Co pořídit do kanceláře: hub, nebo switch?

Každý, kdo potřebuje propojit mezi sebou několik málo počítačů, nejčastěji v malé až střední kanceláři, musí zvolit vhodný způsob jejich propojení. V úvahu dnes připadají dvě hlavní možnosti - buď použití tzv. hub-u, nebo použití tzv. switche. Pro kterou variantu se ale rozhodnout?

Začněme nejprve tím, že použití hub-u či switche nejsou jediné možnosti, které alespoň principiálně připadají v úvahu - pokud se bude jednat o síť na bázi Ethernetu, je vedle nich stále ještě možné použít tzv. tenký koaxiální kabel, a jednotlivé počítače propojit mezi sebou pouze pomocí tohoto kabelu, stylem "do sběrnice". Pak není potřeba žádný hub ani switch, a princip fungování bude stejný jako v případě klasického desetimegabitového hub-u. Co ovšem nebude stejné, bude spolehlivost a odolnost proti výpadkům - dojde-li k sebemenšímu přerušení kabelu , a k tomu stačí třeba jen nedotažený konektor, je celá síť mimo provoz, a hledání chyby je bez měřících přístrojů dost problematické. Toto je pak jedním z hlavních důvodů, proč se u sítí na bázi Ethernetu (které dnes v kancelářském i eventuelním domácím prostředí naprosto dominují) důsledně přešlo na použití rozvodů z tzv. kroucené dvoulinku (též: twistu), a na použití tzv. hub-ů, nebo switchů. S nimi se totiž celá topologie Ethernetové sítě mění z původní sběrnicové na hvězdicovou (a v jejím středu je právě hub či switch), resp. v případě rozsáhlejších sítí na topologii stromovitou (kde hub-y a switche jsou ve vnitřních uzlech sítě). U takovéto topologie pak platí, že když některý ze spojů mezi centrálním prvkem (hubem nebo switchem) a koncovým uzlem má jakoukoli závadu a není průchodný, ovlivní to právě a pouze dotyčnou přípojku a k ní připojený uzlový počítač, a neovlivní to fungování zbývající části sítě. Snad každý centrální prvek typu switche nebo hub-u pak dokáže signalizovat (třeba blikáním červené kontrolky u příslušné přípojky) že něco zde není v pořádku.

V čem je rozdíl?

I když tedy principiálně připadají v úvahu i další možnosti vzájemného propojení uzlových počítačů, reálně jsou možnosti jen dvě: hub, nebo switch. Jaké jsou ale mezi nimi rozdíly, a podle čeho mezi nimi vybírat?

Pokud si vše maximálně zjednodušíme, pak jedinou předností hub-ů vůči switchům je obecně nižší cena. Jinak všechny ostatní přednosti jsou na straně switchů.

Pokud si ale chceme popsat podstatu výhod, které switche vykazují, musíme si říci něco podrobněji o jejich fungování. Začněme nejprve tím, co mají oba druhy zařízení stále ještě společné, a co je velmi podstatné zvláště pro jejich nasazení v malých až středních kancelářích, kde většinou není k dispozici žádný síťový specialista: jsou to zařízení, která si cele vystačí sama. Stačí je zapojit a zapnout, a měly by fungovat - není nutné je jakkoli nastavovat či konfigurovat. Jakmile jsou jednou uvedeny do provozu, lze na ně (řečeno s trochou nadsázky) úplně zapomenout.

Podstatné rozdíly mezi hub-y a switchi jsou v tom, jak pracují "uvnitř", a jak velká je jejich schopnost přenášet data (skrz sebe, mezi jednotlivými koncovými uzly). Tady platí, že v případě hub-u je tato schopnost stále stejná a nezávislá na zátěži, zatímco v případě switchů může tato schopnost růst podle toho, jak velké jsou požadavky na přenos! Právě zde je skryt hlavní rozdíl mezi oběma druhy zařízení. Zkusme si jej popsat ještě podrobněji: klasický hub (česky též: rozbočovač) funguje na principu tzv. opakovače, což znamená že veškerá data přicházející od jednoho koncového uzlu (jednou z přípojek) okamžitě rozesílá (opakuje) všem ostatním počítačům (posílá je současně do všech ostatních přípojek). Díky tomu pak "všichni slyší všechno", a veškerá přenosová kapacita, která je k dispozici, je tudíž všemi sdílena. Přesně z toho důvodu pak celková "propustnost" hub-u zůstává konstantní a nemůže se přizpůsobovat zátěži.

Naproti tomu zařízení zvané switch se snaží chovat inteligentněji - snaží se rozpoznat, kdy spolu komunikující nějaké dva uzly mezi sebou, a pak se snaží nezatěžovat jejich vzájemným provozem i ostatní počítače. Lze si představit, že každé komunikující dvojici uzlů se snaží vytvořit samostatný kanál, o maximální možné propustnosti, odpovídající nominální přenosové rychlosti Ethernetu. Řečeno lapidárně, to co hub poskytuje všem dohromady, se switch snaží dát každé komunikující dvojici zvlášť! Pravdou je, že ne vždy se mu to daří, což vyplývá ze samé podstaty komunikace dnešních počítačů a na nich provozovaných aplikací (a existencí tzv. všesměrového vysílání, které i switch musí rozeslat všem uzlům, čímž se ztrácí jeho hlavní přínos). V zásadě ale platí, že switch je schopen nabídnout větší "výkon" než hub.

Stomegabitový Ethernet

Mezi hub-y a switch-i existuje i jedna principiální odlišnost, která se váže k existenci novější verze Ethernetu, schopné pracovat s desetinásobně vyšší přenosovou rychlostí (teda s rychlostí 100 megabitů za sekundu, zatímco klasický Ethernet pracuje pouze s 10 Mbps). Ačkoli přechod z desetimegabitového na stomegabitový Ethernet obvykle nepřináší přesně desetinásobné zvýšení celkové propustnosti, jeho zrychlující efekt rozhodně není zanedbatelný. Z pohledu provozovatele je pak důležité i to, že nárůst ceny rozhodně není stejný, jako nárůst celkové propustnosti - pořizovací náklady na síťové komponenty pro stomegabitový Ethernet (tj. síťové karty a hub-y nebo switche) samozřejmě jsou větší než odpovídající náklady na desetimegabitový Ethernet, ale ne o moc (obvykle méně než dvojnásobné - pane Louda, vyplývá z konkrétních cen nějaký přesnější odhad?).

U nově budovaných počítačových sítí proto určitě má smysl již dnes počítat spíše se stomegabitovým Ethernetem - zcela jistě se dnes vyplatí kupovat již tzv. kombinované síťové karty do koncových počítačů, pro 10 i 100 Mbps, s tím že po určitou počáteční dobu mohou být připojeny k hub-u nebo switchi který pracuje na 10 Mbps, a později pak lze pouhou výměnou centrálního prvku (hub-u nebo switche) přejít na stomegabitový Ethernet (podmínkou k tomu je samozřejmě i použití novějšího typu kabeláže, kroucené dvoulinky kategorie 5).

Na trhu dnes již jsou hub-y a switche jako pro desetimegabitový, tak i pro stomegabitový Ethernet. Existují dokonce i kombinovaná zařízení, která mají některé své přípojky (tzv. porty) stomegabitové, a jiné desetimegabitové. Logika je zde taková, že desetimegabitové porty jsou určeny pro připojování koncových uzlů, které nevytváří zase až tak velkou zátěž, resp. nevyžadují až tak velkou přenosovou kapacitu, zatímco stomegabitové porty jsou určeny pro připojení výkonnějších serverů, případně pro propojení s páteřní částí sítě (s páteřními směrovači, nadřazenými switchi apod.). Kombinace desetimegabitových a stomegabitových portů je ale možná jen u zařízení fungujících jako switche, zatímco u hub-ů není v principu možné kombinovat různé přenosové rychlosti.