Hubbar, switchar, routrar och gateways

Skriven av Jonas Ahlberg och Annicka Botters

Inledning

Ett nätverk består av mer än datorer, printrar och servrar. Dels är de olika komponenterna sammankopplade med olika kablar, som du kan läsa om på nästa sida, dels finns ett antal olika kopplingsstationer, som förbinder kablarna med datorerna och de andra noderna i nätverket.

För de olika kopplingarna använder man olika anordningar, som repeterare, hubbar, bryggor, switchar, routrar och gateways. På den här sidan får du reda lite på vad de är och vad de gör.

Man väljer ut de komponenter som passar för de behov man har. Det som spelar in är hur nätverket är uppbyggt, vilka kablar man använder, vilka protokoll man tillämpar, osv.

2. Repeterare

Alla mediatyper i nätverket försvagar signalen som skickas genom det. Med mediatyper avser man allt ifrån datorer och servrar, till kablar och olika kopplingsstationer. Även kablarna försvagar alltså en signal och efter en viss sträcka är signalen så svag att den inte längre kan uttydas. Då återstår bara brus.

Därför har alla kablar specifikationer för hur långa de får vara innan man måste sätta in en apparat som repeterar signalen och därigenom bibehåller dess kvalitet. I själva verket måste man oftast sätta in repeterare (repeaters) tidigare, eftersom en kabel alltid utsätts för yttre störningar, t.ex i form av elektromagnetiska fält.

En repeater repeterar bara signalen, men tolkar den inte och filtrerar den heller inte. Är signalen felaktig kommer den alltså ändå att skickas vidare. Det vore också fel att säga att repeteraren är en förstärkare, eftersom signalen bara förstärks relativt det omgivande bruset. Men signalen ändras inte i sig.

Repeterare är billiga, enkla att installera och passar bra i små nätverk, där man har förhållandevis liten trafik. I ett större nätverk behöver man oftast lite större kontroll över signalerna och använder därför sällan repeaters, eftersom de förstärker en signal oavsett om den är korrekt eller inte. Ytterligare en nackdel är att repeteraren alltid saktar ner signalen, innan den skickas vidare. Fenomenet kallas för "propagation delay" eller "signalförsening" och gör alltså så att nätverkets kapacitet blir något nersatt. I stora nätverk, där man behöver många repeaters, får man således en oönskad bromseffekt på alla signaler.

3. Hubbar

Hubbar kallas även "wiring concentrators" (centrala kopplingspunkter) och gör det möjligt att ansluta flera enheter till en enda kontakt. De fungerar ungefär som fördelningsdosan på en förlängningssladd, där du i de olika urtagen kan ansluta elektriska kontakter, och sedan bara stoppa dosans kontakt i väggen. På det viset kan du alltså utnyttja ett urtag till flera olika apparater. Och på samma sätt som förlängningskablar bara går att använda i begränsad mängd, går hubbar bara att utnyttja i förhållandevis små nätverk, med färre än tio anslutningar. I större nät använder man i stället switchar.

Hubbar är vanliga till alla som använder USB-anslutningar till sina datorer. Normalt har man nämligen bara ett par USB-portar på sin dator och kan då bara ansluta två externa enheter, t.ex en scanner och en Zip-drive. Men med en hubb med åtta portar, som den bilden visar, kan man utöka antalet anslutna enheter och koppla in även en CD-brännare, en extra hårddisk, skrivare, m.m.

Eftersom de anslutna apparaterna inte skickar signaler samtidigt genom den gemensamma kabeln, har de i praktiken en egen anslutning in till datorn. Därför blir detta ett stjärnnät och hubbar används också nästan uteslutande i stjärnnät. En hubb som används i ett ringnät kallas för mau, som står för "Multiple Access Unit". (De skiljer sig något i konstruktionen, men det behöver vi inte gå in på här.)

Det finns åtminstone tre olika typer av hubbar:

• passiva
• aktiva
• intelligenta

Passiva hubbar saknar extern strömkälla och innehåller inga elektroniska komponenter. De gör alltså ingenting annat med signalen än att förmedla den vidare. Passiva hubbar varken filtrerar eller förstärker signalen. Däremot försvagar och fördröjer de signalen något.

Aktiva hubbar behöver ström, eftersom de har elektroniska komponenter, för att förbättra (filtrera) och förstärka signalen. Eftersom aktiva hubbar fungerar som en slags repeterare, kallas de ibland också för multipoint repeaters. Denna typ av hubb föredras i större nätverk, då den ger en säkrare och mer robust signalöverföring, med lite störningar och fel. Man kan därmed också bygga mer komplexa nätverk.

Intelligenta hubbar har ännu fler finesser än de aktiva hubbarna och kan t.ex även fungera som en slags switchar. De underlättar även sådant som underhåll och felsökning, eftersom de kan tala om var och när en signal inte når fram.

4. Bryggor

Bryggor (bridges) var vanligare förr. De används då man har olika segment i nätverket, dvs då man har delat upp det i flera mindre nät, så kallade "subnät". Bryggor är mycket mer flexibla än repeaters och skickar bara vidare de signaler som skall till just den adressen i det subnätet. Bryggor går att programmera för att skräddarsy denna filterfunktion.

Det finns två grundtyper av bryggor:

• transparenta (learning), som bara skickar rätt signal vidare. Den har dock ett inbyggt minne, som gör att den kan lära sig vilka maskiner som finns anslutna till nätverket och på vilka adresser. Denna typ används i nätverk av Ethernet-typ.
• source routing har i stort sett samma funktion som de transparenta bryggorna, men används i token-ring-nät, alltså i nätverk av ett lite annat slag.

Förelarna med att använda bryggor är alltså att en signal inte skickas vidare till hela nätverket, utan bara till den del av nätverket där adressaten finns. Det gör att trafiken blir mer effektivt dirigerad och att nätverket som helhet blir mindre trafikerat och därmed snabbare. Bryggor passar emellertid oftast bara in i relativt små nätverk, med 50-100 komponenter. I större nätverk använder man switchar eller routrar.

5. Switchar

Switchar har idag mer eller mindre ersatt bryggor och hubbar. Switchar gör samma jobb och det kan vara en fördel att inte använda för många olika komponenter i nätverket. Switchar är en ganska ny företeelse, som dykt upp under de senaste åren. Man använder switchar för att koppla samman olika kabeltyper med varandra och för att ge varje ansluten nätverkskomponent en egen kabel till nätverkets backbone (eller liknande). Bilden visar hur det ser ut i praktiken...

6. Routers

En router (uttalas oftast "rauter") dirigerar trafiken på nätverket och ser till att signalerna skickas till rätt adresser, i stället för att snurra omkring och ta onödig plats. Routern kan också själv dela upp ett nätverk i olika segment (subnät), t.ex efter användare. Det betyder att man med en router i nätverket kan skicka ett meddelande till en adress och inte till en annan. En router kan även avgöra vilken väg som för tillfället är den snabbaste till en viss mottagare. Routern ger alltså väldigt stor kontroll över trafiken på nätverket.

Man använder även routrar för att koppla samman två helt skilda nätverkstyper, t.ex Ethernet och Token-ring. Routrar är också de stationer som håller reda på trafiken över Internet. Detta kan även formuleras som att routern används för att koppla samman ett LAN med ett WAN. De flesta routers är hårdvara, men det finns även mjukvarulösningar.

Det finns i princip två typer av routers:

• Statiska, som måste programmeras och konfigureras för hand
• Dynamiska, som samlar upp information om olika vägval i nätverket och lägger denna i en databas, som den sedan använder för att konfigurera delar av trafiken på egen hand

Det finns även en slags router man kallar brouter. Det är helt enkelt ett mellanting mellan en router och en brygga. När den tar emot ett datapaket kontrollerar den om det var sänt med ett routat eller icke-routat protokoll. Om det är ett routat protokoll utförs en routingfunktion, annars utförs en bryggfunktion. Brouters är tämligen ovanliga.

7. Gateways

Ordet "gateway" användes ursprungligen om en router, men har idag fått en egen betydelse. En gateway är en anordning som gör det möjligt att koppla ihop två helt olika nätverk och olika protokoll med varandra. Gatewayen översätter alltså mellan olika protokoll. Oftast är den förprogrammerad att bara översätta mellan vissa, förutbestämda protokoll.

Med en gateway kan också Intel-baserade datorer i ett segment av nätverket, kommunicera och dela resurser med en Macintosh eller stordator i ett annat segment. En mail-gateway konverterar e-post och andra postöverföringar, från det ursprungliga e-postformatet, till ett mer universellt protokoll, som SMTP, vilket sedan kan användas för att routa meddelandet över Internet. Gateways används därför oftast ihop med routers.

Gateways finns både som hård- och mjukvara. Den senare varianten är sämre, men billigare. Den stora nackdelen med en gateway är att den är svår att programmera och konfigurera. Det är dyra maskiner och ju snabbare man vill att de skall översätta, desto mer kostsamma blir de. En dålig gateway kan göra ett annars snabbt nätverk mycket slött och långsamt. Därför används gateways enbart där man är tvungen att bygga ihop olika nät med varandra. I stället för att investera i en gateway händer det dock att företagen byter ut sina nät, så att alla använder samma protokoll. Då slipper de ju använda en gateway.
 

Några bilder är hämtade med tillstånd från Institute of TAFE, New England.