Tutti noi lavoriamo quotidianamente con le reti, che sono collegate tra loro in molti modi diversi. Affinché i computer possano scambiare informazioni tra loro, sono necessari i dispositivi di rete corrispondenti. La forma più rudimentale di questi dispositivi sono i cosiddetti hub. Qui potete scoprire come funziona un hub e perché è tecnicamente inferiore a uno switch.

1. definizione: cos’è un hub e dove si usa?

Un hub è un dispositivo di rete che collega diversi host all’interno di una rete Ethernet. Nella tecnologia di rete, funge da distributore di pacchetti di dati. Gli hub operano sul livello 1 (livello di trasmissione dei bit) del modello OSI. La loro funzione è puramente limitata alla distribuzione. Non sono quindi altro che una forma semplice di switch o router.

L’hub riceve un pacchetto e lo inoltra a tutte le altre porte, cioè invia un broadcast. In questo modo, tutti gli host ricevono i pacchetti di dati in questione, anche se non sono effettivamente i destinatari. Ciò significa che non solo tutte le porte, ma anche tutti i sistemi host sono occupati contemporaneamente. Per contro, per gli host questo significa che non possono inviare alcun pacchetto di dati finché l’hub è in funzione, altrimenti si verificherebbero delle collisioni. Se le richieste arrivano contemporaneamente al dispositivo, questo le elabora una dopo l’altra.

Tutti gli host collegati all’hub condividono la larghezza di banda disponibile (ad esempio 100 Mbit/s). Ciò comporta perdite di velocità, soprattutto quando si caricano grandi quantità di dati. L’hub è quindi una tecnologia piuttosto obsoleta e, in pratica, è adatto solo per lo streaming di contenuti multimediali, dal momento che solo un trasmettitore dovrebbe comunque trasmettere a tutti gli altri dispositivi.

Buono a sapersi: se il numero di connessioni sull’hub non è sufficiente per tutti gli host, è necessario un altro hub. I due dispositivi sono collegati con un cavo crossover attraverso una delle porte uplink. Il numero di host che possono essere collegati è tuttavia limitato, perché in questo caso si applica la regola del 5-4-3 (detta anche regola del ripetitore).

In cosa si differenzia un hub da uno switch?

A differenza di un hub, uno switch può non solo inviare e ricevere dati contemporaneamente, ma anche inoltrare i pacchetti a diversi dispositivi di rete tramite unicast o multicast. Tuttavia, il traffico viene inviato solo alla porta a cui è collegato il rispettivo ricevitore.

Se due dispositivi comunicano tra loro nella rete, ciò non influisce sulla velocità di invio e ricezione degli altri dispositivi. Mentre un hub limita la larghezza di banda, con uno switch è sempre disponibile l’intera larghezza di banda della connessione end-to-end.

Gli switch Ethernet lavorano sui livelli 2 (livello di collegamento) e 3 (livello di rete) del modello di riferimento OSI, il che significa che supportano tutti i protocolli a pacchetto. Grazie alla trasmissione intelligente dei pacchetti di dati, gli switch sono quindi adatti anche all’inoltro rapido in architetture di rete di grandi dimensioni. Tuttavia, a causa della maggiore gamma di funzioni, gli switch sono solitamente molto più costosi degli hub.

Buono a sapersi: Le LAN (“Local Area Network”) in cui gli switch sono utilizzati per collegare i singoli segmenti sono chiamate anche “Switched LAN” o “Switched Ethernet LAN”.

3 Hub vs Switch: la funzionalità in dettaglio

Sia gli hub che gli switch fungono da elemento centrale di accoppiamento per i dispositivi di rete ed elaborano un certo tipo di dati, i cosiddetti frame. Questi sono responsabili del trasporto dei dati. Se il dispositivo riceve un frame, questo viene amplificato e quindi inoltrato alla porta dell’host di destinazione.

La differenza fondamentale tra un hub e uno switch sta nel modo in cui i frame vengono consegnati.

Un hub, come detto all’inizio, consegna i frame a tutte le sue porte, anche se sono destinati a una sola porta. In questo modo si garantisce che raggiungano sempre la destinazione prevista. L’hub non ha quindi modo di distinguere a quale porta debba essere inviato esattamente il pacchetto di dati.

È proprio questa circostanza che porta alla già citata perdita di velocità e ai tempi di risposta lenti, poiché la rete (oltre alla larghezza di banda condivisa) è anche gravata da una quantità di traffico inutilmente elevata. Inoltre, il principio crea naturalmente anche notevoli lacune in termini di sicurezza.

Unsemplice esempio per spiegarlo: Peter vuole invitare a cena la sua collega Anne e invia un’e-mail che viene prima inoltrata all’hub. L’hub invia una richiesta a tutti gli host, compreso quello di Tina del reparto contabilità, che ha messo gli occhi su Peter da tempo. Il computer di Tina rifiuta la richiesta, quello di Anne la accetta. Con le opportune competenze informatiche, Tina avrebbe comunque la possibilità di intercettare il messaggio e presentarsi al posto di Anne per l’appuntamento con Peter.

3.1 Anche lo switch è fondamentalmente un hub, ma molto più intelligente

Al contrario, uno switch registra gli indirizzi MAC di tutti i dispositivi ad esso collegati. Grazie a queste informazioni, è in grado di riconoscere quale host appartiene a quale porta. Quando riceve un frame, sa esattamente a quale porta inoltrarlo. In questo modo, in linea di principio, ogni porta crea il proprio dominio di collisione.

Nel nostro esempio, lo switch inoltrerà il messaggio di Peter direttamente al computer di Anne. Ciò comporta automaticamente una maggiore sicurezza dei dati, in quanto non viene fatta alcuna richiesta al computer di Tina.

Buono a sapersi: I router offrono una gamma di funzioni molto più ampia rispetto agli hub o agli switch, tra cui DHCP o NAT, ad esempio. Ciò significa che consentono anche la comunicazione tra reti diverse.

Una panoramica dei diversi dispositivi di rete è disponibile anche nel seguente video di YouTube: