Введение

Устройство для соединения устройств Ethernet

Хаб Ethernet, активный хаб, сетевой хаб, репитер-хаб, многопортовый репитер или просто хаб — это сетевое аппаратное устройство для соединения нескольких устройств Ethernet и организации их работы как единого сегмента сети. Он имеет несколько портов ввода-вывода (I/O), и сигнал, поступающий на вход любого порта, появляется на выходе всех остальных портов. Хаб работает на физическом уровне.

Функция физического слоя

Устройство сети первого уровня, такое как концентратор (хаб), передает данные, но не управляет трафиком, проходящим через него. Любой пакет, поступающий в порт, ретранслируется на выходы всех остальных портов, кроме порта входа. В частности, каждый бит или символ повторяется по мере поступления. Поэтому концентратор-ретранслятор может принимать и передавать данные только на одной скорости. Двухскоростные концентраторы внутренне состоят из двух концентраторов, соединенных между собой мостом. Поскольку каждый пакет ретранслируется на каждый другой порт, коллизии пакетов влияют на всю сеть, ограничивая ее общую пропускную способность. Сетевой концентратор – это простое устройство по сравнению с коммутатором. Как многопортовый ретранслятор, он работает, повторяя передачи, полученные из одного из своих портов, на все остальные порты. Он распознает пакеты физического уровня, то есть может обнаружить их начало (преамбулу), неактивную линию (межпакетный интервал) и обнаружить коллизию, которую он также распространяет, отправляя сигнал блокировки. Концентратор не может анализировать или управлять трафиком, проходящим через него. У концентратора нет памяти для хранения данных и он может обрабатывать только одну передачу одновременно. Поэтому концентраторы могут работать только в полудуплексном режиме. Из-за большего домена коллизий, коллизии пакетов более вероятны в сетях, подключенных с помощью концентраторов, чем в сетях, подключенных с использованием более сложных устройств.

Подключение нескольких узлов

Необходимость обнаружения коллизий хостами ограничивает количество концентраторов и общий размер сети, построенной на их основе (сеть, построенная с использованием коммутаторов, таких ограничений не имеет). Для сетей 10 Мбит/с, построенных с использованием репитерных концентраторов, необходимо соблюдать правило 5-4-3: между любыми двумя конечными станциями допускается не более пяти сегментов (четырех концентраторов). Для сетей 100 Мбит/с это ограничение снижается до трех сегментов между любыми двумя конечными станциями, и то только при использовании концентраторов класса II. Некоторые концентраторы оснащены фирменными портами стекирования, позволяющими объединять их способом, превышающим возможности простого последовательного соединения кабелями Ethernet, но даже в этом случае для крупной сети Fast Ethernet, скорее всего, потребуются коммутаторы, чтобы избежать ограничений, связанных с последовательным соединением концентраторов.

Гигабитный Ethernet

Повторители (репитеры) определены в стандартах для Gigabit Ethernet, но коммерческие продукты так и не появились из-за перехода индустрии к коммутаторам.

Применение

Исторически, основной причиной для покупки хабов, а не коммутаторов была их цена. К началу 2000-х годов разница в цене между хабом и коммутатором начального уровня стала незначительной. Хабы могут быть полезны в особых случаях: для подключения анализатора протоколов к сетевому соединению хаб может служить альтернативой сетевому TAP-адаптеру или зеркалированию портов. Хаб с портами 10BASE-T и 10BASE2 может использоваться для подключения сегмента 10BASE2 к современной сети Ethernet с витой парой. Хаб с портами 10BASE-T и AUI может использоваться для подключения сегмента 10BASE5 к современной сети. Поскольку хабы имеют меньшую задержку и джиттер по сравнению с коммутаторами – при отсутствии коллизий – они могут лучше подходить для сетей реального времени, например, Ethernet Powerlink. Один из первых Ethernet-хабов, HP Starlan для StarLAN, первый стандарт Ethernet с использованием витой пары, был представлен в 1986 году. Его преемник, Starlan 10, был представлен в 1987 году. К 1994 году индустрия начала переходить на коммутацию.