Por qué los hubs pertenecen al pasado

Para conectar varios dispositivos en una LAN (red de área local), necesita un dispositivo central que los interconecte. Al principio, ese dispositivo era el hub. Hoy es el switch. Comprender por qué los hubs fueron sustituidos permite entender cómo funcionan realmente las redes locales y por qué los switches son mucho mejores. Esta lección se centra en el modesto hub y en los problemas que lo dejaron obsoleto.

Un hub es un dispositivo sencillo con varios puertos que conecta dispositivos formando una topología en estrella. Sin embargo, un hub no es inteligente: cuando una trama (una unidad de datos de una LAN) llega a un puerto, el hub simplemente la repite por todos los demás puertos. No examina las direcciones ni decide adónde deben ir los datos. Todos los dispositivos conectados reciben cada transmisión, tanto si son los destinatarios como si no.

Un hub funciona en la capa física (capa 1 del modelo OSI). Solo repite y amplifica señales eléctricas; no interpreta las direcciones MAC ni las tramas como datos con significado. Por eso, en ocasiones, un hub recibe el nombre de repetidor multipuerto. Como no tiene información sobre los destinos, no puede tomar decisiones de reenvío como lo hace un switch.

Como un hub repite todo para todos, todos los dispositivos conectados comparten un único dominio de colisión: una zona en la que dos transmisiones pueden colisionar si los dispositivos envían datos al mismo tiempo. Al compartir todos el medio, las colisiones son frecuentes, y cuanto más dispositivos se añaden, peor se vuelve la situación. En la práctica, un hub recrea el problema del bus compartido con una topología en estrella.

Los hubs obligan a utilizar half-dúplex, lo que significa que un dispositivo puede enviar o recibir, pero no ambas cosas al mismo tiempo. Para gestionar las colisiones, los dispositivos utilizaban CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection): primero escuchan, transmiten si el medio está libre y, si se produce una colisión, esperan un tiempo aleatorio y vuelven a intentarlo. Este mecanismo funciona, pero desperdicia tiempo y ancho de banda, especialmente cuando aumenta el tráfico en un hub con mucha actividad.

En un hub, todos los dispositivos comparten el ancho de banda total. Si un hub tiene una capacidad de 100 Mbps y hay diez dispositivos activos, en la práctica se reparten esos 100 Mbps. En cambio, un switch proporciona a cada puerto todo su ancho de banda. Esta limitación de un medio compartido hacía que los hubs fueran lentos bajo carga y fue una de las principales razones por las que no pudieron seguir el ritmo del crecimiento de las redes.

Los hubs también presentan un problema de seguridad. Como cada trama se envía a todos los puertos, cualquier dispositivo conectado al hub puede capturar todo el tráfico simplemente escuchando: una técnica llamada sniffing. Los datos confidenciales quedan expuestos a todos los dispositivos conectados. Los switches reducen este riesgo al enviar las tramas únicamente al puerto de destino, lo que dificulta mucho las escuchas casuales en una red conmutada normal.

El contraste es claro:

• Hub — repite a todos los puertos, un dominio de colisión, ancho de banda compartido, half-dúplex e inseguro.
• Switch — reenvía al puerto correcto, dominios de colisión separados, ancho de banda completo por puerto, full-dúplex y mayor seguridad.

Todas las ventajas corresponden al switch, por eso los hubs desaparecieron de las redes reales.

Los hubs auténticos están prácticamente extintos en las redes modernas; los switches económicos los reemplazaron por completo. Es posible que todavía escuche utilizar la palabra «hub» de forma imprecisa para referirse a cualquier dispositivo central de conexión, y ocasionalmente aparecen hubs en laboratorios o para capturar tráfico deliberadamente durante un análisis. Para el examen, considere el hub una tecnología obsoleta que debe comprender desde una perspectiva histórica y comparar con el switch.

Entre los hubs y los switches aparecieron los bridges. Un bridge conecta dos segmentos de red y, a diferencia de un hub, lee las direcciones MAC para decidir si el tráfico debe pasar de un segmento al otro, filtrando el tráfico local para que no atraviese el enlace. Un bridge es, en esencia, un switch con muy pocos puertos; por eso, a veces se denomina al switch bridge multipuerto. Los bridges introdujeron el reenvío inteligente basado en direcciones que los switches perfeccionaron posteriormente.

Aunque los hubs han desaparecido, los conceptos que enseñan siguen siendo fundamentales. Los dominios de colisión, half-dúplex, CSMA/CD y el ancho de banda compartido proceden de la época de los hubs, y el examen los evalúa. Comprender las deficiencias del hub es la forma más clara de valorar lo que solucionaron los switches y le prepara para las siguientes lecciones sobre el reenvío de los switches, las tablas MAC y la diferencia entre dominios de colisión y de broadcast.

Compruebe su comprensión de los hubs.

Ha aprendido que un hub es un repetidor multipuerto de capa 1 que envía ciegamente cada trama a todos los puertos. Esto crea un único dominio de colisión compartido, obliga a utilizar half-dúplex con CSMA/CD, divide el ancho de banda entre todos los dispositivos y permite que cualquier dispositivo capture todo el tráfico. Estas deficiencias hicieron que los hubs quedaran obsoletos. Los switches solucionaron cada problema al reenviar las tramas únicamente al puerto correcto. Los conceptos relacionados con los hubs siguen siendo importantes porque constituyen la base de los dominios de colisión y de los temas siguientes.