آشنايي با هاب و نحوه عملکرد آن

مهندس مصطفي شميزي

 هاب از جمله تجهيزات سخت افزاری است که از آن به منظور برپاسازی شبکه های کامپيوتری استفاده می شود . گرچه در اکثر شبکه هائی که امروزه ايجاد می گردد از سوئيچ در مقابل هاب استفاده می گردد، ولی ما همچنان شاهد استفاده از اين نوع تجهيزات سخت افزاری در شبکه های متعددی می باشيم . قبل از پرداختن به بررسی هاب و نحوه عملکرد آن لازم است در ابتدا با برخی تعاريف مهم که در ادامه بدفعات به آنان مراجعه خواهيم کرد ، بيشتر آشنا شويم .

 Domain : تمامی کامپيوترهای عضوء يک domain ( ناحيه ) هر رخداد و يا رويدادی را که در domain اتفاق می افتد ، باصطلاح مشاهده و يا خواهند شنيد .

 Collision Domain : در صورت بروز يک تصادم ( Collision ) بين دو کامپيوتر، ساير کامپيوترهای موجود در domain آن را شنيده و آگاهی لازم در خصوص آن چيزی که اتفاق افتاده است را پيدا خواهند کرد . کامپيوترهای فوق عضوء يک Collision Domain يکسان می باشند. تمامی کامپيوترهايی که با استفاده از هاب به يکديگر متصل می شوند ، عضوء يک Collision Domain يکسان خواهند بود ( بر خلاف سوييچ ) .

 Broadcast Domain : در اين نوع domain ، يک پيام broadcast ( يک فريم و يا داده که برای تمامی کامپيوترها ارسال می گردد) برای هر يک از کامپيوترهای موجود در domain ارسال می گردد . هاب و سوييچ با موضوع broadcast domain برخورد مناسبی نداشته ( ايجاد حوزه های مجزا ) و در اين رابطه به يک روتر نياز خواهد بود . به منظور برخورد مناسب ( ايجاد حوزه های مجزا ) با collision domain ، broadcast domain و افزايش سرعت  و کارايی  يک شبکه  از تجهيزات  سخت افزاری متعددی استفاده می شود . سوييچ ها collision domain مجزايی را ايجاد می نمايند ولی در خصوص broadcast domain بدين شکل رفتار نمی نمايند . روترها ، broadcast domain و collision domain مجزايی را ايجاد نموده و در مقابل هاب ، قادر به ايجاد broadcast domain و Collision domain جداگانه نمی باشد .

آشنائی با نحوه عملکرد هاب :

هاب يکی از تجهيزات متداول در شبکه های کامپيوتری و ارزانترين روش اتصال دو و يا چندين کامپيوتر به يکديگر است . هاب در اولين لايه مدل مرجع OSI فعاليت می نمايد . آنان فريم های داده را نمی خوانند ( کاری که سوييچ و يا روتر انجام می دهند ) و صرفا اين اطمينان را ايجاد می نمايند که فريم های داده بر روی هر يک از پورت ها ، تکرار خواهد شد. گره هايی که يک اترنت و يا Fast Ethernet را با استفاده از قوانين CSMA/CD به اشتراک می گذارند ، عضو يک Collision Domain مشابه می باشند . اين بدان معنی است که تمامی گره های متصل شده به هاب بخشی از Collision domain مشابه بوده و زمانی که يک collision اتفاق می افتد ، ساير گره های موجود در domain نيز آن را شنيده و از آن متاثر خواهند شد . کامپيوترها و يا گره های متصل شده به هاب از کابل های  UTP ( Unshielded Twisted Pair )، استفاده می نمايند. صرفا يک گره می تواند به هر پورت هاب متصل گردد. مثلا با استفاده از يک هاب هشت پورت ، امکان اتصال هشت کامپيوتر وجود خواهد داشت .زمانی که هاب ها به متداولی امروز نبودند و قيمت آنان نيز گران بود ، در اکثر شبکه های نصب شده در ادارات و يا منازل از کابل های کواکسيال، استفاده می گرديد. نحوه کار هاب بسيار ساده است . زمانی که يکی از کامپيوترهای متصل شده به هاب اقدام به ارسال داده ای می نمايد ، ساير پورت های هاب نيز آن را دريافت خواهند کرد ( داده ارسالی تکرار و برای ساير پورت های هاب نيز فرستاده می شود ) . يك گره ، داده اي را برای گره ديگر ارسال می نمايد ولی تمامی گره های ديگر نيز داده را دريافت خواهند کرد . در ادامه ، بررسی لازم در خصوص داده ارسالی توسط هر يک از گره ها انجام و در صورتی که تشخيص داده شود که داده ارسالی متعلق به آنان نيست ، آن را ناديده خواهند گرفت . عمليات فوق از طريق کارت شبکه موجود بر روی کامپيوتر که آدرس MAC ( آدرس سخت افزاري ) مقصد فريم ارسالی را بررسی می نمايد ، انجام می شود .کارت شبکه بررسی لازم را انجام و در صورت عدم مطابقت آدرس MAC موجود در فريم ، با آدرس MAC کارت شبکه ، فريم ارسالی دور انداخته می شود . اکثر هاب ها دارای يک پورت خاص می باشند که می تواند به صورت يک پورت معمولی و يا يک پورت uplink رفتار نمايد . با استفاده از يک پورت uplink می توان يک هاب ديگر را به هاب موجود، متصل نمود. بدين ترتيب تعداد پورت ها افزايش يافته و امکان اتصال تعداد بيشتری کامپيوتر به شبکه فراهم می گردد .روش فوق گزينه ای ارزان قيمت به منظور افزايش تعداد گره ها در يک شبکه است ولی با انجام اين کار شبکه شلوغ تر شده و همواره بر روی آن حجم بالايی داده غير ضروری در حال جابجايی است. تمامی گره ها ، عضو يک Broadcast domain و collision domain يکسانی می باشند ، بنابراين تمامی آنان هر نوع collision و يا Broadcast را که اتفاق خواهد افتاد ، می شنوند . در اکثر هاب ها از يک LED به منظور نشان دادن فعال بودن ارتباط برقرار شده بين هاب و گره و از يك LED ديگر به منظور نشان دادن بروز يک collision ، استفاده می گردد . ( دو LED مجزا ) . در برخی از هاب ها دو LED مربوط به فعال بودن لينک ارتباطی بين هاب و گره و فعاليت پورت با يکديگر ترکيب و زمانی که پورت در حال فعاليت است ، LED مربوطه چشمک زن شده و زمانی که فعاليتی انجام نمی شود، LED مذكور به صورت پيوسته روشن خواهد بود . LED مربوط به Collision موجود بر روی هاب ها زمانی روشن می گردد که يک collision بوجود آيد . Collision زمانی بوجود می آيد که دو کامپيوتر و يا گره سعی نمايند در يک لحظه بر روی شبکه صحبت ( تبادل اطلاعات ) نمايند . پس از بروز يک Collision ، فريم های مربوط به هر يک از گره ها با يکديگر برخورد نموده و خراب می گردند . هاب به منظور تشخيص اين نوع تصادم ها به اندازه کافی هوشمند بوده و برای مدت زمان کوتاهی چراغ مربوط به collision روشن می گردد . ( يک دهم ثانيه به ازای هر تصادم ) . تعداد اندکی از هاب ها دارای يک اتصال خاص از نوع BNC بوده که می توان از آن به منظور اتصال يک کابل کواکسيال ، استفاده نمود . پس از اتصال فوق ، LED مربوط به اتصال BNC روی هاب روشن می گردد.