Hub: o que é, como funciona e por que o switch venceu

Hub, em redes de computadores, é o concentrador: um aparelho com várias portas Ethernet que fica no centro de uma rede local. Ele recebe o sinal em uma porta e o repete em todas as outras, sem saber quem é o destino, porque trabalha na camada 1 do modelo OSI e não lê endereço nenhum.

Antes de o switch dominar as redes, uma caixa de portas fazia esse trabalho do jeito mais simples e mais "burro" possível: o hub. Um hub é um dispositivo de rede que opera na camada física e apenas repete o sinal recebido em uma porta para todas as outras, sem ler endereço, sem filtrar e sem decidir nada. Essa simplicidade explica a popularidade e também o fim do aparelho. Hoje ele é tecnologia legada, praticamente extinta, substituída pelo switch em qualquer rede atual.

Nas próximas seções estão o funcionamento, a origem das colisões e as diferenças para o switch e o roteador. Comece pelo fluxo essencial:

O que é um hub e como funciona

Um hub é o ponto central de uma rede local em estrela. Cada dispositivo se liga a uma porta dele. A função é uma só: receber o sinal elétrico que chega em uma porta e retransmiti-lo, regenerado, para todas as outras portas.

Uma ressalva de nomenclatura antes de seguir: aqui tratamos do hub de rede (Ethernet). A palavra "hub" também aparece em "hub USB", que é outra coisa (um multiplicador de portas USB para periféricos). Em sentido figurado, aparece em expressões como "hub logístico". Aqui, o termo indica sempre o equipamento de rede (os outros sentidos vêm mais abaixo).

Por isso se diz que o hub opera na camada física (camada 1) do modelo OSI. Ele lida com sinal elétrico puro, e não com dados estruturados. Também não lê o endereço MAC do quadro, não aprende quem está em qual porta e não filtra nada. Quando um computador envia dados, o aparelho os copia para todos os aparelhos conectados: o destinatário e todos os outros. Cada máquina recebe tudo e descarta o que não é para ela.

Esse comportamento de "gritar para a sala inteira" tem três consequências técnicas que definem o aparelho:

• Domínio de colisão único. Todas as portas compartilham o mesmo meio. Se dois dispositivos transmitem ao mesmo tempo, os sinais colidem e ambos os quadros se perdem.
• CSMA/CD e half-duplex. Para conviver com as colisões, os equipamentos usam o protocolo CSMA/CD (escutam o meio antes de transmitir). Eles também trabalham em half-duplex: ou enviam, ou recebem, nunca as duas coisas ao mesmo tempo.
• Banda compartilhada. A largura de banda nominal (10 Mbps nos modelos clássicos) é dividida entre todos. Quanto mais aparelhos ativos, mais lento fica para cada um.

Um exemplo deixa o gargalo concreto. Imagine um hub de 10 Mbps com cinco computadores transferindo arquivos ao mesmo tempo. Esses 10 Mbps são divididos entre todos, e as colisões ainda comem parte da capacidade útil. Troque o hub por um switch e cada porta passa a ter seus 10 (ou 100, ou 1000) Mbps dedicados, em full-duplex. Com os mesmos cabos e aparelhos, o desempenho fica muito maior.

Há ainda o risco de segurança. Como ele entrega o tráfego a todas as portas, qualquer dispositivo conectado pode "escutar" a comunicação alheia com um software de captura simples. Numa rede com switch isso não acontece por padrão.

Hub passivo e hub ativo

Historicamente, existiam dois tipos:

• Hub passivo. Apenas junta os cabos e repassa o sinal, sem alimentação nem regeneração. É só um ponto de conexão.
• Hub ativo (repetidor). Tem alimentação própria e regenera e amplifica o sinal antes de repeti-lo, o que permite cobrir distâncias maiores sem perda. Era o tipo mais comum.

Havia ainda os chamados hubs "gerenciáveis", com algum monitoramento de tráfego. Esse recurso já antecipava o switch e não fazia parte da função original do aparelho.

Hub, switch e roteador: as diferenças

Essa é a confusão número um de quem começa em redes. Os três conectam dispositivos, mas em camadas diferentes e com inteligências diferentes:

Traduzindo: o hub repete tudo para todos e vive de colisões. O switch aprende, numa tabela MAC (a tabela CAM), em qual porta está cada dispositivo e entrega o dado só ao destino certo. Assim, cada porta vira seu próprio domínio de colisão, com banda dedicada e full-duplex. O roteador trabalha um nível acima, na camada 3, e decide o caminho dos pacotes entre redes diferentes. É ele que liga a sua LAN à internet.

Domínio de colisão e domínio de broadcast

Dois conceitos costumam se misturar aqui. O domínio de colisão é o conjunto de dispositivos que competem pelo mesmo meio e podem colidir entre si. No hub, ele é um só: todas as portas. O switch quebra isso: cada porta vira um domínio de colisão isolado, e é por isso que as colisões praticamente somem numa rede comutada.

Já o domínio de broadcast é o conjunto de dispositivos que recebem os quadros de broadcast (o "para todos" do endereçamento). Nem o hub nem o switch separam domínios de broadcast: numa LAN plana, um broadcast chega a todo mundo. Quem separa domínios de broadcast é o roteador ou uma VLAN configurada num switch gerenciável. Guardar essa distinção evita boa parte dos erros de quem está começando a projetar redes.

Hub USB, hub de casa inteligente e outros sentidos da palavra

Quem busca só "hub" encontra pelo menos três aparelhos diferentes com esse nome:

O hub de casa inteligente é a central que conversa com aparelhos de protocolos próprios, como Zigbee e Z-Wave. Nenhum dos dois usa domínio de colisão nem CSMA/CD, que são conceitos da Ethernet.

Por que o hub ficou obsoleto

A Ethernet nasceu nos anos 1970, no Xerox PARC, com Robert Metcalfe entre seus criadores. Quando ela migrou do cabo coaxial para o par trançado (10BASE-T), padronizado como IEEE 802.3i em 1990, a topologia deixou de ser um barramento e passou a ser em estrela. Essa estrela precisava de um ponto central. O concentrador nasceu para cumprir esse papel: barato, simples e "plug and play", ele ajudou a popularizar as redes locais em escritórios do mundo inteiro. Sobre os padrões e velocidades da Ethernet que vieram depois, temos um guia à parte.

O problema apareceu com o crescimento das redes. Quanto mais dispositivos no mesmo aparelho, mais colisões, mais retransmissões e mais lentidão, porque todos disputavam o mesmo domínio de colisão e a mesma banda. A solução veio com o switch, que segmenta a rede e elimina esse gargalo. Enquanto os switches eram caros, o hub sobreviveu. Quando eles baratearam, ele desapareceu do mercado.

O verbete sobre hub Ethernet da Wikipédia situa a virada: em 1994 a indústria já tinha começado a migrar para switches. Os padrões de Gigabit Ethernet chegaram a definir um repetidor, mas nenhum produto comercial apareceu. O texto atual do IEEE 802.3 desaconselha ligar segmentos de rede por repetidor ou hub. Do 2.5GBASE-T em diante, o par trançado só define enlaces full-duplex ponto a ponto, sem o meio compartilhado de que o repetidor depende.

Hoje o hub é tecnologia legada. Não se fabricam mais hubs para uso comum, e não faz sentido comprar um. Se você está montando qualquer rede (doméstica, de escritório, temporária ou pequena), o equipamento certo é um switch não gerenciável. Ele custa pouco, funciona no "ligar e usar" e rende muito mais. Se em algum texto antigo você ler "use um hub" para conectar computadores, troque mentalmente por "switch": a recomendação envelheceu.

O único nicho em que o comportamento do hub ainda teve valor é a análise de rede. Como ele repete o tráfego para todas as portas, era uma forma simples de "espelhar" pacotes para uma máquina de captura. Mesmo aí, hoje se usa o espelhamento de portas (port mirroring) de um switch gerenciável ou um TAP de rede, mais controláveis e sem as limitações do repetidor.

A definição formal fica assim: no vocabulário da própria Ethernet, o hub é um multiport repeater (repetidor multiportas), descrito no padrão IEEE 802.3. O nome já descreve o aparelho: ele repete sinal e não interpreta dados.

Perguntas frequentes sobre hub de rede

O que é um hub de rede?

Um hub é um dispositivo de rede da camada física que conecta vários computadores em uma rede local (LAN). Ele retransmite todo sinal recebido em uma porta para todas as outras portas, independentemente do destinatário. Ele não lê endereços nem filtra tráfego.

Qual a diferença entre hub e switch?

O hub repete os dados para todas as portas (broadcast físico), o que gera colisões e desperdício de banda. O switch analisa o endereço MAC e envia os dados apenas para a porta do destinatário correto. Cada porta tem banda dedicada e full-duplex, e por isso o switch é muito mais rápido e eficiente.

Ainda se usa hub em redes modernas?

Praticamente não. O switch tomou o lugar dele, com desempenho muito superior e menor latência. Ele também dá a cada porta seu próprio domínio de colisão, o que acaba com as colisões que travavam o concentrador. Para qualquer rede nova, a escolha é sempre um switch.

Quais as desvantagens do hub em comparação com o switch?

Ele cria um único domínio de colisão para todas as portas e opera em half-duplex. Ele também divide a mesma largura de banda entre todos os aparelhos e ainda é um risco de segurança: como o tráfego chega a todas as portas, qualquer dispositivo conectado pode capturá-lo.

Para que serve um hub atualmente?

Quase nada em produção. O único uso que resta é laboratorial: capturar tráfego para análise, aproveitando o fato de o aparelho repetir tudo para todas as portas. Mesmo assim, o espelhamento de portas de um switch gerenciável faz o mesmo com mais controle. Em qualquer rede real, use um switch.