05 lug 2001

Gli hub

Introduzione:









Nella costruzione delle reti a stella, o a stella estesa ( extended star topology),




ogni personal computer deve essere collegato con un cavo ad un concentratore "centrale" detto HUB. Quando, per malfunzionamenti di vario tipo, viene meno la connessione fra un computer e l'hub, non viene compromessa la struttura generale della rete. Si tratta dunque di un tipo di collegamento assai pratico ed affidabile.





La parola hub in inglese significa "perno" o "fulcro", traducendolo in informatichese possiamo meglio definirlo come "centro". E' un’apparecchiatura che si e' diffusa nel mondo delle reti locali nella seconda meta' degli anni Ottanta e che consente di realizzare un sistema di cablaggio a stella, dove tutte le connessioni provenienti dalle workstation di un certo gruppo di lavoro, confluiscono verso un centro di connessione che può essere attivo o passivo, ma il cui scopo fondamentale rimane quello di creare una connessione elettrica tra tutte le macchine che vi sono collegate ed eventualmente altri hub.
In pratica tutti gli utenti collegati all'hub (o ad una serie di hub connessi in cascata) si trovano sullo stesso segmento di rete e condividono la stessa larghezza di banda. Possiamo dire che si trovano tutti connessi alla stessa velocità.
Questà modalità di lavoro introduce degli effetti negativi da non sottovalutare: ogni volta che un PC comunica, l'Hub "satura" la rete. La relativa semplicità di questo componente lo rende abbastanza economico e quindi ancora molto usato. Esistono in commercio sia versioni da 10 Mbit/s che da 10/100 Mbit/s e con diverse porte: da un minimo di 4 fino ad arrivare a 16, 24 o anche più. E' ovvio che più aumentano il numero delle porte e più si degradano le prestazioni perchè la "banda" deve essere ripartita. Quindi con un hub a 8 porte - 100 Mbit/s avremo una banda disponibile per ogni Pc di 100/8cioè circa 12 Mbit/s per porta. In una rete Ethernet è possibile aggregare in cascata non più di 4 Hub.
La tipica funzione dell'hub trova collocazione nelle reti cosidette "shared" dove le risorse sono equamente condivise. In effetti quando una workstation invia dei pacchetti, questi non vengono indirizzati in modo "intelligente", ma vengono diffusi attraverso tutte le porte dell'hub ai vari elaboratori connessi che, decideranno se accettarli oppure no confrontando il proprio MAC Address con quello contenuto nei pacchetti inviati.


L’hub viene usato solitamente con doppino (schermato e non), mentre vanno scomparendo gli hub per topologie a stella basate su cavo coassiale. Trova impiego nelle reti Ethernet e nelle reti Token Ring dove prende più propriamente il nome di MAU (Multistation Access Unit).
Il vantaggio dell’impiego di un hub e di un cablaggio a stella è che si possono aggiungere e togliere workstation in qualsiasi momento senza interrompere la continuita' di collegamento delle altre e che eventuali stazioni con schede d’interfaccia guaste possono essere isolate automaticamente senza compromettere la connessione di tutte le altre.
Funzionamento:
Gli Hub, e i repeater, sono fondamentalmente la stessa cosa. Entrambi sono apparati che lavorano a livello 1 del modello OSI. Diversamente dagli switch e dai router, gli hub non leggono la trama (frame) ma si assicurano che essa venga inoltrata sulle porte collegate. Va ricordato che i repeater hanno una porta di entrata e una di uscita mentre gli hub sono multiporta.
Tutti gli elaboratori (nodi) che condividono una rete Ethernet usano il metodo di accesso CSMA/CD. Si dice, infatti, che stanno tutti sullo stesso dominio di collisione. Detto questo possiamo affermare che tutti i nodi connessi ad un hub sono parte dello stesso dominio di collisione. In un dominio di collisione, infatti, quando avviene una collisione, tutti i nodi nell'area del dominio (domain/area) avvertiranno la collisione e, quindi, reagiranno di conseguenzza.
Per connettersi ad un hub, i nodi di una rete usaano il cavo UTP (Unshielded Twisted Pair). Ad ogni porta dell'hub può corrispondere un solo nodo. Quando gli hub non erano cosi diffusi, e costavano molto più di adesso, le reti lan di tipo SOHO (small office home office) utilizzavano il più economico cavo coassiale.
La modalità di lavoro degli hub è molto semplice e trasparente. Quando un nodo connesso ad una delle sue porte trasmette dei dati, questi vengono replicati e spediti su tutte le altre porte.
Solo il destinatario dei dati "processerà" la trama ethernet mentre tutti gli altri nodi rifiuteranno la trama e non la inoltreranno sul proprio elaboratore. L'operazione di rifiuto e di accettazione della trama viene portata a termine dalla scheda di rete (NIC) che, leggendo il MAC address di destinazione contenuto nell'header della trama ethernet stessa, verrà portato a confrontato con il proprio MAC address. Solo in caso di uguale MAC address la trama verrà processata.
Gli hub più recenti hanno una porta speciale che funziona come "uplink" port. La porta uplink permette di connettere l'hub ad altri hub, aumentando le porte disponibili sulla LAN. Questo soluzione, a basso costo, permette di estendere le reti di pochi computers e, da un certo punto di vista funziona bbastanza bene.
Purtroppo, non appena la rete si appesantiisce con nuovi nodi, anche il traffico inutile (tutte le trame non processate) diventa un problema e impatta in modo negativo sulle performance della stessa.

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