מבוא

מטרתו של מדריך זה היא להסביר את עקרון הפעולה של רכזת (HUB) ומתג (SWITCH) ולעמוד על ההבדלים ביניהם.  בסיום המדריך ניתן הסבר קצר על עקרון הפעולה של הנתב (ROUTER).

הגדרות

רכזת (HUB) ומתג (SWITCH) הם התקני חומרה המספקים את אותו שרות -- הם מאפשרים חיבור של מספר מחשבים, האחד לשני, לצורך בנית רשת מקומית ושיתוף משאבים בין המחשבים.  

בהתקנים אלה יש בין 5 ל- 32 כניסות (פורטים) בתקן RJ45 המאפשרים לחבר את המחשבים לרשת אחת, כך שהמידע יוכל לעבור ביניהם.  ניתן להרחיב את הרשת ליותר מכמות הכניסות הנתמכת בהתקן על ידי שרשור מספר של התקנים האחד אל השני.

מבחינת השרות שהם מספקים, רכזות ומתגים נראים זהים, אך עקרון הפעולה שלהם שונה לחלוטין.  על מנת להבין את עקרונות הפעולה של כל אחד מהם צריך קודם כל להבין את הבסיס הטכנולוגי עליו מבוססת רשת התקשורת.

רקע טכנולוגי

רשת התקשורת הביתית מבוססת על טכנולוגיה המכונה איתרנט (Ethernet) -- נא לא לבלבל מושג זה עם רשת האינטרנט...

רשת האיתרנט מבוססת על שני עקרונות:

• כבל המחבר את המחשבים אחד אל השני בטור -- כלומר מחשב א' מחובר למחשב ב' אשר מחובר למחשב ג' וכך הלאה.  המשמעות היא שלכבל התקשורת המתחבר למחשב יש שני שימושים -- הוא מזין את המחשב במידע והוא אוסף מידע מהמחשב.
  
  בכבל RJ45 נושאים בתפקיד זה שניים מתוך 4 הזוגות השזורים -- זוג אחד משמש לשידור למחשב וזוג שני משמש לקליטה מהמחשב.  מידע נוסף על כבל התקשורת בתקן RJ45 ניתן למצוא ב-מדריך הכבילה.

• פרוטוקול המכונה CSMA/CD.  אלו הם ראשי תיבות של המונחים הבאים:

• Carrier Sense -- כאשר המחשב מנסה לשדר אל הרשת הוא קודם כל בודק שהוא אכן מחובר אליה.

• Multiple Access -- המשמעות היא שכל אחד מהמחשבים ברשת חופשי להשתמש ברשת כל עוד אף אחד מהמחשבים האחרים לא משתמש בה.

• Collision Detection -- מנגנון המנהל את המצב בו שני מחשבים מתחילים לשדר בו זמנית.

באמצעות שני הסרטונים הקצרים הבאים ניתן להבין כיצד מתנהלת התקשורת בין מחשבים 2 ו- 4. 

בסרטון הראשון, מחשב 2 משדר מידע למחשב 4, מחשב 4 קולט אותה ומשדר בחזרה מידע למחשב 2 וחוזר חלילה.  יש לשים לב שהמידע המשודר נקלט על ידי כל המחשבים ברשת אך אלה שהוא אינו מיועד להם, מתעלמים ממידע זה, למרות שהם בפועל קולטים אותו.

אבל מה קורה כאשר שני מחשבים מנסים לשדר בו זמנית? 

במקרה זה מתרחשת התנגשות מידע (collision) ושני המחשבים צריכים לשדר מחדש את המידע, לאחר המתנה של פרק זמן משתנה.  בצורה זו סביר להניח שבניסיון הבא לא תתרחש התנגשות בין שני המחשבים.

בסרטון זה מחשבים 2 ו- 5 מנסים לשדר בו זמנית.  כאשר המחשבים מגלים שהתרחשה התנגשות, הם ממתינים פרק זמן אקראי ומנסים לשדר שוב. 

ברשת קטנה התנגשויות אלה כמעט ואינם מורגשות, אך ברשת גדולה בה יש עשרות מחשבים, התנגשויות מעין אלה יכולות להאט מאוד את קצב התקשורת האפקטיבי כיוון שהמחשבים ידרשו לחזור על השידור לעיתים קרובות יותר.

אחרי שהבנו את מנגנון התקשורת ברשת איתרנט, יהיה קל מאוד להבין את ההבדל בין רכזת (HUB) ל מתג (SWITCH).

רכזת (HUB)

הרכזת היא התקן חומרה פשוט מאוד המשנה את הטופולוגיה של רשת התקשורת.  במקום שהמחשבים יהיו מחוברים אחד אל השני, הם מתחברים ל-"מרכזיה".  בשפה המקצועית מכנים את הרכזת כהתקן "כוכב" -- כיוון שכל המחשבים מתחברים אליה.  חשוב לזכור, שמהבחינה הפונקציונאלית עדיין המחשבים מחוברים אחד אל השני בטור.

כאשר אחד המחשבים ברשת מתחיל לשדר את המידע, הרכזת קולטת שדר זה ומעבירה אותו לכל המחשבים.  בסרטון הבא ניתן לראות כיצד מחשב 1 מנסה לשדר מידע למחשב 4, הרכזת מצידה קולטת את המידע ממחשב 1 ומעבירה אותו לכל המחשבים.  

מתג (SWITCH)

המתג הוא התקן חכם יותר מהרכזת.  בדומה לרכזת גם הוא משנה את הטופולוגיה של הרשת ל-"כוכב" אך הטיפול שלו במידע המשודר שונה באופן מהותי, כיוון שהוא מאפשר לשני מחשבים שונים לשדר בו זמנית. 

בניגוד לרכזת שהיא רכיב פסיבי, המתג יודע לזהות לאיזה מחשב מיועד כל שדר תקשורת ולהעביר אותו אליו באופן ייעודי.  המתג מזהה את המחשבים המחוברים אליו על פי כתובת החומרה של כרטיס הרשת (MAC address) ועל פי ניתוח תוכן המידע המגיע אליו, הוא משדר את המידע ישירות אל המחשב אליו הוא מיועד.

במילים אחרות, עקרון הפעולה של מתג נותן מענה לשאלה הבאה: אם שני מחשבים רוצים לתקשר אחד עם השני  – למה להפריע לכל יתר המחשבים?

בסרטון הבא ניתן לראות כיצד מחשבים 1 ו- 5 משדרים בו זמנית אל מחשבים 2 ו- 3 וכיצד המתג מעביר את המידע ישירות לכל מחשב יעד מבלי ליצור התנגשויות מיותרות ברשת, המאטות קצב השידור.

OK.  אז עכשיו אנו מבינים את היטב את ההבדל בין רכזת (HUB) למתג (SWITCH) ומבינים שמתג הוא אמצעי הרבה יותר יעיל מאשר רכזת.

אבל עדיין, נשארה פתוחה השאלה "מה זה נתב (ROUTER) לכל הרוחות?"

נתב (ROUTER)

נתב בייתי הוא התקן חומרה המבצע את כל מה שה-SWITCH מבצע אך בנוסף על כך הוא גם מאפשר לשתף חיבור אינטרנט אחד בין כל המחשבים ברשת.  בדרך כלל בנתב יש SWITCH של 4 כניסות בלבד ואם רוצים לחבר אליו יותר מ- 4 מחשבים, ניתן לבצע זאת על ידי שרשור SWITCH-ים נוספים לנתב.

מידע נרחב ומפורט על עקרון הפעולה של נתב יש כאן ומידע על בחירת נתב לרשת התקשורת שלנו יש כאן.

המידע והשרטוטים המופיעים במדריך זה מבוססים על מידע מהאתר הבא -- http://www.datacottage.com/nch/eoperation.htm

Tweet