Perché gli hub appartengono al passato

Per collegare diversi dispositivi in una LAN (Local Area Network), serve un dispositivo centrale che li unisca. In passato questo dispositivo era l'hub. Oggi è lo switch. Capire perché gli hub sono stati sostituiti permette di comprendere il reale funzionamento delle reti locali e i motivi per cui gli switch sono molto più efficaci. Questa lezione si concentra sull'umile hub e sui problemi che lo hanno reso obsoleto.

Un hub è un dispositivo semplice con diverse porte, che collega i dispositivi secondo una topologia a stella. Tuttavia, un hub non è intelligente: quando un frame (un'unità di dati in una LAN) arriva su una porta, l'hub lo ripete su tutte le altre porte. Non esamina gli indirizzi e non decide a quale destinazione debbano arrivare i dati. Ogni dispositivo collegato riceve ogni trasmissione, sia che ne sia il destinatario previsto sia che non lo sia.

Un hub opera al livello fisico (livello 1 del modello OSI). Si limita a ripetere e amplificare i segnali elettrici; non riconosce gli indirizzi MAC né i frame come dati dotati di significato. Per questo un hub viene talvolta chiamato ripetitore multiporta. Non avendo informazioni sulle destinazioni, non può prendere decisioni di inoltro come fa uno switch.

Poiché un hub ripete tutto verso tutti, tutti i dispositivi collegati condividono un unico dominio di collisione: una regione in cui due trasmissioni possono collidere se i dispositivi trasmettono contemporaneamente. Con tutti i dispositivi che condividono lo stesso mezzo, le collisioni sono frequenti e peggiorano aumentando il numero di dispositivi. Di fatto, un hub ricrea il problema del bus condiviso in una topologia a stella.

Gli hub impongono il funzionamento in half-duplex, cioè un dispositivo può inviare o ricevere, ma non entrambe le cose contemporaneamente. Per gestire le collisioni, i dispositivi utilizzavano CSMA/CD (Carrier Sense Multiple Access with Collision Detection): prima ascoltano, trasmettono se il canale è libero e, se si verifica una collisione, attendono per un intervallo casuale e ritentano. Questo sistema funziona, ma spreca tempo e larghezza di banda, soprattutto quando il traffico aumenta su un hub molto utilizzato.

Su un hub, tutti i dispositivi condividono la larghezza di banda totale. Se un hub ha una velocità nominale di 100 Mbps e dieci dispositivi sono impegnati, questi dividono di fatto quei 100 Mbps. Uno switch, invece, assegna a ogni porta l'intera larghezza di banda. Questa limitazione del canale condiviso rendeva gli hub lenti sotto carico ed è stata una delle ragioni principali per cui non riuscivano a tenere il passo con la crescita delle reti.

Gli hub presentano anche un problema di sicurezza. Poiché ogni frame viene inviato a ogni porta, qualsiasi dispositivo collegato all'hub può catturare tutto il traffico semplicemente mettendosi in ascolto: questa tecnica si chiama sniffing. I dati sensibili sono quindi esposti a tutti i dispositivi connessi. Gli switch riducono questo rischio inviando i frame solo alla porta destinataria, rendendo molto più difficile l'intercettazione casuale in una normale rete switched.

La differenza è evidente:

• Hub — ripete i frame su tutte le porte, un solo dominio di collisione, larghezza di banda condivisa, half-duplex, non sicuro.
• Switch — inoltra i frame alla porta corretta, domini di collisione separati, larghezza di banda completa per porta, full-duplex, più sicuro.

Ogni vantaggio è a favore dello switch, motivo per cui gli hub sono scomparsi dalle reti reali.

Gli hub veri sono ormai praticamente estinti nelle reti moderne: gli switch economici li hanno sostituiti completamente. Potreste ancora sentire usare il termine "hub" in modo generico per indicare qualsiasi dispositivo di connessione centrale; inoltre, gli hub compaiono occasionalmente nei laboratori o per analizzare deliberatamente il traffico tramite sniffing. Per l'esame, considerate l'hub una tecnologia obsoleta da conoscere dal punto di vista storico e da confrontare con lo switch.

Tra gli hub e gli switch sono arrivati i bridge. Un bridge collega due segmenti di rete e, a differenza di un hub, legge gli indirizzi MAC per decidere se il traffico debba attraversarli, impedendo al traffico locale di passare da un segmento all'altro. Un bridge è essenzialmente uno switch con pochissime porte: talvolta uno switch viene chiamato bridge multiporta. I bridge hanno introdotto l'inoltro intelligente basato sugli indirizzi, che gli switch hanno poi perfezionato.

Anche se gli hub sono scomparsi, i concetti che permettono di comprenderli sono fondamentali. Domini di collisione, half-duplex, CSMA/CD e larghezza di banda condivisa derivano tutti dall'epoca degli hub e sono argomenti d'esame. Capire i difetti degli hub è il modo più chiaro per apprezzare ciò che gli switch hanno risolto e vi prepara alle lezioni successive sull'inoltro degli switch, sulle tabelle MAC e sulla differenza tra domini di collisione e domini di broadcast.

Verificate la vostra comprensione degli hub.

Avete imparato che un hub è un repeater multiporta di livello 1 che invia indiscriminatamente ogni frame a tutte le porte. Questo crea un unico dominio di collisione condiviso, impone il funzionamento in half-duplex con CSMA/CD, divide la larghezza di banda tra tutti i dispositivi e consente a qualsiasi dispositivo di intercettare tutto il traffico tramite sniffing. Questi difetti hanno reso obsoleti gli hub. Gli switch hanno risolto ogni problema inoltrando i frame solo alla porta corretta. I concetti legati agli hub sono ancora importanti perché costituiscono la base dei domini di collisione e degli argomenti che seguono.