เหตุใดฮับจึงกลายเป็นเรื่องในอดีต

หากต้องการเชื่อมต่ออุปกรณ์หลายเครื่องเข้ากับ LAN (Local Area Network) คุณต้องมีอุปกรณ์ศูนย์กลางที่เชื่อมอุปกรณ์เหล่านั้นเข้าด้วยกัน ในระยะแรก อุปกรณ์ดังกล่าวคือ ฮับ ปัจจุบันคือ สวิตช์ การทำความเข้าใจว่าเหตุใดฮับจึงถูกแทนที่จะแสดงให้เห็นว่าเครือข่ายท้องถิ่นทำงานอย่างไร และเหตุใดสวิตช์จึงดีกว่ามาก บทเรียนนี้เน้นฮับพื้นฐานและปัญหาที่ทำให้ฮับล้าสมัย

ฮับเป็นอุปกรณ์ง่าย ๆ ที่มีหลายพอร์ตและเชื่อมต่ออุปกรณ์ในรูปแบบดาว แต่ฮับไม่มีความฉลาด เมื่อเฟรม (หน่วยข้อมูลบน LAN) มาถึงพอร์ตหนึ่ง ฮับจะเพียงแค่ ส่งเฟรมนั้นซ้ำออกไปยังทุกพอร์ตที่เหลือ ฮับไม่ตรวจสอบที่อยู่และไม่ตัดสินใจว่าข้อมูลควรไปที่ใด อุปกรณ์ที่เชื่อมต่ออยู่ทุกเครื่องจึงได้รับการส่งข้อมูลทุกครั้ง ไม่ว่าตนจะเป็นผู้รับที่ตั้งใจไว้หรือไม่

ฮับทำงานที่ ชั้นกายภาพ (ชั้นที่ 1 ของแบบจำลอง OSI) ฮับทำได้เพียงทวนและขยายสัญญาณไฟฟ้าเท่านั้น โดยไม่เข้าใจที่อยู่ MAC หรือเฟรมในฐานะข้อมูลที่มีความหมาย ด้วยเหตุนี้ ฮับจึงถูกเรียกอีกอย่างว่า ตัวทวนสัญญาณหลายพอร์ต เนื่องจากฮับไม่มีข้อมูลเกี่ยวกับปลายทาง จึงไม่สามารถตัดสินใจส่งต่อข้อมูลได้เหมือนสวิตช์

เนื่องจากฮับส่งข้อมูลซ้ำไปยังทุกอุปกรณ์ อุปกรณ์ที่เชื่อมต่อทั้งหมดจึงใช้ โดเมนการชนกันร่วมกัน ซึ่งเป็นบริเวณที่การส่งข้อมูลสองครั้งอาจชนกันได้หากอุปกรณ์ส่งข้อมูลพร้อมกัน เมื่อทุกอุปกรณ์ใช้สื่อกลางร่วมกัน การชนกันจึงเกิดขึ้นบ่อย และยิ่งเพิ่มอุปกรณ์มาก ปัญหาก็ยิ่งรุนแรง ฮับทำให้ปัญหาบัสร่วมกลับมาอยู่ในรูปแบบดาวอย่างมีประสิทธิภาพ

ฮับบังคับให้อุปกรณ์ทำงานแบบฮาล์ฟดูเพล็กซ์ ซึ่งหมายความว่าอุปกรณ์จะส่งหรือรับข้อมูลได้ทีละอย่าง แต่ทำพร้อมกันไม่ได้ เพื่อรับมือกับการชนกัน อุปกรณ์จึงใช้CSMA/CD (การเข้าถึงหลายทางโดยตรวจจับสัญญาณพาหะพร้อมการตรวจจับการชนกัน): ตรวจฟังก่อน หากว่างจึงส่ง และหากเกิดการชนกัน ให้ถอยรอแล้วลองใหม่ วิธีนี้ใช้งานได้ แต่เสียเวลาและแบนด์วิดท์ โดยเฉพาะเมื่อปริมาณการรับส่งข้อมูลเพิ่มขึ้นบนฮับที่มีการใช้งานหนาแน่น

บนฮับ อุปกรณ์ทั้งหมดใช้แบนด์วิดท์รวมร่วมกัน หากฮับรองรับความเร็ว 100 Mbps และมีอุปกรณ์สิบเครื่องกำลังทำงาน อุปกรณ์เหล่านั้นจะต้องแบ่งความเร็ว 100 Mbps นั้นกันเอง ในทางตรงกันข้าม สวิตช์จะมอบแบนด์วิดท์เต็มจำนวนของแต่ละพอร์ตให้แก่อุปกรณ์นั้นโดยเฉพาะ ข้อจำกัดของท่อส่งข้อมูลร่วมนี้ทำให้ฮับทำงานช้าลงเมื่อมีโหลดสูง และเป็นเหตุผลสำคัญที่ทำให้ฮับไม่สามารถรองรับเครือข่ายที่ขยายใหญ่ขึ้นได้

ฮับยังมีปัญหาด้านความปลอดภัยอีกด้วย เนื่องจากทุกเฟรมถูกส่งไปยังทุกพอร์ต อุปกรณ์ใด ๆ ที่เชื่อมต่อกับฮับจึงสามารถดักเก็บข้อมูลทั้งหมดได้เพียงแค่รับฟัง เทคนิคนี้เรียกว่าการดักฟังข้อมูล ข้อมูลสำคัญจึงถูกเปิดเผยแก่ทุกคนที่เชื่อมต่ออยู่ สวิตช์ช่วยลดความเสี่ยงนี้ด้วยการส่งเฟรมไปยังพอร์ตปลายทางที่ต้องการเท่านั้น ทำให้การแอบดักฟังโดยทั่วไปทำได้ยากขึ้นบนเครือข่ายที่ใช้สวิตช์ตามปกติ

ความแตกต่างนั้นเห็นได้ชัดเจน:

• ฮับ — ทำซ้ำไปยังทุกพอร์ต มีโดเมนการชนกันหนึ่งโดเมน ใช้แบนด์วิดท์ร่วม ทำงานแบบฮาล์ฟดูเพล็กซ์ และไม่ปลอดภัย
• สวิตช์ — ส่งต่อไปยังพอร์ตที่ถูกต้อง มีโดเมนการชนกันแยกกัน แบนด์วิดท์เต็มจำนวนต่อพอร์ต ทำงานแบบฟูลดูเพล็กซ์ และปลอดภัยกว่า

ข้อได้เปรียบทั้งหมดเป็นของสวิตช์ จึงเป็นเหตุผลที่ฮับหายไปจากเครือข่ายจริง

ฮับแท้จริงแทบสูญพันธุ์ไปจากเครือข่ายสมัยใหม่แล้ว สวิตช์ราคาประหยัดเข้ามาแทนที่ทั้งหมด คุณอาจยังได้ยินการใช้คำว่า "ฮับ" อย่างกว้าง ๆ เพื่อเรียกอุปกรณ์เชื่อมต่อส่วนกลางทุกชนิด และบางครั้งฮับก็ยังปรากฏในห้องปฏิบัติการหรือถูกใช้เพื่อดักฟังการรับส่งข้อมูลโดยตั้งใจระหว่างการวิเคราะห์ สำหรับการสอบ ให้มองว่าฮับเป็นเทคโนโลยีที่ล้าสมัย ซึ่งคุณต้องเข้าใจในเชิงประวัติศาสตร์และเปรียบเทียบกับสวิตช์

ระหว่างฮับกับสวิตช์ มีบริดจ์เกิดขึ้น บริดจ์เชื่อมต่อส่วนของเครือข่ายสองส่วน และแตกต่างจากฮับตรงที่อ่านที่อยู่ MAC เพื่อตัดสินใจว่าควรส่งข้อมูลข้ามระหว่างสองส่วนหรือไม่ โดยกรองไม่ให้ข้อมูลภายในส่วนหนึ่งผ่านไปยังอีกส่วนหนึ่ง บริดจ์โดยพื้นฐานแล้วคือสวิตช์ที่มีพอร์ตจำนวนน้อยมาก — บางครั้งจึงเรียกสวิตช์ว่า บริดจ์หลายพอร์ต บริดจ์นำเสนอการส่งต่ออัจฉริยะที่รู้จักที่อยู่ ซึ่งต่อมาสวิตช์ได้พัฒนาให้สมบูรณ์ยิ่งขึ้น

แม้ว่าฮับจะหายไปแล้ว แต่แนวคิดที่ฮับสอนยังเป็นพื้นฐานสำคัญ โดเมนการชนกัน ฮาล์ฟดูเพล็กซ์ CSMA/CD และแบนด์วิดท์ร่วมล้วนมาจากยุคของฮับ และการสอบก็ทดสอบความรู้เหล่านี้ การเข้าใจข้อบกพร่องของฮับเป็นวิธีที่ชัดเจนที่สุดในการเห็นคุณค่าของสิ่งที่สวิตช์เข้ามาแก้ไข และยังเตรียมคุณให้พร้อมสำหรับบทเรียนถัดไปเกี่ยวกับการส่งต่อของสวิตช์ ตาราง MAC และความแตกต่างระหว่างโดเมนการชนกันกับโดเมนการกระจายสัญญาณ

ทดสอบความเข้าใจเกี่ยวกับฮับของคุณ

คุณได้เรียนรู้ว่าฮับคือรีพีตเตอร์หลายพอร์ตของเลเยอร์ 1 ที่ส่งทุกเฟรมไปยังทุกพอร์ตโดยไม่ตรวจสอบปลายทาง สิ่งนี้ทำให้เกิดโดเมนการชนกันร่วมหนึ่งโดเมน บังคับให้ทำงานแบบฮาล์ฟดูเพล็กซ์ด้วยCSMA/CD แบ่งแบนด์วิดท์กันระหว่างอุปกรณ์ทั้งหมด และเปิดโอกาสให้อุปกรณ์ใด ๆ ดักฟังข้อมูลทั้งหมดได้ ข้อบกพร่องเหล่านี้ทำให้ฮับล้าสมัย สวิตช์แก้ปัญหาแต่ละข้อด้วยการส่งต่อเฟรมไปยังพอร์ตที่ถูกต้องเท่านั้น แนวคิดเกี่ยวกับฮับยังสำคัญ เพราะเป็นพื้นฐานของโดเมนการชนกันและหัวข้อต่าง ๆ ที่จะเรียนต่อไป