, что, например, к первому порту подключен ноутбук, к пятому – принтер, а третий – пустует. Таблица хранится в памяти до момента отключения питания, а затем составляется заново.

Поскольку данные передаются строго «по адресу» нагрузка на сеть снижается, что позволяет увеличить пропускную способность и число одновременно обслуживаемых устройств, то есть, общее количество выходных портов.

Также свитчи делятся на несколько видов.

По возможности управления:

• Неуправляемые – работают в автоматическом режиме, не предполагают дополнительной настройки.
• Управляемые – еще более «умные». Имеют собственный веб-интерфейс для дистанционной настройки и управления, а также предлагают дополнительный функционал, например, зеркалирование или переназначение отдельных портов или объединение двух коммутаторов в один для расширения локальной сети.

• Бытовые – более простые, чаще всего, неуправляемые с небольшим количеством (до 8-12) портов. Используются вместо хабов в домашних сетях или в небольших офисах.
• Коммерческие – мощные, управляемые устройства с увеличенным количеством портов (до 48) и дополнительным функционалом и. Например, с возможностью подключения оптоволокна. В зависимости от возможностей устанавливаются в крупных офисах или даже используются провайдерами для организации подключения многоквартирных домов.

Источник

Маршрутизатор. Коммутатор. Хаб. Что это и в чем разница?

Привет, мир! Сегодня говорим про то, в чем разница между маршрутизатором, коммутатором и хабом.

Для сетевого специалиста это можно объяснить просто — хаб работает на первом уровне модели OSI, коммутатор на втором, а маршрутизатор на третьем. На этом все, спасибо, пока!

Ладно — ладно, шутка, сейчас попробуем перевести это на человеческий язык.

Видеопособие

Хаб

Хаб, или как его еще называют концентратор, самое простое устройство для соединения нескольких девайсов в одну сеть. В хабе есть несколько портов, в которые подключаются устройства и, хаб — это максимально примитивное устройство, без мозгов. Его задача заключается в том, что когда на вход одного порта приходят данные, он их копирует и рассылает их по всем своим портам. Единственное, что он знает — к каким портам подключены устройства. В итоге все в сети получают эти данные и смотрят на адрес получателя, кому они предназначены. Если ему — то принимают, если не ему, то уничтожают данные. Это как если бы почту вашего соседа получали все жильцы дома, открывали письмо, а если оно не для них, выкидывали бы. Не самый продуктивный и безопасный способ передачи информации. В современных сетях хабы уже не используются.

Читайте также:  Проверка подключения сетевых протоколов

Коммутатор

Коммутатор, или как в профессиональной среде его называют свитч, это устройство уже поумнее. К нему также подключаются сетевые устройства в порты для того чтобы образовать сеть, однако, он отличается от хаба тем, что пришедший к нему траффик он высылает уже не на все порты, а непосредственно получателю. Исключения — бродкаст или мультикаст сообщения, которые рассылаются на все порты. Если кратко, бродкаст — широковещательное сообщение. Его получают все устройства в текущей подсети. Пример из жизни — массовая почтовая рассылка всем клиентам компании или надпись баллончиком на входной двери квартиры «Верни долг». Во втором примере кажется, что, она предназначается только одному человеку, но мы то с вами понимаем. Мультикаст — отправляется на специальный адрес, который получат те, кто его слушают. Это как настроить свой приемник на определенную радиоволну и слушать только ее. Откуда он знает куда пересылать данные? У него есть специальная таблица, в которой есть соответствие физического адреса устройства или, как говорят MAC — адреса, (выглядит примерно вот так: 50-46-5D-6E-8C-20) и к какому порту оно подключено. Ориентируясь на эту информацию коммутатор принимает решения о том, куда направить данные. Хабы и коммутаторы используются для построения своей локальной сети, например, дома или в офисе, а вот для того, чтобы соединять сети и передавать данные наружу из этой сети, как, например, в интернет, нам уже понадобятся маршрутизаторы.

Маршрутизаторы

Маршрутизаторы или роутеры, в отличии от коммутаторов и хабов умеют работать с IP — адресами. Как понятно из названия, машрутизатор занимается тем, что машрутизирует данные из одной сети в другую, основываясь на IP — адресе приходящих к нему данных. Когда к нему приходит пакет с данными, он смотрит на адрес назначения и затем в свою таблицу маршрутизации и после этого принимает решение, что сделать с данными — перенаправить данные в свою сеть или отправить дальше в другую сеть. Это самый умный девайс из нашего сегодняшнего списка, так сказать, сын маминой подруги среди активных сетевых устройств, и он знает топологию сети и куда нужно слать данные, чтобы они достигли цели. Ну и помимо этих основных задач, маршрутизатор также может выступать в качестве DHCP и DNS сервера, иметь настройки безопасности и кучу разных дополнительных функций.

Источник