هاب HUB چیست؟

هاب HUB، یکی از تجهیزات متداول در شبکه‌های کامپیوتری و ارزان ترین روش اتصال دو یا چندین کامپیوتر به یکدیگر است. HUB در اولین لایه مدل مرجع OSI فعالیت می‌نماید. آنان فریم‌های داده را نمی‌خوانند (کاری که سوئیچ یا روتر انجام می‌دهند) و صرفاً این اطمینان را ایجاد می‌نمایند که فریم‌های داده بر روی هر یک از پورت‌ها، تکرار خواهد شد. گره هایی که یک اترنت یا Fast Ethernet را با استفاده از قوانین CSMA/CD به اشتراک می‌گذارند، عضو یک Collision Domain مشابه می‌باشند. این بدان معنی است که تمامی گره‌های متصل شده به هاب بخشی از Collision domain مشابه بوده و زمانی که یک تصادم اتفاق می‌افتد، سایر گره‌های موجود در domain نیز آن را شنیده و از آن متأثر خواهند شد.

کامپیوترها یا گره‌های متصل شده به هاب از کابل‌های (UTP (Unshielded Twisted Pair، استفاده می‌نمایند. صرفاً یک گره می‌تواند به هر پورت هاب متصل گردد؛ مثلاً با استفاده از یک هاب هشت پورت، امکان اتصال هشت کامپیوتر وجود خواهد داشت. زمانی که هاب‌ها به متداولی امروز نبودند و قیمت آنان نیز گران بود، در اکثر شبکه‌های نصب شده در ادارات یا منازل از کابل‌های کواکسیال، استفاده می‌گردید.

هاب مخفف چیست؟

هاب به عنوان مخفف، عبارت “Hub” است مخفف هاب در شبکه‌های کامپیوتری به “همگرا کننده مبدل” اشاره دارد.

نحوه کار هاب HUB به چه صورت است ؟

نحوه کار هاب ( HUB) بسیار ساده‌است. زمانی که یکی از کامپیوترهای متصل شده به هاب اقدام به ارسال داده‌هایی می‌نماید، سایر پورت‌های هاب نیز آن را دریافت خواهند کرد (داده ارسالی تکرار و برای سایر پورت‌های هاب نیز فرستاده می‌شود). شکل زیر نحوه عملکرد هاب را نشان می‌دهد.

همانگونه که در شکل فوق مشاهده می‌نمائید، گره یک داده ای  را برای گره سه ارسال می‌نماید ولی تمامی گره‌های دیگر نیز داده را دریافت خواهند کرد. در ادامه، بررسی لازم در خصوص داده ارسالی توسط هر یک از گره‌ها انجام و در صورتی که تشخیص داده شود که داده ارسالی متعلق به آنان نیست، آن را نادیده خواهند گرفت. عملیات فوق از طریق کارت شبکه موجود بر روی کامپیوتر که آدر MAC مقصد فریم ارسالی را بررسی می‌نماید، انجام می‌شود. کارت شبکه بررسی لازم را انجام و در صورت عدم مطابقت آدرس MAC موجود در فریم، با آدرس MAC کارت شبکه، فریم ارسالی دور انداخته می‌گردد.

اکثر هاب‌ها دارای یک پورت خاص می‌باشند که می‌تواند به صورت یک پورت معمولی یا یک پورت uplink رفتار نماید. با استفاده از یک پورت uplink می‌توان یک هاب دیگر را به هاب موجود، متصل نمود. بدین ترتیب تعداد پورت‌ها افزایش یافته و امکان اتصال تعداد بیشتری کامپیوتر به شبکه فراهم می‌گردد. روش فوق گزینه‌ای ارزان قیمت به منظور افزایش تعداد گره‌ها در یک شبکه‌است ولی با انجام این کار شبکه شلوغ تر شده و همواره بر روی آن حجم بالایی داده غیرضروری در حال جابجایی است. تمامی گره‌ها، عضو یک Broadcast domain و collision domain یکسانی می‌باشند، بنابراین تمامی آنان هر نوع تصادم یا Broadcast را که اتفاق خواهد افتاد، می‌شنوند.

در اکثر هاب‌ها از یک ال ای دی به منظور نشان دادن فعال بودن ارتباط برقرار شده بین هاب و گره و از ال‌ ای دی دیگر به منظور نشان دادن بروز یک تصادم استفاده می‌گردد (دو ال‌ ای دی مجزا). در برخی از هاب‌ها دو ال‌ ای دی مربوط به فعال بودن لینک ارتباطی بین هاب و گره و فعالیت پورت با یکدیگر ترکیب و زمانی که پورت در حال فعالیت است، ال‌ای دی مربوط چشمک زن شده و زمانی که فعالیتی انجام نمی‌شود، ال‌ای دی فوق به صورت پیوسته روشن خواهد بود.

ال ای دی مربوط به تصادم موجود بر روی هاب‌ها زمانی روشن می‌گردد که یک تصادم به وجود آید. تصادم زمانی به وجود می‌آید که دو کامپیوتر یا گره سعی نمایند در یک لحظه بر روی شبکه صحبت نمایند. پس از بروز یک تصادم، فریم‌های مربوط به هر یک از گره‌ها با یکدیگر برخورد نموده و خراب می‌گردند. هاب به منظور تشخیص این نوع تصادم‌ها به اندازه کافی هوشمند بوده و برای مدت زمان کوتاهی چراغ مربوط به تصادم روشن می‌گردد. (یک دهم ثانیه به ازای هر تصادم). تعداد اندکی از هاب‌ها دارای یک اتصال خاص از نوع BNC بوده که می‌توان از آن به منظور اتصال یک کابل کواکسیال، استفاده نمود. پس از اتصال فوق، ال‌ئی‌دی مربوط به اتصال BNC روی هاب روشن می‌گردد.

انواع هاب شبکه 

• هاب پسیو (غیر فعال)

این هاب در واقع نقطه اتصال سیم‌ها هستند که در ایجاد یک شبکه فیزیکی کاربرد دارند. توانایی تشخیص اشکالات و خطاهای سخت افزاری از ویژگی‌های بارز این هاب‌ها به شمار می‌رود. هاب‌های پسیو به راحتی بسته داده‌ها را از طریق یک پورت قبول می‌کند و آن را به همه پورت‌های موجود ارسال می‌کند. این اتصالات شامل (پورت ۲-base10و ۴۵RJ-) است که به عنوان یک استاندارد در شبکه می‌تواند اعمال کند. لازم به ذکر است که این اتصال به تمامی سیستم‌های شبکه محلی وصل می‌شود و علاوه بر این هاب‌های پیشرفته پسیو دارای پورت‌های AUI هستند که با توجه به طراحی شبکه به عنوان ارسال کننده و دریافت کننده نیز وصل می‌شوند.

• هاب اکتیو (فعال)

دومین نوع هاب، هاب‌های اکتیو است که در مقایسه با هاب پسیو از ویژگی‌های زیادتری برخوردار است. توانایی نظارت بر داده‌های فرستاده شده به دستگاه‌های وصل شده از ویژگی‌های بارز این هاب به شمار می‌رود. این ویژگی نقش بسیار مهمی در بین سیستم‌های وصل شده با کمک فناوری ذخیره سازی ایجاد می‌کند؛ درواقع داده های فرستاده شده را مورد بررسی قرار می‌دهد و سپس تصمیم گیری می‌کند که کدامیک از بسته‌های دریافتی را ارسال کند.

تعمیر بسته‌های آسیب دیده قبل از ارسال، نگهداری و توزیع بسته‌های باقی مانده از دیگر ویژگی‌های هاب‌های اکتیو به شمار می‌رود. اگر یک پورت سینگال صعیفی را دریافت کند، اما هنوز قابل خواندن باشد، در این شرایط هاب اکتیو، سینگال ضغیف را ابتدا تقویت می‌کند و سبپس به پورت‌های دیگر ارسال می‌کند. لازم به ذکر است که هاب اکتیو اگر هر دستگاهی که در شکبه متصل است و فعالیتی انجام ندهد، می‌تواند سیگینال آن را نیز تقویت کند؛ به بیان دیگر این هاب در ایجاد تداوم خدمات در شبکه بسیار کمک می‌کند.

• هاب هوشمند

هاب‌های هوشمند نسبت به دو هاب قبلی کمی هوشمندانه‌تر و پیشرفته‌تر است. در وقاع هاب هوشمند به وسیله نرم افزارهای مدیریتی که در خود دارد، در تجزیه و تحلیل مشکل و پیدا کردن راه حل در شبکه کمک می‌کند. هاب‌های هوشمند در تجارت یک شبکه نیز بسیار موثر است؛ چرا که با استفاده از مدیریت هاب‌های هوشمند، می‌تواند در روند کمک به کاربران سریعتر عمل کند و با این حالت عملکرد بهتری در شبکه محلی ارائه می‌دهد.

• هاب‌های تک پورت (Single-port Hub)

این نوع هاب‌ها دارای یک پورت ورودی و یک یا چند پورت خروجی هستند. آن‌ها به عنوان نقطه‌ای برای اتصال یک دستگاه به شبکه استفاده می‌شوند و اطلاعات را از یک دستگاه به دیگری ارسال می‌کنند.

• هاب‌های چند پورت (Multi-port Hub)

این نوع هاب‌ها دارای بیش از یک پورت ورودی و چندین پورت خروجی هستند. آن‌ها به عنوان نقطه‌ای برای اتصال چندین دستگاه به شبکه استفاده می‌شوند و اطلاعات را بین آن‌ها ارسال می‌کنند.

• هاب‌های پشتیبانی از پروتکل‌های خاص (Protocol-specific Hub)

این نوع هاب‌ها برای پشتیبانی از پروتکل‌های خاصی مانند Ethernet، Fast Ethernet یا Gigabit Ethernet طراحی شده‌اند. آنها به عنوان نقطه‌ای برای اتصال دستگاه‌ها با استفاده از پروتکل‌های مشخص شده عمل می‌کنند.

• هاب‌های توزیع تغذیه (Powered Hub)

این نوع هاب‌ها دارای منبع تغذیه جداگانه هستند که به عنوان منبع تغذیه برای دستگاه‌های متصل به آنها عمل می‌کند. این نوع هاب‌ها معمولاً برای دستگاه‌هایی که به توان بیشتری نیاز دارند مورد استفاده قرار می‌گیرند.

کاربرد هاب HUB چیست؟

بهتر است بدانید که هاب همانند سوییچ  عمل کرده و تمام گره‌های شبکه را در یک نقطه به یکدیگر وصل می‌کند. البته این دستگاه عملکرد ساده‌تری نسبت به روتر و سوئیچ دارد. به همین منظور می‌توان به این استنباط رسید که قابلیت‌های کاربردی هاب کمتر از روتر و سوئیچ است. اما قیمت آن نسبت به سوئیچ‌های هوشمند، مدیریتی و غیر مدیریتی ارزان‌تر است. یکی از کاربردهای هاب کم بودن پیچیدگی‌های آن نسبت به سوئیچ ها محسوب می‌شود. در انتها بهتر است ذکر کنیم که هاب دارای ساختار بسیار ساده‌ای است و مدت زمان بیشتری را می‌تواند خدمات رسانی کند. در هنگام خرید هاب باید به یک نکته ویژه توجه کنید؛ اگر بسته اطلاعاتی شما از حجم کمی برخوردار است مطمئنا بهترین گزینه برای شما هاب به شمار می‌رود. اما با بالا رفتن حجم بسته اطلاعاتی بهتر است به فکر سوئیچ و روتر باشید.

مزایا و معایب هاب 

تفاوت سوئیچ و هاب

• سوئیچ یک دستگاه تمام دوطرفه (full-duplex) است، به این معنا که تمام پورت‌های آن می‌توانند به صورت همزمان هم فرستنده و هم گیرنده باشند اما در هاب هر پورت در یک زمان تنها یا گیرنده و یا فرستنده است و پورت‌ها به صورت نیمه دو طرفه (half-duplex) هستند.
• هاب بر خلاف سوئیچ برای انتقال بسته‌های داده از مبدا به مقصد، به نشانی فیزیکی یا اصطلاحا آدرس مک فرستنده و گیرنده نیازی ندارد.
• هاب نسبت به سوئیچ کم هزینه تر و ارزان تر است.
• تکثیر سیگنال‌ها در هاب باعث بروز پدیده برخورد یا تصادف سیگنال‌ها می‌شود که این امکان در سوئیچ‌ها تقریبا صفر است.
• سوئیچ‌ها در مقایسه با هاب داد و ستد سیگنال را بین پورت‌ها به شکل جامع‌تر، کارآمدتر و بهینه‌تر مدیریت می‌کنند و یک سیگنال را فقط به مقصد واقعی آن می‌فرستند.
• از نظر کارایی هاب نسبت به سوئیچ کندتر عمل می‌کند.
• هاب در مقایسه با سوئیچ کاربری ساده تری دارد با این حال نسبت به سوئیچ‌ها از کاستی‌های بیشتری نیز برخوردار است.