We werken allemaal dagelijks met netwerken, die op allerlei manieren met elkaar verbonden zijn. Om ervoor te zorgen dat de computers informatie met elkaar kunnen uitwisselen, zijn overeenkomstige netwerkapparaten nodig. De meest rudimentaire vorm hiervan zijn zogenaamde hubs. Hier leest u hoe een hub werkt en waarom hij technisch inferieur is aan een switch.

1. definitie: wat is een hub en waar wordt hij gebruikt?

Een hub is een netwerkapparaat dat verschillende hosts binnen een Ethernet verbindt. In de netwerktechnologie dient het als verdeler voor gegevenspakketten. Hubs opereren op laag 1 (bit-transmissielaag) van het OSI-model. Hun functie is louter beperkt tot distributie. Zij zijn dus niets meer dan een eenvoudige vorm van switches of routers.

De hub ontvangt een pakket en stuurt het vervolgens door naar alle andere poorten, d.w.z. hij zendt een broadcast uit. Zo ontvangen alle hosts de betreffende gegevenspakketten, ook als ze niet daadwerkelijk de ontvanger zijn. Dit betekent dat niet alleen alle poorten, maar ook alle hostsystemen tegelijkertijd bezet zijn. Omgekeerd betekent dit voor de hosts dat zij geen gegevenspakketten kunnen verzenden zolang de hub in bedrijf is, omdat er anders botsingen zouden ontstaan. Als verzoeken tegelijkertijd op het apparaat aankomen, verwerkt het deze na elkaar.

Alle op de hub aangesloten hosts delen de beschikbare bandbreedte (bijvoorbeeld 100 Mbit/s). Dit leidt tot snelheidsverlies, vooral bij het uploaden van grote hoeveelheden gegevens. Een hub is daarom een nogal verouderde technologie en is in de praktijk alleen geschikt voor het streamen van media-inhoud, omdat er toch maar één zender naar alle andere apparaten moet zenden.

Goed om te weten: als het aantal aansluitingen op de hub niet voldoende is voor alle hosts, heb je een andere hub nodig. De twee apparaten worden verbonden met een crossover-kabel via een van de uplink-poorten. Het aantal hosts dat kan worden aangesloten is echter beperkt, omdat in dit geval de 5-4-3 regel (ook wel de repeater regel genoemd) van toepassing is.

Waarin verschilt een hub van een switch?

In tegenstelling tot een hub kan een switch niet alleen tegelijkertijd gegevens verzenden en ontvangen, maar ook de pakketten door middel van unicast of multicast naar verschillende netwerkapparaten doorsturen. Het verkeer wordt echter alleen verzonden naar de poort waarop de desbetreffende ontvanger is aangesloten.

Als twee apparaten in het netwerk met elkaar communiceren, heeft dit geen invloed op de zend- en ontvangstsnelheid van de andere apparaten. Terwijl een hub de bandbreedte beperkt, is bij een switch altijd de volledige bandbreedte van de end-to-end-verbinding beschikbaar.

Ethernet-switches werken op laag 2 (linklaag) en 3 (netwerklaag) van het OSI-referentiemodel, wat betekent dat zij elk pakketprotocol ondersteunen. Door de intelligente overdracht van datapakketten zijn switches daarom ook geschikt voor snelle doorgifte in grote netwerkarchitecturen. Vanwege het grotere aantal functies zijn switches echter meestal aanzienlijk duurder dan hubs.

Goed om te weten: LAN’s (“Local Area Networks”) waarin switches worden gebruikt om afzonderlijke segmenten te verbinden, worden ook “Switched LAN’s” of “Switched Ethernet LAN’s” genoemd.

3 Hub vs Switch: De functionaliteit in detail

Zowel hubs als switches dienen als centraal koppelelement voor uw netwerkapparatuur en verwerken een bepaald soort gegevens, de zogenaamde frames. Deze zijn verantwoordelijk voor het datatransport. Als het apparaat een frame ontvangt, wordt het versterkt en vervolgens doorgestuurd naar de poort van de bestemmingshost.

Het fundamentele verschil tussen een hub en een switch ligt in de manier waarop de frames worden aangeleverd.

Een hub levert, zoals in het begin vermeld, de frames af bij elk van zijn poorten, zelfs als ze slechts voor één enkele poort bestemd zijn. Dit zorgt ervoor dat ze altijd de beoogde bestemming bereiken. De hub kan dus niet onderscheiden naar welke poort het gegevenspakket precies moet worden gestuurd.

Het is precies deze omstandigheid die uiteindelijk leidt tot het bovengenoemde snelheidsverlies en de trage reactietijden, aangezien het netwerk (naast de gedeelde bandbreedte) ook wordt belast met een onnodig grote hoeveelheid verkeer. Daarnaast zorgt het principe natuurlijk ook voor aanzienlijke veiligheidslacunes.

Eeneenvoudig voorbeeld ter verduidelijking: Peter wil zijn collega Anne uitnodigen voor een etentje en stuurt een e-mail die eerst wordt doorgestuurd naar de hub. De hub stuurt een verzoek naar alle hosts, inclusief die van Tina van de boekhoudafdeling, die al een tijdje een oogje op Peter heeft. Tina’s computer wijst het verzoek af, die van Anne accepteert het. Met de juiste IT-kennis zou Tina toch de mogelijkheid hebben om het bericht te onderscheppen en in Anne’s plaats te verschijnen voor de date met Peter.

3.1 De switch is in feite ook een hub – maar veel slimmer

Een switch daarentegen registreert de MAC-adressen van alle aangesloten apparaten. Dankzij deze informatie kan hij herkennen welke host bij welke poort hoort. Wanneer hij een frame ontvangt, weet hij precies naar welke poort hij het moet doorsturen. Zo creëert elke poort in principe zijn eigen collision domain.

In ons voorbeeld zou de switch het bericht van Peter dus rechtstreeks doorsturen naar de computer van Anne. Dit leidt automatisch tot een hogere gegevensbeveiliging, omdat er helemaal geen verzoek wordt gedaan aan Tina’s computer.

Goed om te weten: Routers bieden een veel breder scala aan functies dan hubs of switches, waaronder bijvoorbeeld DHCP of NAT. Dit betekent dat ze ook communicatie tussen verschillende netwerken mogelijk maken.

Een overzicht van de verschillende netwerkapparaten vindt u ook in de volgende YouTube-video: