هاب چیست ؛ کاربرد و انواع آن ؛ نکات مهم خرید هاب شبکه

هاب شبکه، ساده‌ترین دستگاه شبکه برای ارتباط دادن گره‌های یک شبکه محلی است که اغلب در کنار سوئیچ شبکه از آن نام برده می‌شود . هنگامی‌که هاب در یکی از درگاه‌های خود سیگنال یا همان بسته اطلاعاتی را دریافت می‌کند، آن‌را تکثیر کرده و برای همه پورت‌ها ارسال می‌کند تا در نهایت گره مقصد بسته اطلاعاتی را دریافت کند. در ادامه به تعریف هاب شبکه، کاربرد و تفاوتش با سوئیچ و روتر، تفاوت انواع هاب و نکات مهم خرید هاب شبکه می‌پردازیم. با فالنیک همراه باشید.

• هاب چیست؟
• کاربرد هاب
• معایب هاب
• تفاوت هاب و سوئیچ شبکه
• تفاوت هاب و سوئیچ و روتر چیست
• انواع هاب
• نکات مهم خرید هاب شبکه

هاب چیست؟

هاب شبکه (Hub Network) یا هاب اترنت (Hub Ethernet)، ارزان قیمت‌‌ترین دستگاه توسعه‌دهنده شبکه است که عملکردی کاملا ساده دارد. هر بسته‌ای که به یک پورت هاب وارد می‌شود به سایر پورت‌ها ارسال می‌شود. مثلا اگر قرار باشد بسته‌ای برای یک کامپیوتر ارسال شود، فارغ از این‌که کامپیوتر به چه پورتی متصل است به پورت‌های دیگر نیز ارسال می‌شود و فقط کامپیوتری که آدرس مقصد است بسته را دریافت می‌کند. عکس این قضیه نیز صادق است. هنگامی ‌که کامپیوتر A پاسخی ارسال می‌کند، پاسخ برای تمام پورت‌های موجود در هاب ارسال می‌شود تا در نهایت گره مقصد بسته را دریافت کند.

هاب، دستگاه کوچکی است که چندین پورت اترنت دارد و با استفاده از کابل اترنت، کامپیوترها و دستگاه‌ها را به آن وصل می‌کنیم.

هاب شبیه به سوئیچ، گره‌های یک شبکه محلی را در یک نقطه به یکدیگر متصل می‌کند اما از تجهیزات لایه اول یا همان لایه فیزیکی است.  هاب برای ارسال بسته‌های اطلاعاتی از مبدا به مقصد به مک‌آدرسِ فرستنده و گیرنده نیازی ندارد، زیرا قرار نیست بسته برای یک گره مشخصی ارسال شود تا مک‌آدرس یا آدرس آی‌پی آن نیاز باشد. بنابراین وقتی یک گره شبکه در نظر داشته باشد بسته داده‌ای را برای گره دیگری ارسال کند، بسته را به هاب انتقال می‌دهد.

کاربرد هاب

هاب مانند سوئیچ، گره‌های شبکه محلی را در یک نقطه به هم متصل می‌کند اما در مقایسه با دستگاه‌های پیشرفته‌تری مثل روتر و سوئیچ، عملکرد ساده‌تری دارد و به همین ترتیب قابلیت‌های کاربردی کمتری نیز ارایه می‌کند.

در شبکه‌های کوچکی که تنها چند دستگاه در آن‌ها قرار دارد و قرار نیست گره‌های تحت شبکه حجم زیادی از بسته‌های اطلاعاتی را مبادله کنند، هاب یک گزینه مقرون به صرفه است، زیرا به نسبت سوییچ‌های مدیریتی، غیر مدیریتی یا هوشمند ارزان‌تر است و پیچیدگی‌های مرسوم سوییچ‌ها را ندارد. علاوه بر این، به دلیل ساختار ساده‌ای که دارد، برای مدت زمان بیشتری قادر به خدمت‌رسانی است.

معایب هاب

هاب سیگنال را از پورت مبدا دریافت می‌کند، اما به دلیل عدم تشخیص این موضوع که بسته باید به چه پورت منتقل شود از رویکرد همه‌پخشی استفاده می‌کند و بسته را برای تمامی پورت‌ها ارسال می‌کند تا در نهایت گره مقصد بسته را دریافت کند. تکثیر و ارسال هر بسته اطلاعاتی به تمام پورت‌ها ترافیک زیادی ایجاد می‌کند و نه تنها از نظر مباحث امنیتی مشکل‌آفرین است، بلکه پهنای باند شبکه را بیهوده هدر می‌دهد.

چون بسته اطلاعاتی برای تمامی پورت‌ها ارسال می‌شود، پهنای باند شبکه را بیهوده مصرف می‌کند و مشکلات امنیتی مثل حمله‌های انکار سرویس (ddos) را پدید می‌آورد.

مشکل دیگری که هاب به وجود می‌آورد تصادم بسته‌ها است، زیرا این احتمال وجود دارد که چند گره به‌طور همزمان اقدام به ارسال بسته‌ای کنند و بسته‌ها در هاب به یکدیگر برخورد کنند و از دست بروند.

دامنه برخورد (collision domain)، سگمنتی از شبکه است که دو یا چند گره در آن سگمنت هم‌زمان بسته‌ای ارسال می‌کنند و داده‌های‌شان با هم برخورد می‌کند. گاهی تمام یک شبکه، دامنه برخورد به شمار می‌روند. برخی شبکه‌ها نیز به چند سگمنت تقسیم می‌شوند و هر سگمنت دامنه برخورد مجزایی دارد تا احتمال بروز مشکل به حداقل برسد. این حالت بیشتر در شبکه‌هایی اعمال می‌شود که از هاب به جای سوییچ استفاده کرده‌اند. در شکل زیر گره‌های متصل به پورت‌های هاب یک دامنه برخورد واحد تشکیل می‌دهند. در این حالت، هاب، شبکه را به صورت یک دامنه برخورد واحد می‌بیند.

تفاوت هاب و سوئیچ شبکه

هر دو دستگاه سوئیچ و هاب را می‌توان برای ارتباط گره‌های شبکه به یکدیگر متصل کرد، اما تفاوت‌های بنیادین زیادی دارند. نکته مهمی که بررسی تفاوت هاب و سوئیچ در شبکه باید به آن دقت کنید این است که در مدل مرجع OSI، هاب از تجهیزات لایه فیزیکی است، در حالی که سوئیچ در گروه تجهیزات لایه 2 (پیوند داده) یا لایه شبکه (Network Layer) قرار می‌گیرد. درست در همین نقطه است که تفاوت اصلی و بزرگ سوئیچ و هاب مشخص می‌شود.

لایه پیوند داده با آدرس‌های مک در ارتباط است و سوئیچ‌ها هنگام پردازش فریمی (frame) که از یک پورت دریافت شده است، به آدرس‌های مک آن مراجعه می‌کنند. در لایه سوم یا همان لایه شبکه سوییچ به آدرس‌های آی‌پی در ارتباط است و هنگام پردازش و ارسال فریم‌ها به آدرس آی‌پی تجهیزات نگاه می‌کند. هر فریم، در واقع مکانی است که یک بسته داده درون آن قرار می‌گیرد و از مبدا به مقصد منتقل می‌شود. نشانی مک مبدا و مقصد در فریم و نشانی آی‌پی مبدا و مقصد در بسته ثبت می‌شود.

هاب دستگاه ساده‌ای است که تمام ترافیک ورودی را برای پورت‌های خود ارسال می‌کند. بنابراین احتمال بروز مشکل تصادم در شبکه را زیاد می‌کند. در نقطه مقابل سوییچ عملکرد متفاوتی دارد، زیرا اطلاعاتی در مورد دستگاه‌های متصل به خود جمع‌آوری می‌کند و ترافیک ورودی را تنها از طریق پورت‌ها و بر مبنای مک‌آدرس یا آدرس آی‌پی ارسال می‌کند. پس اگر از سوییچ لایه 2 استفاده کنید ارسال بسته‌ها بر مبنای مک‌آدرس انجام می‌شود، اما اگر از سوییچ لایه 3 استفاده کنید ارسال بسته‌ها بر مبنای آدرس آی‌پی انجام می‌شود. علاوه بر این، این امکان را نیز فراهم است تا نظارت دقیقی بر نحوه ارسال بسته‌ها توسط سوییچ اعمال کنید.

هاب‌ها برای شبکه‌های کوچک ایده‌آل هستند، اما سوییچ‎ها برای انواع مختلفی از شبکه‌ها کوچک یا بزرگ مناسب هستند، زیرا به شکل هوشمندانه‌ای بر ترافیک نظارت می‌کنند. سوئیچ برعکس هاب، به‌جای ارسال بدون فکر فریم‌های دریافتی از یک پورت به تمام پورت‌های دیگر، جدولی ایجاد می‌کند تا آدرس مک یا آی‌پی مبدا را در آن درج کند. بنابراین فریم‌ها را به پورتی ارسال می‌کند که آدرسش هماهنگ با آدرس مندرج در جدول باشد. این‌کار باعث می‌شود حجم ترافیک شبکه به شکل قابل توجهی کاهش پیدا کند، زیرا بین دو دستگاه متصل به شبکه ارتباط مستقیم ایجاد می‌شود و پورت‌های دیگر بیهوده درگیر نمی‌شوند. در نتیجه در سوئیچ‌ به ندرت مشکل برخورد به وجود می‌آید و ضرورتی ندارد ‌که سوییچ پهنای باند خود را با پورت‌های دیگر به اشتراک بگذارد.

هاب دستگاهی نیمه‌دوطرفه (half-duplex)، در حالی که سوئیچ دستگاه کاملا دوطرفه (full-duplex) است. در تجهیزات نیمه‌دوطرفه، هر دو گره می‌توانند با هم ارتباط داشته باشند، اما ارتباط‌شان هم‌زمان نیست و وقتی یکی از آن‌ها بسته‌ای ارسال می‌کند، دیگری فقط گیرنده است. در تجهیزات مبتنی بر فناوری فول داپلکس، هر دو طرف می‌توانند در هر لحظه فرستنده و گیرنده باشند.

هر چه تجهیزات بیشتری به هاب متصل شود، هاب مجبور می‌شود پهنای باند بیشتری به اشتراک بگذارد که کندی شبکه را به همراه دارد اما در سوئیچ‌، هیچ پهنای باندی به‌اشتراک قرار نمی‌گیرد و همه پورت‌ها با تمام توان کار می‌کنند.

تفاوت هاب و سوئیچ و روتر چیست

روتر از ملزومات مهم شبکه‌ها است که برای مسیریابی داده‌ها در شبکه‌های محلی و اینترنت استفاده می‌شود. روترها تجهیزاتی هستند که شبکه‌ها را به هم متصل و ترافیک شبکه را بین آن‌ها مسیریابی و ارسال می‌کنند. در شبکه‌های خانگی، روترها شبکه محلی داخلی را به شبکه ISP متصل می‌کند. با استفاده از روتر بی‌سیم می‌توانید، اتصال سیمی را با دیگر تجهیزات بی‌سیم به اشتراک بگذارید. امروزه بیشتر روترها بیسیم هستند و چند پورت برای اتصال سیمی روی آن‌ها قرار گرفته است.

اولین تفاوت روتر با هاب و سوییچ این است که روتر از تجهیزات لایه 3 یا همان لایه شبکه هستند که تنها با آدرس‌های آی‌پی تجهیزات در ارتباط هستند و می‌توانند از آدرس‌های مک برای انتقال فریم‌ها بین دو دستگاه که مستقیما به هم متصل شده‌اند استفاده شوند و در عین حال از آدرس‌های آی‌پی برای مسیریابی بسته‌های داده‌ای در اینترنت استفاده کنند. به‌طوری که ارتباط میان شبکه‌های محلی که آدرس‌های آی‌پی مختلفی دارند را برقرار می‌کنند.

به‌طور معمول روترها مجهز به پورت‌هایی هستند که اجازه می‌دهند دستگاه‌های مختلفی به شبکه متصل شوند. اما مشکلی که دارند این است که تعداد درگاه‌های آن‌ها محدود است. بنابراین، برای افزایش تعداد درگاه‌های آن‌ها باید از هاب‌ها یا سوئیچ‌ها استفاده کنید. به‌طوری که با اتصال سوئیچ یا هاب به روتر به درگاه‌های بیشتری برای اتصال تجهیزات کلاینت دسترسی خواهید داشت.

روتر اصلی‌ترین دستگاه ارتباطی در دنیای شبکه است که با اتصال شبکه‌های محلی کوچک به یکدیگر و مسیریابی بسته‌ها، شبکه‌ای بزرگ‌تر به‌نام اینترنت را به وجود آورده است. بنابراین عملکرد آن‌ها در مقیاس وسیع است، در حالی که سوییچ‌ها و هاب‌ها برای کاربردهای داخلی در نظر گرفته شده‌اند و حتا اگر یک سوییچ لایه 3 را خریداری کنید، بازهم به روتری برای اتصال به اینترنت نیاز دارید. اگر در محل کار یا خانه تعداد کمی دستگاه کلاینت دارید که قرار است از طریق کابل به یکدیگر متصل شوند، روتر جوابگوی نیاز کاری است.

روترها با ساخت شبکه‌های بیسیم دستیابی به یک ارتباط وایرلس را نیز فراهم می‌کنند.

در مجموع، تفاوت هاب و سوئیچ و روتر در سطح هوشمندی آن‌ها است. هر سه دستگاه امکان برقراری ارتباط میان تجهیزات تحت شبکه و حتا شبکه‌های دیگر را فراهم می‌کنند، اما پردازش‌ها در این تجهیزات به روش‌های مختلفی انجام می‌شود. سوییچ‌ها با توجه به هوشمندی بالایی که دارند و قادر هستند در مقابل بخش عمده‌ای از حملات هکری از زیرساخت‌ها محافظت کنند، حتا با وجود قیمت بالا و در برخی موارد پیچیدگی، در شبکه‌های محلی استفاده می‌شوند.

انواع هاب

هاب‌های شبکه به سه گروه هاب‌ پسیو (passive hub)، هاب اکتیو (active hub) و هاب هوشمند (intelligent hub) طبقه‌بندی می‌شوند و هریک مزایای خاص خود را دارند. توضیح هر یک از این تجهیزات به شرح زیر است:

هاب‌ پسیو (passive hub): هاب‌های پسیو عملکرد کاملا ساده‌ای دارند و تنها برای برقراری ارتباط گره‌های یک شبکه محلی با یکدیگر استفاده می‌شوند، به‌طوری که هر زمان یک بسته اطلاعاتی دریافت می‌کنند آن‌را برای تمامی پورت‌ها ارسال می‌کنند. هاب پسیو هیچ‌گونه کاری روی سیگنال‌های دریافتی انجام نمی‌دهند و نه قادر به به تقویت و نه بازتولید بسته‌ها هستند. بنابراین اگر بسته‌ای از دست برود، فرستنده دوباره باید این فرایند را تکرار کند.

هاب‌ اکتیو (active hub): هاب‌های اکتیو مزیت بزرگی نسبت به هاب‌های پسیو دارند و توانایی تقویت سیگنال‌ها یا بازتولید بسته‌ها را دارند. به‌طور مثال، اگر سیگنال‌های دریافتی، آسیب دیده، اما هنوز قابل خواندن باشند، هاب اکتیو می‌تواند سیگنال‌های معیوب را قبل از تکثیر و ارسال به دیگر پورت‌ها، بازتولید و تقویت کند تا به شکل درستی به مقصد برسند. امروزه بیشتر هاب‌ها در گروه هاب‌های فعال قرار می‌گیرند.

هاب‌ هوشمند (intelligent hub): هاب‌ هوشمند ضمن آن‌که مزایای شاخص هاب‌های اکتیو را دارد، برخی مکانیزم‌های کنترلی و مدیریتی در اختیار مصرف‌کنندگان قرار می‌دهد. هاب‌های هوشمند می‌توانند بخش عمده‌ای از مشکلات شبکه را شناسایی کنند و اطلاعاتی در مورد رخدادهای شبکه به دست آورند. مثلا اگر نرم‌افزار هاب هوشمند با پروتکل مدیریت آسان شبکه (SNMP) سازگار باشد می‌تواند با تجهیزات مختلف شبکه مرتبط شود و درباره ظرفیت شبکه، پهنای باند، جداول مسیریابی و… آمارهای بی‌درنگ ارائه دهد.

نکات مهم خرید هاب شبکه

خرید هاب شبکه پیچیدگی خاصی ندارد و اگر به چند نکته ساده زیر دقت کنید، قادر به خرید هابی متناسب با نیازهای کاری خواهید بود.

نوع هاب: قبل از کاری نوع هاب را مشخص کنید و ببینید کدام نوع فعال و غیرفعال و هوشمند هاب برای شما مناسب است.

پروتکل‌های قابل پشتیبانی: همان‌گونه که اشاره شد، نوع هابی که قصد خرید آن‌را دارید به شکل مستقیم بر کیفیت کار تاثیر می‌گذارد. بنابراین باید هنگام خرید هاب دقت کنید که قادر به پشتیبانی از چه پروتکل‌های شبکه و امنیت است. مقوله دوم اهمیت بیشتری دارد، زیرا از شبکه شما در برابر برخی از تهدیدات رایج محافظت می‌کند.

نحوه ارسال بسته‌ها: اگر هاب به روش مستقیم بسته‌های داده را از مبدا به مقصد کند در اصل در حال تکثیر بسته‌ها است که پهنای باند شبکه را بیهوده هدر می‌دهد. بنابراین هنگام خرید به مشخصات هاب دقت کنید که چگونه مشکل تصادف سیگنال‌ها (signal collision) را مدیریت می‌کند.

مکانیزم‌های امنیتی: هاب‌ها در مقایسه با سوییچ‌ها در برابر تهدیدات امنیتی آسیب‌پذیر هستند. با توجه به این‌که هاب سیگنال‌ دریافتی از دستگاه مبدا را نه فقط به مقصد واقعی که به دیگر پورت‌ها نیز ارسال می‌کند، زمینه‌ای برای پیاده‌سازی حملات امنیتی شنود شبکه (network sniffing) فراهم می‌کند.

نوع مکانیم ارتباط پورت‌ها: در حالت کلی، هاب مبتنی بر معماری نیمه‌دوطرفه (half-duplex) است، به این معنا که دو پورت هم‌زمان نمی‌توانند برای هم سیگنال بفرستند. زمانی که یکی از پورت‌ها فرستنده است، دیگری فقط گیرنده است و بالعکس که درست در نقطه مقابل سوئیچ قرار دارد که تمام‌دوطرفه (full-duplex) است و تمام پورت‌های آن می‌توانند هم‌زمان فرستنده و گیرنده باشند. البته برخی تولیدکنندگان در این زمینه گام‌هایی برداشته‌اند تا این محدودیت هاب‌ها را برطرف کنند.