[P&R] Hub? Switch? Hub/Switch?: Afinal, qual a diferença entre cada um destes elementos?

Esta foi outra questão selecionada para integrar o quadro P&R. Para alguns, esta pode ser uma questão bastante simples, mas para outros, ainda é uma fonte de dúvidas. Afinal, qual a diferença entre um Hub e um Switch? Ou indo mais longe, os famosos “hub/switch”, ou “switch-hub”, realmente existem? O que seriam? Para completar, aproveitei outra questão enviada esta semana e incluí neste post, para resposta: Qual a diferença entre os domínios de broadcast e os domínios de colisão? Por que hubs não segmentam domínios de colisão e switches, sim?

Já deu para perceber que, para alguns, ainda existe uma grande dúvida entre o que diferencia um switch de um hub. Bom, vamos às respostas destas questões 😀 !

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Hubs, assim como switches, são concentradores (e daí o nome hub) normalmente desenhados para operar em redes Ethernet. Fisicamente, podem ser parecidos (fotos abaixo) mas não se engane, as semelhanças terminam aí.

Os hubs são meros repetidores elétricos, ou seja, eles recebem um sinal elétrico e o retransmitem, operando, portanto, exclusivamente na camada 1 (física). Em momento algum um hub analisa o tráfego que está entrando ou saindo dele. Sua tarefa é receber um sinal elétrico em uma de suas portas e retransmití-lo por todas as outras, ou seja, PCs que nada têm a ver com a história acabam recebendo a transmissão. Para agravar esta deficiência, redes que tenham hubs como concentradores não conseguem operar em modo “full duplex”, ou seja, transmitindo e recebendo dados simultaneamente. Isso ocorre pois o modo de detecção de colisões implementado pelo padrão Ethernet, conhecido como CSMA/CD, implica na utilização da porção transmissora das placas de rede para “escutar” por períodos de silêncio (durante os quais transmissões podem ser realizadas) na rede, procurando reduzir a incidência de colisões. Estas colisões ocorrem na medida em que um PC tenta enviar dados para outro PC, mas algum outro PC na rede já iniciou o processo de transmissão antes. Como o hub replica este tráfego para todas as suas portas, o PC “atrasado” detectará uma colisão e aguardará algum tempo antes de tentar novamente o envio. Por estes motivos, um hub é um grande gerador de colisões em redes Ethernet. Outro detalhe: A largura de banda disponível para todos os elementos conectados à um HUB será compartilhada, ou seja, se temos um HUB de 8 portas à 100Mbps e 8 PCs conectados à ele, a largura de banda disponível para cada PC (se todos transmitirem simultaneamente) seria de 100Mbps / 8 = 12,5Mbps . Por aí você já pode imaginar o estrago que hubs podem fazer em uma rede com muitos PCs 😉 . Temos, então, a definição do “domínio de colisão”, ou seja, um hub gera um único segmento de colisão, uma vez que cada PC conectado à ele está sujeito a ter seu tráfego disputado por cada um dos outros PCs conectados ao hub.

Os switches, por sua vez, são mais “inteligentes”. Eles são capazes de analisar o tráfego que entra por um de suas portas e mapear o endereço MAC de origem e o endereço MAC de destino. Isso é feito de forma bastante simples. Quando um dispositivo é conectado à uma porta de um switch, assim que o primeiro frame atravessa aquela porta o switch associa o endereço MAC de origem à porta que ele se encontra conectado. Esta informação é armazenada em uma tabela. Trabalhando desta forma, em pouco tempo, todos os elementos conectados ao switch terão seus endereços MAC associados à porta na qual se encontram conectados. Quando um PC conectado à uma porta precisar enviar dados para um PC conectado à outra porta, o switch não precisa enviar estes dados para todas as portas. Ao invés disso, um “circuito” é fechado somente entre as portas onde os 2 PCs se encontram conectados. Ou seja, como resultado desta “inteligência adicional”, colisões não mais ocorrem e o modo CSMA/CD não mais é necessário. Assim sendo, switches permitem a operação em modo full duplex. Qualquer tipo de colisão – se vier à ocorrer – acontece apenas na porção que se encontra atrás da porta do switch. Por isso, em um switch, cada porta é tida como um domínio de colisão. Como switches conseguem analisar frames, diz-se que eles operam nas camadas 1 e 2 (e não apenas na 1, como os hubs).

E no que se refere aos “hub/switch”? Estes “bichos” existem, de fato? A resposta seria… SIM! Um hub/switch, por incrível que pareça, foi uma estratégia adotada por alguns fabricantes para “baratear” o custo dos switches. Na verdade, criaram uma arquitetura na qual temos um misto entre hubs e switches. Por exemplo, em um hub/switch de 8 portas, dependendo do modo como o fabricante implementou esta tecnologia, teríamos o equivalente à 2 hubs de 4 portas cada conectados à um switch. Ou seja, de quatro em quatro portas, a operação é como a de um hub, sem inteligência alguma. Porém, para um PC conectado ao grupo de portas 1 transmitir seus dados à um PC conectado ao grupo de portas 2, a operação é a mesma de um switch (tabelas MAC, etc). A figura abaixo ilustra este princípio. A comunicação entre as portas de um mesmo grupo (1-4, 5-8) é feita como num hub, enquanto que a comunicação entre os grupos (no exemplo, portas 4 e 5), é feita via switch. Portanto, você paga menos pois está adquirindo um switch de 2 portas, e não um de 8. Se você tiver apenas 2 máquinas, pode valer à pena 😉 .

Quanto ao fato de serem ou não gerenciados, não importa no que se refere à definição de hubs, switches ou hub/switches. O fato de ser ou não gerenciado em nada altera seu modo de operação básico.

É sempre importante lembrar que, apesar de segmentar domínios de colisão, switches (e hubs, obviamente) não segmentam os domínios de broadcast, ou seja, switches propagam frames broadcast por todas as suas portas ativas (menos a que recebeu o frame). Desta forma, ao implementarmos um switch de 8 portas em uma rede, criamos 8 novos domínios de colisão, mas seguimos tendo apenas 1 domínio de broadcast.

Debates abertos!

Espero que tenham gostado! E sigam enviando suas questões para: [email protected]

Um abraço!

Marco.