Хаби - що це? Пристрій хабів

Багатьом цікаве питання про те, що таке хаби і з чим їх вживають. Зараз розберемося в цьому питанні. Під хабом в загальному випадку розуміється вузол якоїсь мережі. Цей термін має різне значення в різних галузях.

Використання хаба в різних галузях

Наприклад, у транспорті хаби - це вузли пересадки або перевантаження, вузлові аеропорти. В енергетичній галузі це якийсь спеціальний центр, в якому один маршрут ділиться на декілька. На позашляховиках цим словом називається муфта вільного ходу, що встановлюється на передній міст. У різних інтернет-мережах також використовують хаби. Що це таке в мережі "Фідонет"? Тут хаб - вузол, який служить для передачі пошти. У мережі обміну файлами Direct Connect так називають мережевий сервер.

Але найбільш широко поняття використовується в комп`ютерній техніці та інтернеті. Конкретний комплект мережевий апаратури грунтується на завданнях, які поставлені перед проектованої мережею і витратами на впровадження конкретного рішення. Важливим елементом таких завдань вважається вибір пристроїв, серед яких головну роль відіграють роутери, світчі та хаби. Що це, ми і спробуємо розібратися.

Хаби в комп`ютерних мережах

Технології побудови комп`ютерних мереж постійно розвиваються. Пристрої, які лежать їх основі і застосовуються для організації зв`язку між комп`ютерами, називаються по-різному: хаб, світч і роутер. Що це таке, ми і розглянемо більш докладно.

Кожне з перерахованих пристроїв виконує свою роль в організації зв`язку між комп`ютерами мережі. Зовні вони можуть виглядати однаково: коробочки з металу невеликого розміру, що мають ряд портів або з`єднувачів, куди підключається Ethernet-кабель. Що стосується таких понять, як комутатор, концентратор, хаб, маршрутизатор, то вони нерідко використовуються як синоніми, проте це помилка. Все це різні пристрої.

Хаб

Одними з перших мережевих пристроїв є хаби. Що це за прилади? Термін має англійське походження. Слово hub означає центр діяльності. Хаб, або мережевий концентратор, призначений для об`єднання комп`ютерів у просту однорангову мережу. У пристрої передбачено деяке число портів, до яких можна підключити всі персональні комп`ютери мережі. Найчастіше для цієї мети застосовується кручена пара, яка обтиснута спеціальним чином.

Принцип роботи хаба

Розглянемо принцип функціонування мережевого концентратора. У момент спроби доступу якого-небудь з комп`ютерів мережі, обладнаної хабом, до іншого ПК, першим пристроєм надсилається на адресу мережевого концентратора особливий блок інформації, званий пакетом.

Спробуємо розібратися на прикладі схеми з трьома комп`ютерами. Припустимо, до пристрою приєднуються комп`ютери PC1, PC2 і PC3. Роль хаба полягає в розмноженні пакета даних від PC1 шляхом передачі його іншим пристроям, об`єднаним в локальну мережу, тобто PC2 і PC3. У момент надходження сигналу на комп`ютер PC3, для якого він і призначався, останній пересилає відповідь пакет хабу. Цей пакет мережевий концентратор знову шле всім мережевим комп`ютерам до тих пір, поки відповідь від PC3 не повернеться до комп`ютера-відправнику PC1.

Така приблизна схема інтерфейсу комп`ютерів, об`єднаних в локальну мережу, з хабом. Основний недолік таких мереж - надто багато пересилається інформації. Мережевий концентратор безперервно відправляє пакети даних всіх пристроїв комп`ютерної мережі, причому навіть у тому випадку, якщо адресатом є один конкретний ПК. У той же час комп`ютери отримують блоки інформації, які часто абсолютно їм не потрібні. Технологія на перевірку виходить дуже витратною. Ось чому зараз мережеві концентратори майже вийшли з ужитку. Взаємини були розроблені більш інтелектуальні прилади - мережеві комутатори, які в побуті називають світча.

Свитч

Термін "світч" (switch) має англійську природу і означає перемикач, або мережевий комутатор. Подібно хабу свитч потрібно для з`єднання комп`ютерів в одній локальній мережі. Схема з`єднання його з комп`ютерами не відрізняється від схеми з мережевим концентратором. Просто замість хаба ПК підключаються до світч.

Будучи зовні дуже схожим на мережевий концентратор, світч має принципові відмінності від нього, які полягають в методі, яким інформація передається між комп`ютерами локальної мережі.

Після отримання пакета інформації від комп`ютера, мережевий комутатор, на відміну від концентратора, що не пересилає його всім ПК, бере участі у мережі, а організовує напрямок пакету за адресою саме того комп`ютера, для якого призначена посилка. Приміром, коли PK1 направляє пакет інформації комп`ютеру PK3, світч організовує передачу саме йому, минаючи PK2. Відповідь пакет від PK3 мережевий комутатор теж повертає тільки відправнику пакета інформації - PK1.

Свитч має здатність запам`ятовування адрес всіх комп`ютерів, які підключені до його портів, і завдяки цьому може працювати регулювальником, передаючи інформацію лише на ПК адресата та ігноруючи інші.

В основу роботи мережевого комутатора лягла таблиця спеціальних MAC-адрес мережевого обладнання користувачів в зовнішній і внутрішній мережі. У результаті пакет інформації, що потрапляє до кожного порту, проходить порівняння з таблицею маршрутизації і пересилається на адресу порту, де розташована відповідна апаратура.

Роутер

Назва "роутер" породило англійське router. Це маршрутизатор, здатний організувати передачу інформації між двома або більше різними локальними мережами. Крім того, в маршрутизаторі передбачені порти, які потрібні, щоб підключити до нього деякі інші пристрої за допомогою кабелю.

Принцип роботи маршрутизатора

Подібно мережного комутатора, сохраняющему таблицю зареєстрованих MAC-адрес, маршрутизатор в якості таблиці маршрутизації зберігає таблицю IP-адрес. Головне завдання роутера полягає в зберіганні цих даних і контролі за тим, щоб інші роутери знали про зміни в конфігурації мережі. Вирішується вона шляхом застосування протоколів маршрутизації для координації з іншими роутерами. При надходженні пакетів в маршрутизатор останній використовує різні протоколи та критерії для визначення найкращого шляху пересилання пакета інформації адресату.

Роутер можна запрограмувати на включення багаторівневих правил, які визначаються змістом пакетів інформації, що надходять на нього. Маршрутизатор програмується так, щоб активувати систему захисту мережевого обладнання, транслювати мережеві NAT-адреси і представляти собою мережеві сервіси DHCP.

Маючи інтелектуальну начинку, маршрутизатори входять до числа найскладніших мережевих пристроїв. Додатково до можливості перенаправляти трафік інформаційного пакету роутери можна застосовувати для того, щоб виробляти контроль трафіку в мережі. Крім цього, вони мають здатність реагувати на зміни в мережі, в динамічному режимі виявляючи їх, виробляти її захист з фільтрацією пакетів, обчислюючи пакети для блокування або пропуску.

USB-хаб

Крім мережевих концентраторів мережі Ethernet, термін "хаб" використовується стосовно до технологій USB. Розробки нового обладнання пред`являють підвищені вимоги до рівня розвитку користувацьких інтерфейсів комп`ютерної техніки. Дуже багато різноманітних комп`ютерних периферійних пристроїв, підключаються при посередництві з`єднання USB, потребує спеціальному пристосуванні, що дає можливість підключати кілька пристроїв одночасно через USB. Воно називається USB-хабом. Який принцип його роботи?

USB-хаб (USB-концентратор) є пристроєм невеликого розміру, які мають кілька портів. Підключають його через гніздо комп`ютера. Він дозволяє під`єднати до одного USB-порту ПК декілька пристроїв USB.

Пристрій USB-хаба

Конструкція і пристрій хабів не відрізняються великою складністю. Вони покликані комутувати сигнали і видавати напругу живлення. Крім того, вони контролюють статус периферії, підключеної до них, ставлячи хост до відома про зміни.

До складу хаба входять два модулі - контролер і повторювач. Повторювач - це керований ключ, що з`єднує вхідний і вихідний порти. Він має можливість проводити скидання і припиняти передачу сигналу. У контролер включаються регістри, що дозволяють взаємодіяти з хостом. Управляються регістри допомогою спеціальних команд, що дозволяють робити настроювання концентратора, контролювати стан і міняти параметри низхідних портів. Є можливість використовувати хаб підряду, коли пристрої включаються послідовно.

Види USB-концентраторів

Один з таких видів - внутрішня карта на системній шині. Вона служить для того, щоб підключати USB-пристрої до материнської плати. Робиться це за допомогою карти USB PCI, установлюваної на вільне місце шини PCI, що знаходиться прямо на материнській платі. Цей вид USB-хаба найкраще використовувати тим, хто знайомий з пристроєм комп`ютера. Тим, хто не має досвіду, краще зупинитися на іншому вигляді.

Інший вид - це зовнішній USB-хаб без харчування. Такий пристрій є простим і відносно недорогим. Цей різновид USB-хаба з`єднується з USB-портом вашого комп`ютера. Такий прилад відмінно підходить для власників ноутбуків. Для користувачів домашніх комп`ютерів також можливе використання такого USB-хаба, однак при цьому потрібно брати до уваги, що ряд підключаються до комп`ютера пристроїв вимагає харчування, що подається через USB-порт. Даний вид концентраторів не здатний живити відразу кілька подібних пристроїв. У цій ситуації найкраще задіяти живляться хаби. Що це за прилади і чим вони відрізняються від пристроїв без харчування?

У питомого USB-концентратора принцип роботи точно такий же, як і у хаба без харчування. Відмінність полягає в тому, що він може включатися в розетку. Це дозволяє забезпечувати повноцінне харчування всіх пристроїв, які підключаються через ЮСБ. Найбільші хаби USB - семіпортовие.

Ще один вид такого пристрою - комп`ютерна плата USB. Цей пристрій підійде для користувачів ноутбуків. Воно під`єднується до особливого USB-порту, що знаходиться на корпусі ноутбука і дає можливість використовувати два порти замість одного.