Por que os Hubs Ficaram no Passado

Para conectar vários dispositivos em uma LAN (Local Area Network), você precisa de um dispositivo central que os una. No início, esse dispositivo era o hub. Hoje, ele é o switch. Entender por que os hubs foram substituídos revela como as redes locais realmente funcionam e por que os switches são muito melhores. Esta lição se concentra no modesto hub e nos problemas que o tornaram obsoleto.

Um hub é um dispositivo simples com várias portas que conecta dispositivos em uma topologia em estrela. Porém, um hub não é inteligente: quando um quadro (uma unidade de dados em uma LAN) chega a uma porta, o hub simplesmente o repete por todas as outras portas. Ele não verifica endereços nem decide para onde os dados devem ir. Todo dispositivo conectado recebe toda transmissão, seja ou não o destinatário pretendido.

Um hub funciona na camada física (camada 1 do modelo OSI). Ele apenas repete e amplifica sinais elétricos; não tem consciência de endereços MAC nem de quadros como dados significativos. Por isso, às vezes, um hub é chamado de repetidor de múltiplas portas. Como não tem inteligência sobre os destinos, ele não consegue tomar decisões de encaminhamento como um switch.

Como um hub repete tudo para todos, todos os dispositivos conectados compartilham um único domínio de colisão — uma região onde duas transmissões podem colidir se os dispositivos enviarem dados ao mesmo tempo. Como todos compartilham o meio, as colisões são frequentes, e quanto mais dispositivos são adicionados, pior fica. Na prática, um hub recria o problema do barramento compartilhado em uma topologia em estrela.

Os concentradores forçam a operação em half-duplex, o que significa que um dispositivo pode enviar ou receber, mas não fazer as duas coisas ao mesmo tempo. Para lidar com colisões, os dispositivos usavam CSMA/CD (Acesso Múltiplo com Detecção de Portadora e Detecção de Colisão): primeiro escutavam, enviavam se o meio estivesse livre e, se ocorresse uma colisão, aguardavam um intervalo aleatório e tentavam novamente. Isso funciona, mas desperdiça tempo e largura de banda, especialmente à medida que o tráfego aumenta em um concentrador congestionado.

Em um concentrador, todos os dispositivos compartilham a largura de banda total. Se um concentrador tiver capacidade de 100 Mbps e dez dispositivos estiverem ocupados, eles efetivamente dividirão esses 100 Mbps entre si. Um switch, por outro lado, fornece a cada porta sua própria largura de banda total. Essa limitação de canal compartilhado tornava os concentradores lentos sob carga e foi uma das principais razões pelas quais eles não conseguiam acompanhar o crescimento das redes.

Os concentradores também apresentam um problema de segurança. Como cada quadro é enviado para todas as portas, qualquer dispositivo conectado ao concentrador pode capturar todo o tráfego simplesmente escutando — uma técnica chamada captura de tráfego. Dados confidenciais ficam expostos a todos os dispositivos conectados. Os switches reduzem esse risco enviando os quadros somente para a porta pretendida, o que dificulta muito a escuta casual em uma rede comutada comum.

O contraste é evidente:

• Concentrador — repete para todas as portas, um domínio de colisão, largura de banda compartilhada, half-duplex, inseguro.
• Switch — encaminha para a porta correta, domínios de colisão separados, largura de banda total por porta, full-duplex, mais seguro.

Todas as vantagens pertencem ao switch, e é por isso que os concentradores desapareceram das redes reais.

Os concentradores verdadeiros estão praticamente extintos nas redes modernas; switches baratos os substituíram por completo. Talvez ainda ouça a palavra "concentrador" usada de forma genérica para qualquer dispositivo central de conexão, e concentradores ocasionalmente apareçam em laboratórios ou para capturar tráfego deliberadamente durante uma análise. Para a prova, considere o concentrador uma tecnologia obsoleta que deve ser compreendida historicamente e contrastada com o switch.

Entre os concentradores e os switches surgiram as bridges. Uma bridge conecta dois segmentos de rede e, ao contrário de um concentrador, lê os endereços MAC para decidir se o tráfego deve passar de um segmento para o outro, impedindo que o tráfego local atravesse. Uma bridge é essencialmente um switch com poucas portas — um switch às vezes é chamado de bridge multip portas. As bridges introduziram o encaminhamento inteligente baseado em endereços, que os switches aperfeiçoaram posteriormente.

Embora os concentradores tenham desaparecido, os conceitos que eles ensinam continuam sendo fundamentais. Domínios de colisão, half-duplex, CSMA/CD e largura de banda compartilhada vêm todos da era dos concentradores, e a prova os testa. Entender as falhas dos concentradores é a maneira mais clara de valorizar o que os switches corrigiram — além de preparar você para as próximas lições sobre encaminhamento de switches, tabelas MAC e a diferença entre domínios de colisão e de broadcast.

Teste sua compreensão sobre os concentradores.

Você aprendeu que um concentrador é um repetidor multip portas da Camada 1 que envia cegamente cada quadro para todas as portas. Isso cria um único domínio de colisão compartilhado, força a operação em half-duplex com CSMA/CD, divide a largura de banda entre todos os dispositivos e permite que qualquer dispositivo capture todo o tráfego. Essas falhas tornaram os concentradores obsoletos. Os switches corrigiram cada problema encaminhando os quadros somente para a porta correta. Os conceitos relacionados aos concentradores continuam importantes porque fundamentam os domínios de colisão e os próximos tópicos.