Мережева карта Ethernet з інтерфейсом "кручена пара" і швидкістю 10 (або 100) мегабіт має 8-контактний роз'єм. З них використовуються тільки чотири контакти: перший, другий, третій і шостий. З них парами є контакти 1, 2, і 3 6.
Інтерфейс побудований таким чином: одна з пар працює в одну сторону, інша в іншу. Hавороченние мережеві карти вміють одночасно передавати і приймати інформацію (full duplex). Однак, в нашому випадку він не буде використовуватися - карта буде працювати в напівдуплексному режимі. При включенні карта "домовляється" з віддаленим пристроєм про те, чи є full duplex чи ні. У разі хаба вона відразу зрозуміє, що його немає.
Напівдуплексний режим працює інакше: коли карта передає інформацію, що прийшов на вхід сигнал дає їй зрозуміти, що якась ще карта вирішила передати інформацію одночасно з нашої. Ця ситуація називається колізією. В цьому випадку карта зупиняє передачу, і повторює її через деякий випадковий проміжок часу. Оскільки з великою ймовірністю вони почнуть другу спробу в різний час, то «не встигла" карта побачить, що почалася передача, і почне приймати інформацію, відклавши передану в свій буфер для наступної спроби.
Оскільки мережа строется з фізичної топології "загальна шина", то передана одним комп'ютером інформація повинна досягти всіх інших. Таким чином, хаб повинен забезпечити поширення інформації. Але одночасно з цим передана інформація не повинна потрапити на вхід передавального її комп'ютера, інакше він прийме її за колізію і не зможе нічого передати взагалі.
Отже, ми можемо сформулювати завдання хаба: він повинен поширювати інформацію, що передається на всі підключені до нього комп'ютери, крім передавального (тобто, щоб не було відлуння). Найпростіший випадок: два комп'ютери. Тут вони просто з'єднуються безпосередньо: 1 і 2 - до 3 і 6 сусіда.
Тепер переходимо до випадків, коли разом з'єднуються три комп'ютери і більше. Hеобходимо забезпечити, щоб переданий сигнал не вертався назад.
Розглянемо резисторний міст, що складається з чотирьох резисторів однакового опору, що утворюють квадрат. Якщо на протилежні вершини цього квадрата подати якийсь сигнал, то різниця потенціалів на останніх двох вершинах буде дорівнює нулю. До протилежних вершин підключаємо вихід мережевої компа, до решти двох (теж протилежним) - вхід. Мережевої не побачить власного сигналу, тобто наша мета досягнута. Насправді сигнал може бути - він визначається розкидом опорів резисторів. Тому, чим на більшу кількість комп'ютерів робиться пасивний хаб, тим менше повинен бути розкид.
Опір цих резисторів теж не "від ліхтаря". Воно повинно бути цілком певним: підключивши омметр до будь-яких двох протилежних вершин, повинні вийти 100 ом. Це хвильовий опір застосовується в Ethernet кручений пари. Якщо опір буде відмінним від 100 ом, будуть виникати ефекти відображення сигналу, які зроблять мережу непрацездатною. Практичного сенсу "хаб на один комп" не має, тому він розглянутий тільки для ілюстрації принципу.
Тепер розглянемо хаб на N комп'ютерів. У загальному випадку це така схема, яка з точки зору кожного з інтерфейсів (входу і виходу для конкретного комп'ютера) являє собою резистивний міст. Однак, входи всіх інших комп'ютерів підключені таким чином, що при сигнал з компа 1 на комп'ютери від 2 до N все-таки проходить, хоч і ослабляючись резистивним дільником.
Найпростіший варіант такої схеми - кільце з резисторів (міст з 4 резисторів - окремий випадок кільця). У разі кільця кількість резисторів дорівнює N * 4, а опір кожного резистора відповідно 100 / N.
Для трьох комп'ютерів це буде 12 резисторів по 33.3 Ом кожен.
Кільце робиться таким чином, що кожен комп підключається до вершин квадрата, сторона якого утворюється рівною кількістю резисторів. Для трьох комп'ютерів це означає, що підключення йде в точках, віддалених один від одного на три резистора. До протилежних вершин чіпляється вихід, до решти протилежним - вхід. Решта комп'ютери чіпляються зі зміщенням на один резистор кожен.
Для більшої кількості комп'ютерів можна точно так само застосовувати кільце, але воно тут не ефективно. Для чотирьох комп'ютерів, наприклад, більш ефективною буде тривимірна фігура з шістнадцятьма вершинами. Уявити її можна як два перетинають один одного куба однакового розміру, вершина кожного з яких як би стирчить з межі іншого. Для ще більшої кількості інтерфейсів фігури можуть бути багатовимірними.
Примітка: зовсім не обов'язково монтувати 4-портовий хаб у вигляді кулі :-) Можна і просто на друкованій платі. Однак в якості наочного посібника або екзотичного прикраси квартири кулястий хаб може стати в нагоді :-)
Кількість інтерфейсів можна нарощувати таким чином теоретично нескінченно. Однак практично виникає наступна проблема: Ethernet-карти розраховані на цілком певний рівень вхідного сигналу, з якого випливає цілком конкретний межа довжини кабелю (стандартом визначається 100 метрів). Конструкція ж з дванадцяти резисторів послаблює сигнал на одну третину, що ідентично ослаблення, що вноситься приблизно 0.58 * X метрів кабелю. Це означає, що сумарна довжина кабелю між будь-якими двома комп'ютерами для гарантованої роботи мережі повинна становити не більше 100-0.58 * X метрів. До речі, слід бути уважним при складанні "кільцевого" хаба - при неправильному підключенні до кільця можлива ситуація, коли все начебто працює, але реально ослаблення буде вже втричі.
При подальшому збільшенні кількості інтерфейсів ослаблення збільшується. Подолати це можна, наприклад, "підкрутивши" в мережевої вихідний рівень або чутливість.
Від себе хочу додати. мені прийшло кілька листів з повідомленням про те, що цей пристрій не працює. Проблема вирішується елементарно: необхідно перехрестити пари проводів.