Mitä eroa on kytkimellä ja hubilla?

Mitä eroa on kytkimellä ja hubilla: Vertailu

mitä eroa on kytkimellä ja hubilla -kysymys nousee usein esiin verkon rakentamisessa. Näiden laitteiden toimintatavoissa ja suorituskyvyssä on merkittäviä eroja, jotka vaikuttavat suoraan tiedonsiirron nopeuteen sekä verkon turvallisuuteen. Oikean laitteen valitseminen auttaa varmistamaan sujuvan ja tehokkaan verkkoliikenteen kaikissa tilanteissa.

Mitä eroa on kytkimellä ja hubilla?

Kytkimen (switch) ja hubin (keskitin) suurin ero on siinä, miten ne käsittelevät tietoverkossa liikkuvaa dataa. Vaikka molemmat laitteet näyttävät ulkoisesti lähes samalta ja niitä käytetään tietokoneiden yhdistämiseen lähiverkossa (LAN), niiden toimintatapa on täysin erilainen. Kytkin on älykäs laite, joka lähettää datapaketit vain sille laitteelle, jolle ne kuuluvat, kun taas hubi on passiivinen jakaja, joka monistaa kaiken saapuvan datan verkon kaikille laitteille.

Monet verkkotekniikkaa opiskelevat sekoittavat nämä kaksi laitetta keskenään, koska molemmat toimivat verkkokaapeleiden solmukohtina. Mutta tässä on se juju, jota moni ei tule ajatelleeksi - hubi jakaa yhteisen kaistanleveyden kaikkien laitteiden kesken, mikä hidastaa verkkoa dramaattisesti liikenteen kasvaessa. Kytkin sen sijaan antaa jokaiselle portille täyden, dedikoidun nopeuden. Palataan tähän suorituskykyeroon hieman alempana kohdassa, jossa käsitellään verkon hidastumista.

Miten kytkin ja hubi toimivat käytännössä?

Hubi toimii OSI-mallin ensimmäisellä kerroksella eli fyysisellä kerroksella. Se on käytännössä pelkkä signaalin vahvistaja ja toistinhubi ilman minkäänlaista älykkyyttä. Kun yksi tietokone lähettää dataa hubiin, laite ei osaa lukea datan vastaanottajaa. Se vain monistaa sähköisen signaalin ja puskee sen ulos jokaisesta muusta portistaan. Verkon muiden koneiden on itse suodatettava ja hylättävä data, joka ei ollut tarkoitettu niille.

Kytkin puolestaan toimii OSI-mallin toisella kerroksella, eli siirtoyhteyskerroksella. Se on älykäs verkkolaite, joka oppii tuntemaan siihen kytketyt laitteet niiden uniikkien MAC-osoitteiden perusteella. Kytkin rakentaa sisäisen MAC-osoitetaulukon heti, kun laitteet alkavat kommunikoida. Kun datapaketti saapuu kytkimeen, se tarkistaa paketin otsikoista kohdeosoitteen ja ohjaa tiedon suoraan oikeaan porttiin. Tämä kohdennettu liikenne säästää verkon resursseja ja estää ylimääräistä ruuhkaa.

Törmäysalueet ja kaistanleveys: Miksi hubi hidastaa verkkoa?

Suurin syy siihen, miksi hubit ovat kadonneet nykyaikaisista tuotantoverkoista, liittyy termiin nimeltä törmäysalue (collision domain). Kaikki hubiin kytketyt laitteet jakavat yhden ja saman törmäysalueen sekä puoliduplex-liikennetilan (half-duplex). Tämä tarkoittaa sitä, että verkon laitteet voivat joko vain lähettää tai vain vastaanottaa dataa yhdellä hetkellä - ei molempia samanaikaisesti. Jos kaksi laitetta yrittää lähettää dataa täsmälleen samaan aikaan, syntyy datatörmäys, paketit katoavat ja laitteiden on odotettava satunnainen aika ennen uudelleenlähetystä.

Muistan elävästi, kun rakensimme pientä lähiverkkoa vanhoilla laitteilla vuosia sitten. Verkossa oli vain viisi konetta kiinni hubissa, mutta heti kun kaksi konetta alkoi siirtää isompia tiedostoja, muiden koneiden nettiyhteys pätki ja vasteajat nousivat satoihin millisekunteihin. Turhautuminen oli käsinkosketeltavaa. Kun vaihdoimme tilalle halvan kytkin vs hubi ero -kysymyksissä usein mainitun laitteen, ongelma katosi sekunneissa.

Kytkin nimittäin luo jokaiselle portilleen oman, erillisen törmäysalueen ja tukee täysduplex-liikennettä (full-duplex). Laitteet voivat lähettää ja vastaanottaa tietoa yhtä aikaa ilman pelkoa törmäyksistä. Jos käytössä on esimerkiksi 100 Mbps hubi, viisi aktiivista laitetta jakaa tämän nopeuden keskenään, jolloin tehollinen nopeus laitetta kohti putoaa murto-osaan. Gigabit-kytkin sen sijaan tarjoaa täyden 1 Gbps nopeuden jokaiselle portille erikseen.

Tietoturvaverrat: Voiko verkkoliikennettä vakoilla?

Tietoturva on toinen merkittävä tekijä, jossa kytkin ja keskitin erot tulevat selvästi esille kytkimien eduksi. Koska hubi lähettää kaiken datan kaikille porteille, kuka tahansa samaan hubiin kytkeytynyt käyttäjä voi helposti salakuunnella verkkoliikennettä. Tavallinen kannettava tietokone ja ilmainen pakettiennuuskintäohjelma riittävät siihen, että verkon kautta kulkevat suojaamattomat salasanat ja tiedostot saadaan luettua suoraan ruudulle.

Kytkin on luonnostaan huomattavasti suojatumpi. Koska data ohjataan suoraan vain vastaanottajan porttiin, muut verkon laitteet eivät näe liikennettä lainkaan. Vaikka kytkinkään ei ole täysin immuuni edistyneille hyökkäyksille - kuten MAC-taulukon ylivuototulvitukselle - se estää passiivisen ja helpon tietojen urkinnan tehokkaasti koti- ja yritysverkoissa.

Vertailu: Kytkin vs Hubi

Tämä taulukkomainen yhteenveto selventää verkkolaitteiden tärkeimmät tekniset ja toiminnalliset erot yhdellä silmäyksellä.

Verkkokytkin (Switch) - Suositeltu valinta

- Älykäs - lähettää datan vain kohdelaitteen MAC-osoitteeseen

- Kerros 2 (Siirtoyhteyskerros)

- Jokaisella portilla on oma erillinen törmäysalueensa

- Dedikoitu - jokainen portti saa käyttöönsä täyden nimellisnopeuden

- Korkea - data ei vuoda ylimääräisille laitteille

- Täysduplex (Full-duplex) - lähetys ja vastaanotto samanaikaisesti

Hubi / Keskitin (Hub) - Vanhentunut tekniikka

- Yksinkertainen - broadcasting eli lähettää kaiken datan kaikkiin portteihin

- Kerros 1 (Fyysinen kerros)

- Yksi yhteinen törmäysalue koko laitteelle

- Jaettu - kokonaiskaista jakautuu kaikkien laitteiden kesken

- Heikko - kaikki laitteet voivat nähdä kaiken liikenteen

- Puoliduplex (Half-duplex) - vain yksi laite voi lähettää kerrallaan

Verkon suorituskyvyn korjaus helsinkiläisessä pienyrityksessä

Matti pyöritti kuuden hengen arkkitehtitoimistoa Helsingissä ja huomasi verkon hidastuvan sietämättömäksi aina, kun työntekijät tallensivat suuria CAD-kuvia palvelimelle. Tiedostojen siirto jumitti muiden työntekijöiden sähköpostit ja nettipuhelut täysin, mikä aiheutti jatkuvaa turhautumista kiireisten työpäivien aikana.

Ensimmäisenä ratkaisuna Matti osti uusia verkkokaapeleita ja yritti aikatauluttaa tallennuksia, mutta mikään ei muuttunut. Verkon hitaus raastoi hermoja, ja projektien määräajat paukkuivat, kun työntekijät joutuivat odottelemaan vuoronsa vapautumista verkkoliikenteessä.

Matti kurkkasi toimiston siivouskomeroon ja tajusi, että kaikki laitteet oli kytketty vanhaan, varastosta löytyneeseen 100 Mbps ethernet-hubiin. Hän ymmärsi, että laite pakotti koko toimiston jakamaan yhden kaistan ja sieti huonosti usean koneen samanaikaista kuormitusta.

Matti korvasi hubin uudella gigabitin kytkimellä, jolloin jokainen tietokone sai oman dedikoidun kaistan ja vasteajat putosivat olemattomiin. CAD-kuvat siirtyivät hetkessä, sähköpostit toimivat samanaikaisesti, eikä verkko kaatunut enää kertaakaan seuraavan kuukauden aikana.