هاب و سوئیچ دستگاه های شبکه ای هستند که به نظر می رسد از نظر فیزیکی مشابه هم هستند و هر دو در توپولوژی Star مورد استفاده هستند. ولی بین Hub و Switch شبکه ای تفاوت بسیار است و اصلی ترین تفاوت بین این دو دستگاه شبکه ای در این است که هاب دستگاهی است که به اطلاعاتی دریافتی خود به چشم سیگنال نگاه می کند و همه اطلاعات دریافتی را به تمام پورت های خود ارسال می کند(به غیر از پورت فرستنده اطلاعات) و از این رو موجب بوجود آمدن Collision و Broadcast می شود. Switch می تواند ارتباط بین هر جفت پورت را فراهم کند. در نتیجه همه پورتهای هاب در یک collision domain قرار دارند و بر عکس در سوئیچ، هر پورت در یک collision domain قرار دارد. یعنی محدود collision domain در سوئیچ در هر پورت قرار می گیرد و در هاب شامل همه پورت ها می شود.

Hub Vs Switch

برخی تفاوت های سوئیچ و هاب شبکه ای را در شکل زیر می توانید مشاهده نمایید:








حال با توجه به شکل فوق، برخی تفاوت ها را بررسی می کنیم، هاب دستگاهی است که در لایه یک شبکه از مدل OSI یعنی لایه Physical layer کار می کند و این در حالیست که سوئیچ دستگاهی لایه دویی است که در لایه Data link layer کار می کند. شیوه کارکرد هاب فقط بر اساس Broadcast است ولی سوئیچ هم بصورت Unicast هم multicast و هم broadcast ای عمل می کند. هاب 4 پورت یا کمی بیشتر پورت دارد ولی سوئیچ می تواند بسیار بیشتر پورت داشته باشد. در هاب فقط یک Collision domain داریم ولی در سوئیچ به تعداد پورت های سوئیچ، Collision domain وجود دارد. انتقا اطلاعات در هاب، بصورت Half duplex است ولی در سوئیچ بصورت Full duplex انتقال اطلاعات انجام می شود. packet filtering در هاب وجود ندارد ولی در سوئیج این امکان فراهم شده است. ایجاد loop در هاب، منجر به Down شدن شبکه خواهد شد اما در سوئیچ ها با بکارگیری تکنولوژی هایی مثل STP می توان از loop جلوگیری کرد(البته که سوئیچ باید از این تکنولوژی پشتیبانی کند. مثلا سوئیچ های سیسکو از این قابلیت پشتیبانی می کنند.)

Definition of Hub

هاب دستگاهی است که به نام Repeater چند پورت هم شناخته می شود که سیگنال ها را به همه پورت ها جز پورت ارسال کننده سیگنال، ارسال می کند. هاب ها قادر به انجام انتقال هوشمند اطلاعات و پردازش لایه 2 و لایه 3 نیست. هاب قادر به تشخیص نوع frame نبوده و نیست و به همین دلیل است که حتی اگر ارتباط شما از نوع unicast باشد، هاب باز هم آن را بصورت Broadcast ارسال می کند و فقط در این حد اگاهی دارد که به پورتی که سیگنال از آن دریافت شده، ارسال انجام نشود وگرنه به سایر پورت ها اطلاعات پخش می شود که حتی اگر بحث Broadcast و Collision را نادیده بگیریم(که اصلا امکان آن نیست که این دو مورد نادیده گرفته شوند) از نظر امنیتی این Broadcast بی جهت اطلاعات خوب نیست.
کابل های شبکه ای با استفاده از Connector ها یا جک RJ45 به Hub متصل می شوند. کابل ها نهایتا می توانند 100 متر طول داشته باشند و چنانچه شبکه ای عظیم از Node ها را بخواهیم داشته باشیم باید بصورت hierarchical عمل کنیم. هاب دستگاهی ارتباطی یا Connectivity Device ای است که بصورت half-duplex عمل می کند. یعنی در زمان ارسال اطلاعات، سیستم مقصد فقط می تواند دریافت کننده باشد. البته در همین زمان اگر دستگاه دیگری در شبکه قصد ارسال اطلاعات داشته باشد، Collision رخ خواهد داد.

انواع Hub :

Active Hub : هابی است که تقویت و بازسازی سیگنال ها را همراه با Connection فراهم می کند.

Passive Hub : هابی است که به عنوان connector از آن استفاده می شود. یعنی برای اتصال کابلی که از هم حدا هستند و مثلا کابل دو تکه است. فقط برای اتصال کاربرد دارد و عمل تقویت سیگنال را انجام نمی دهد.

خب، بعد از معرفی هاب، کمی راجع به سوئیچ شبکه ای صحبت کنیم. دستگاهی محبوب که در هر شبکه ای قطعا ان را خواهید یافت.

Definition of Switch

در دوره نتورک پلاس بصورت کامل در مورد Hub، Bridge، Switch صحبت کرده ایم و طرز کار هر سه Device را بررسی کرده ایم. سوئیچ در واقع همان Bridge است که پورت های بیشتری دارد و پیشرفتهای بیشتری روی آن انجام شده است. سوئیچ دستگاهی است که connection ها را بر حسب نیاز ایجاد و همینطور پایان دهد. عملکردهای چندگانه ای مانند filtering، flooding و انتقال frames ها را انجام میدهد. سوئیچ بر خلاف هاب، می تواند در حالت full-duplex کار کند. ارتباط بصورت لایه دویی است و با مک آدرس ارتباط بین سیستم ها برقرار می شود. مک آدرس مبدا و مقصد روی بسته اطلاعاتی قرار می گیرد و سوئیچ ارتباط بین دو دستگاه را بصورت unicast ای می تواند فراهم کند.
بر خلاف هاب که فقط یک collision domain وجود داشت، هر پورت سوئیچ، یک حوزه collision domain است. سوئیچ هم مانند هاب می تواند broadcast عمل کند و ضمن اینکه multicast را پوشش میدهد که فقط در شبکه های بزرگ، broadcast می تواند مشکلات بزرگی را بوجود بیاورد. در لایه 2، هیچ مکانیزمی برای تشخیص نتورک ها یا LAN های دیگر وجود ندارد. هم سوئیچ ها و هاب ها نسبت به loop حساس هستند چنانچه loop در شبکه ایجاد شود، می تواند باعث Down شدن broadcast domain شود. اما سوئیچ هایی که از پروتکل Spanning Tree پشتیبانی می کنند، در loop گرفتار نمی شوند.

انواع روش های ارسال frame :

Store-and-Forward : در این روش کل frame در مموری ذخیره می شود و سپس cyclic redundancy check یا CRC، به منظور بررسی یکپارچگی frame انجام می شود. تاخیر در این روش زیاد است.

Cut-Through یا Real Time : این تکنیک به محض اینکه آدرس مقصد شناخته می شود، بسته را به بافر خروجی منتقل می کند. تاخیر در این روش، در حداقل میزان خود قرار دارد چرا که هیچ error checking انجام نمی شود.


نتیجه
هاب و سوئیچ دستگاه های شبکه ای هستند که مکانیزم ارتباطی برای چندین دستگاه را در شبکه فراهم می کنند ولی با این حال سوئیچ دیوایسی لایه دویی(Data link layer) و هاب دیوایسی لایه یکی(physical layer) است. سوئیچ محدودیت های هاب را ندارد و مشکلات هاب در سوئیچ برطرف شده است. سوئیچ انتقال هوشمند Frame ها یادگیری و استفاده از مک آدرس یا hardware address و جلوگیری از ایجاد loop را انجام میدهد.
(هر سوئیچ شبکه ای، قابلیت جلوگیری از loop را ندارد. اگر سوئیچ های unmanaged و چیپ شبکه ای استفاده می کند، کافیست با یک کابل شبکه یک پورت آن را به پورت دیگر اتصال دهید، در کمتر از ده ثانیه شبکه down خواهد شد چون مکانیزمی برای فرار یا جلوگیری از loop را ندارد. این درست که سوئیچ از ایجاد loop جلوگیری می کند ولی نه هر سوئیچی.)