Hub

Jedním z nejtvrdších oříšků naší současné počítačové terminologie je bezesporu vhodný překlad anglického termínu hub. Ne ani tak proto, že i v angličtině je obsah tohoto pojmu značně široký - problémem je spíše ubránit se jeho doslovnému počeštění, které v sobě skýtá opravdu netušené možnosti: jak by se vám například líbily sebevědomé reklamní slogany typu: "Naše huby jsou ty nejlepší!" či nabídky nových služeb, hlásající: "Opravujeme rozbité huby". Kdoví, možná by na to přispěla i Všeobecná zdravotní pojišťovna, když podle současných zákonů uživatelé fakticky platí zdravotní pojištění i za výpočetní techniku, kterou si museli pořídit z čistého zisku své firmy, a odepisovat ji mohou jen postupně. Nebo že by tato služba přišla někdy vhod tomu, kdo to takhle vymyslel?

Vraťme se ale raději zpět k meritu věci. V minulém vydání této rubriky (na téma: Transceiver, drop cable, AUI a BNC) jsme si popisovali, jakým způsobem se v sítích sběrnicového typu připojují na společné přenosové médium jednotlivé uzly. Přitom bylo podstatné, že tímto přenosovým médiem byl koaxiální kabel, umožňující vytvářet vícebodové spoje. Co ale dělat v případě, kdy chceme použít jiný druh přenosového média - například kroucenou dvoulinku či optické vlákno - které umožňuje vytvářet pouze dvoubodové spoje? Tedy které umožňuje propojit mezi sebou právě a pouze dva účastníky?

Zde jsou v principu vyloučeny jakékoli odbočky přímo na vlastním spoji a jediným řešením se stává vytvoření odboček ještě v rámci výstupních obvodů (budičů a přijímačů), ke kterým se přenosové spoje teprve připojují. Vlastně to znamená vytvořit pro každý jednotlivý dvoubodový spoj samostatné přípojné místo, s vlastními budiči a přijímači, vlastním konektorem atd.

Pokud pak budeme chtít vytvořit síť s kruhovou topologií, budeme potřebovat, aby každý její uzel měl dvě takováto přípojná místa - po jednom pro spoj s každým ze svých dvou sousedů. Pro stromovou topologii (odpovídající binárnímu stromu) bychom potřebovali v kořeni dvě přípojná místa, v listech bychom vystačili s jediným, ale ve všech ostatních uzlech bychom potřebovali tři. Podobně pro hvězdicovou topologii - zde bychom ve všech uzlech kromě středového vystačili opět s jediným přípojným místem, ale ve středovém uzlu jich potřebujeme tolik, kolik je ostatních uzlů.

No a právě zde by asi již nebylo únosné (především z konstrukčních důvodů), aby všechna tato přípojná místa, se všemi souvisejícími obvody a konektory, byla zabudována do vlastního uzlového počítače (to může být únosné pro dvě či čtyři místa, ale již asi ne pro 32, 64 atd.). Zde se stává výhodnějším řešit tato přípojná místa jako samostatný konstrukční celek, který ve své podstatě funguje jako rozbočka a nahrazuje odbočky přímo na vlastním spoji odbočkami vytvořenými ještě v rámci budicích obvodů. No a právě takovémuto konstrukčnímu celku se v angličtině říká hub.

V doslovném překladu znamená anglické "hub" náboj či hlavu kola, hrdlo trubky nebo zarážku a v přeneseném významu pak hlavu, střed či centrum (např. "up to the hub" - až po krk, "a hub of commerce" - středisko obchodu apod.). Své místo má i ve slangu: například městu Boston se někdy říká "Hub of the Universe".

"Počítačový" hub je pak obecně jakékoli zařízení, které slouží k rozvětvení kabeláže v počítačových sítích, resp. k soustředění více individuálních spojů do jednoho místa. Proto je asi věcně nejsprávnější překládat tento anglický termín jako rozbočovač či rozvětvovač, méně vhodně pak jako koncentrátor (protože tento pojem již je používán k označování něčeho jiného - viz dále).

V praxi ovšem existuje široká škála různých hubů (pardon: rozbočovačů). Ty nejjednodušší jsou pouze pasivními rozbočkami, které nijak neupravují přenášený signál a ani jej nezesilují. Poněkud dokonalejší verze rozbočovačů pak mohou současně fungovat i jako digitální zesilovače a zesilovat přenášený signál (aniž by jej jakkoli logicky vyhodnocovaly či zpracovávaly). S těmito dvěma druhy rozbočovačů se můžeme setkat například u sítí ARCnet, kde jsou označovány jako pasivní, resp. aktivní rozbočovače.

Huby (rozbočovače) jsou ovšem i tzv. jednotky MAU (Multistation Access Unit), používané v sítích Token Ring firmy IBM. Jde o samostatné "krabičky", ke kterým lze připojit až 8 uzlových počítačů (pokud tento počet nedostačuje, lze přidávat další jednotky MAU). Zajímavé je to, že jednotlivé uzlové počítače se připojují přímo na jednotky MAU tak, jako kdyby šlo o síť s hvězdicovou topologií (v jejímž středu je jednotka MAU). Ve skutečnosti ovšem jde o kruhovou topologii - jednotlivé uzly se sice připojují jediným kabelem, ale ten je tvořen dvěma spoji, které s pomocí propojení uvnitř jednotek MAU vytváří kruh. Jakou to má logiku?

Zkuste si představit "normální" kruh, ve kterém z každého uzlu vedou dva kabely, každý na opačnou stranu. A teď si představte, že s tímto uzlem se něco stane - ať již se samotným uzlovým počítačem, nebo s kabely, které jej propojují s oběma jeho sousedy. Závada na tomto jediném uzlu vyřadí z činnosti celý kruh. Náprava není principiálně těžká - nejprve je třeba lokalizovat závadu a pak dočasně překlenout místo, kde k ní došlo (např. natažením provizorního kabelu, který opět uzavře přerušený kruh). Pokud je ale kruhová topologie realizována fyzickým uspořádáním do hvězdy, je mnohem snazší hledat závadu na jediném místě (v jednotce MAU) a odstranit ji jednoduchým odpojením té přípojky, která závadu způsobuje. Navíc je možné vybavit jednotku MAU vlastní inteligencí, která jí umožní, aby sama lokalizovala případné závady, a dokonce i to, aby sama přijala nezbytná nápravná opatření, odpojila vadné uzly, a informovala o tom správce. V síti, která má několik málo uzlů, je to možná zbytečný luxus, ale když máte na starosti síť se stovkami či tisíci uzlů, pak jistě velmi oceníte, když se síť dokáže o sebe postarat sama.

Další výhodou centralizovaného propojení s využitím rozbočovačů je i větší flexibilita - případné změny v kabelových rozvodech lze provádět velmi snadno, pouhým odpojením od jednoho přípojného místa a připojením k jinému. Velká výhoda je i v tom, že samotné rozbočovače (huby) lze zapojovat do stromu, a tak velmi jednoduše rozšiřovat počet přípojných míst tam, kde jsou zapotřebí.

Právě toto zřejmě byl hlavní důvod, proč se použití rozbočovačů výrazným způsobem prosadilo i do sítí typu Ethernet, které předpokládají sběrnicovou topologii. Souvisí to i s nástupem tzv. kroucené dvoulinky jako alternativy ke koaxiálnímu kabelu, pro který byl standard Ethernetu původně vyvinut. Zatímco ale koaxiální kabel umožňuje vytvářet vícebodové spoje, kroucenou dvoulinku lze použít jen pro spoje dvoubodové. Proto si její nasazení přímo vynutilo používání rozbočovačů (hubů), což ale zase na druhé straně umožnilo vytvářet kabelové rozvody se stromovitou či různě kombinovanou strukturou místo jednoho souvislého kabelu, který musel procházet kolem všech jednotlivých uzlů a který stačilo přerušit v jediném bodě, aby celá síť byla mimo provoz. Vybavení některých rozbočovačů vlastní inteligencí pak přineslo četné další výhody v oblasti správy sítě, a také tím zvýšilo její celkovou provozní spolehlivosti.

Pro správné pochopení pojmu "hub" je dobré si ještě naznačit, v čem se liší od zařízení, kterému se obecně říká koncentrátor.

Zkusme si představit instalaci zvonků v domě s mnoha byty. Z každého bytu v určitém patře vede od zvonku dvojice vodičů na chodbu, kde se přidávají obdobné dvojice vodičů z ostatních bytů, a společně ústí do jednoho společného kabelovodu, který je pak vede až k panelu se zvonkovými tlačítky. Tento kabelovod lze přirovnat ke koncentrátoru, neboť soustřeďuje jednotlivé dvojice vodičů a dále je vede společně, i když každý z nich si zachovává samostatnou existenci. Když pak stlačíte určité zvonkové tlačítko, začne zvonit zvonek v jednom konkrétním bytě. Rozbočovači (hubu) by naopak odpovídal jediný dvoužilový kabel, na který by byly z jedné strany připojeny dvojice vodičů od všech zvonků v jednotlivých bytech, a na druhé straně jediné zvonkové tlačítko. Po jeho stlačení by pak zvonily zvonky ve všech bytech.

Koncentrátor je tedy zařízení, které sdružuje n vstupů do jediného výstupu takovým způsobem, který je vratný (tj. který umožňuje jednotlivé kanály od sebe zase kdykoli oddělit). Příkladem mohou být takové koncentrátory, které po jediném spoji přenáší data pro několik terminálů (tj. na jednom fyzickém spoji vytváří více logických spojení, pro každý terminál jedno), či různé druhy koncentrátorů používaných v telefonní technice (a umožňující přenášet více telefonních hovorů po jediném kanálu).

Naproti tomu rozbočovač (hub) sdružuje jednotlivé své vstupy nevratným způsobem - vlastně všechno okamžitě "promíchá". Pokud je vybaven vlastní inteligencí, ta se soustřeďuje na dohled nad funkčností jednotlivých vstupů (například na kontrolu, zda některý z nich není zkratován apod.), na sběr různých statistických údajů, na dynamickou rekonfiguraci (odpojení některých větví) apod., ale nijak netransformuje data, která jsou rozbočovačem přenášena.