集線器的特點及應(yīng)用

　　集線器的英文稱為“Hub”?！癏ub”是“中心”的意思，集線器的主要功能是對接收到的信號進(jìn)行再生整形放大，以擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)的傳輸距離，同時把所有節(jié)點集中在以它為中心的節(jié)點上。它工作于OSI（開放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型）參考模型第一層，即“物理層”。集線器與網(wǎng)卡、網(wǎng)線等傳輸介質(zhì)一樣，屬于局域網(wǎng)中的基礎(chǔ)設(shè)備，采用CSMA/CD（即帶沖突檢測的載波監(jiān)聽多路訪問技術(shù)）介質(zhì)訪問控制機(jī)制。集線器每個接口簡單的收發(fā)比特，收到1就轉(zhuǎn)發(fā)1，收到0就轉(zhuǎn)發(fā)0，不進(jìn)行碰撞檢測。

　　集線器（hub）屬于純硬件網(wǎng)絡(luò)底層設(shè)備，基本上不具有類似于交換機(jī)的“智能記憶”能力和“學(xué)習(xí)”能力。它也不具備交換機(jī)所具有的MAC地址表，所以它發(fā)送數(shù)據(jù)時都是沒有針對性的，而是采用廣播方式發(fā)送。也就是說當(dāng)它要向某節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)時，不是直接把數(shù)據(jù)發(fā)送到目的節(jié)點，而是把數(shù)據(jù)包發(fā)送到與集線器相連的所有節(jié)點，如圖所示，簡單明了。

　　HUB是一個多端口的轉(zhuǎn)發(fā)器，當(dāng)以HUB為中心設(shè)備時，網(wǎng)絡(luò)中某條線路產(chǎn)生了故障，并不影響其它線路的工作。所以HUB在局域網(wǎng)中得到了廣泛的應(yīng)用。大多數(shù)的時候它用在星型與樹型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，以RJ45接口與各主機(jī)相連（也有BNC接口），HUB按照不同的說法有很多種類。

　　集線器的特點

　　集線器（HUB）屬于數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中的基礎(chǔ)設(shè)備，具有流量監(jiān)控功能。它和雙絞線等傳輸介質(zhì)一樣，是一種不需任何軟件支持或只需很少管理軟件管理的硬件設(shè)備。它被廣泛應(yīng)用到各種場合。集線器工作在局域網(wǎng)（LAN）環(huán)境，被稱為物理層設(shè)備。集線器內(nèi)部采用了電器互聯(lián)，當(dāng)維護(hù)LAN的環(huán)境是邏輯總線或環(huán)型結(jié)構(gòu)時，完全可以用集線器建立一個物理上的星型或樹型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。在這方面，集線器所起的作用相當(dāng)于多端口的中繼器。其實，集線器實際上就是中繼器的一種，其區(qū)別僅在于集線器能夠提供更多的端口服務(wù)，所以集線器又叫多口中繼器。

　　這種設(shè)備的廣播發(fā)送數(shù)據(jù)方式有三方面不足：

　?。?）用戶數(shù)據(jù)包向所有節(jié)點發(fā)送，很可能帶來數(shù)據(jù)通信的不安全因素，一些別有用心的人很容易就能非法截獲他人的數(shù)據(jù)包。

　　（2）由于所有數(shù)據(jù)包都是向所有節(jié)點同時發(fā)送，加上其共享帶寬方式（如果兩個設(shè)備共享10M的集線器，那么每個設(shè)備就只有5M的帶寬），就更加可能造成網(wǎng)絡(luò)塞車現(xiàn)象，更加降低了網(wǎng)絡(luò)執(zhí)行效率。

　　（3）非雙工傳輸，網(wǎng)絡(luò)通信效率低。集線器的同一時刻每一個端口只能進(jìn)行一個方向的數(shù)據(jù)通信，而不能像交換機(jī)那樣進(jìn)行雙向雙工傳輸，網(wǎng)絡(luò)執(zhí)行效率低，不能滿足較大型網(wǎng)絡(luò)通信需求。

　　集線器的應(yīng)用

　　依據(jù)IEEE 802．3協(xié)議，集線器功能是隨機(jī)選出某一端口的設(shè)備，并讓它獨占全部帶寬，與集線器的上聯(lián)設(shè)備（交換機(jī)、路由器或服務(wù)器等）進(jìn)行通信。由此可以看出，集線器在工作時具有以下兩個特點。

　　首先是Hub只是一個多端口的信號放大設(shè)備，工作中當(dāng)一個端口接收到數(shù)據(jù)信號時，由于信號在從源端口到Hub的傳輸過程中已有了衰減，所以Hub便將該信號進(jìn)行整形放大，使被衰減的信號再生（恢復(fù)）到發(fā)送時的狀態(tài)，緊接著轉(zhuǎn)發(fā)到其他所有處于工作狀態(tài)的端口上。從Hub的工作方式可以看出，它在網(wǎng)絡(luò)中只起到信號放大和重發(fā)作用，其目的是擴(kuò)大網(wǎng)絡(luò)的傳輸范圍，而不具備信號的定向傳送能力，是—個標(biāo)準(zhǔn)的共享式設(shè)備。因此有人稱集線器為“傻Hub”或“啞Hub”。

　　不過，隨著技術(shù)的發(fā)展和需求的變化，許多Hub在功能上進(jìn)行了拓寬，不再受這種工作機(jī)制的影響。由Hub組成的網(wǎng)絡(luò)是共享式網(wǎng)絡(luò)，同時Hub也只能夠在半雙工下工作。

　　Hub主要用于共享網(wǎng)絡(luò)的組建，是解決從服務(wù)器直接到桌面最經(jīng)濟(jì)的方案。在交換式網(wǎng)絡(luò)中，Hub直接與交換機(jī)相連，將交換機(jī)端口的數(shù)據(jù)送到桌面。使用Hub組網(wǎng)靈活，它處于網(wǎng)絡(luò)的一個星型結(jié)點，對結(jié)點相連的工作站進(jìn)行集中管理，不讓出問題的工作站影響整個網(wǎng)絡(luò)的正常運行，并且用戶的加入和退出也很自由。

　　局域網(wǎng)劃分

　　從局域網(wǎng)角度來區(qū)分，集線器可分為五種不同類型。

　?。?）單中繼網(wǎng)段集線器

　　最簡單的集線器，是一類用于最簡單的中繼式LAN網(wǎng)段的集線器，與堆疊式以太網(wǎng)集線器或令牌環(huán)網(wǎng)多站訪問部件（MAU）等類似。

　　（2）多網(wǎng)段集線器

　　從單中繼網(wǎng)段集線器直接派生而來，采用集線器背板，這種集線器帶有多個中繼網(wǎng)段。其主要優(yōu)點是可以將用戶分布于多個中繼網(wǎng)段上，以減少每個網(wǎng)段的信息流量負(fù)載，網(wǎng)段之間的信息流量一般要求獨立的網(wǎng)橋或路由器。

　　（3）端口交換式集線器

　　該集成器是在多網(wǎng)段集線器基礎(chǔ)上，將用戶端口和多個背板網(wǎng)段之間的連接過程自動化，并通過增加端口交換矩陣（PSM）來實現(xiàn)的集線器。PSM可提供一種自動工具，用于將任何外來用戶端口連接到集線器背板上的任何中繼網(wǎng)段上。端口交換式集線器的主要優(yōu)點是，可實現(xiàn)移動、增加和修改的自動化特點。

　?。?）網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)集線器

　　端口交換式集線器注重端口交換，而網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)集線器在背板的多個網(wǎng)段之間可提供一些類型的集成連接，該功能通過一臺綜合網(wǎng)橋、路由器或LAN交換機(jī)來完成。這類集線器通常都采用機(jī)箱形式。

　?。?）交換式集線器

　　集線器和交換機(jī)之間的界限已變得模糊。交換式集線器有一個核心交換式背板，采用一個純粹的交換系統(tǒng)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的共享介質(zhì)中繼網(wǎng)段。此類產(chǎn)品已經(jīng)上市，并且混合的（中繼/交換）集線器很可能在以后幾年控制這一市場。應(yīng)該指出，這類集線器和交換機(jī)之間的特性幾乎沒有區(qū)別。

　　隨著技術(shù)的發(fā)展，在局域網(wǎng)尤其是—些大中型局域網(wǎng)中，集線器已逐漸退出應(yīng)用，而被交換機(jī)代替。集線器主要應(yīng)用于一些中小型網(wǎng)絡(luò)或大中型網(wǎng)絡(luò)的邊緣部分。下面以中小型局域網(wǎng)的應(yīng)用為特點，介紹其選擇方法。

　　速度

　　集線器速度的選擇，主要決定于以下3個因素。

　?。?）上聯(lián)設(shè)備帶寬

　　如果上聯(lián)設(shè)備允許跑100Mbit/s，自然可購買100Mbit/s集線器；否則10Mbit/s集線器應(yīng)是理想選擇，由于是對于網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備數(shù)較少，而且通信流量不是很大的網(wǎng)絡(luò)來說，10Mbit/s集線器就可以滿足應(yīng)用需要。

　?。?）提供的連接端口數(shù)

　　由于連接在集線器上的所有站點均爭用同一個上行總線，所以連接的端口數(shù)目越多，就越容易造成沖突。同時，發(fā)往集線器任一端口的數(shù)據(jù)將被發(fā)送至與集線器相連的所有端口上，端口數(shù)過多將降低設(shè)備有效利用率。依據(jù)實踐經(jīng)驗，一個10Mbit/s集線器所管理的計算機(jī)數(shù)不宜超過15個，100Mbit/s的不宜超過25個。如果超過，應(yīng)使用交換機(jī)來代替集線器。

　　（3）應(yīng)用需求

　　傳輸?shù)膬?nèi)容不涉及語音、圖像，傳輸量相對較小時，選擇10Mbit/s即可。如果傳輸量較大，且有可能涉及多媒體應(yīng)用（注意集線器不適于用來傳輸時間敏感性信號，如語音信號）時， 應(yīng)當(dāng)選擇100Mbit/s或10/100Mbit/s自適應(yīng)集線器。10/100Mbit/s自適應(yīng)集線器的價格一般要比100Mbit/s的高。

　　中繼器

　　集線器（Hub）是一種特殊的中繼器，可作為多個網(wǎng)段的轉(zhuǎn)接設(shè)備，因為幾個集線器可以級聯(lián)起來。智能集線器，還可將網(wǎng)絡(luò)管理、路徑選擇等網(wǎng)絡(luò)功能集成于其中。 集線器是管理網(wǎng)絡(luò)的最小單元，是局域網(wǎng)的星型連接點。它對工作站進(jìn)行集中管理，不讓出問題的區(qū)段影響整個網(wǎng)絡(luò)的正常運行。Hub是局域網(wǎng)中應(yīng)用最廣的連接設(shè)備，若按配置形式可分為獨立型集線器、模塊化集線器和堆疊式集線器三種，它的作用可以簡單的理解為將一些機(jī)器連接起來組成一個局域網(wǎng)。

　　主要規(guī)格有8，16，24端口的集線器。

　　對于最普通最常用的星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)來說，集線器（HUB）是心臟部分，一旦它出 問題，整個網(wǎng)絡(luò)便無法工作，所以它的好壞對于整個網(wǎng)絡(luò)來說都是相當(dāng)重要的。

　　應(yīng)用

　　當(dāng)我們計算機(jī)網(wǎng)卡和網(wǎng)線都準(zhǔn)備好了，怎樣用HUB來把網(wǎng)絡(luò)連接起來呢？

　　在HUB正面的面板上有多個端口即RJ-45插孔，用于連接來自計算機(jī)等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的網(wǎng)線，只需要把網(wǎng)線上做好的RJ-45插頭插進(jìn)去就可以了，在這些RJ-45插孔中一般有一個特殊的端口稱作級聯(lián)口用于連接其他的HUB，級聯(lián)口通過旁邊的轉(zhuǎn)換開關(guān)在級聯(lián)功能和普通連接功能之間轉(zhuǎn)換，有一些則是單獨設(shè)計了一個級聯(lián)口。面板上還有各個端口的狀態(tài)指示燈，通過這些指示燈我們可以知道哪些端口連接了網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，哪些端口在傳輸數(shù)據(jù)等信息，面板上還有集線器本身的通電和工作狀況的指示燈。

　　在集線器背面有用于連接電源的電源插座，可堆疊式集線器還有上下兩個堆疊端口用于堆疊。堆疊的方法就是使用專用的連接線把兩臺集線器的上堆疊端口和下堆疊端口連接起來。

　　連接好網(wǎng)線，打開HUB的電源，你的網(wǎng)絡(luò)在物理上說就開始工作了，當(dāng)然了計算機(jī)上的網(wǎng)絡(luò)軟件需要安裝好，協(xié)議配置好以后才能真正完成網(wǎng)絡(luò)安裝并可以使用。

　　我們知道當(dāng)我們擴(kuò)充網(wǎng)絡(luò)然而HUB的端口不夠用的時候，我們必須增加HUB來提供更多的端口，這就需要兩個HUB之間進(jìn)行連接。一般我們采用級聯(lián)的方式擴(kuò)充HUB端口，把網(wǎng)線一端接在一個HUB的普通端口，另一端接在另外一個HUB的級聯(lián)端口。這樣就可以擴(kuò)展HUB所能提供的端口數(shù)量，這種方式有一個上下級的關(guān)系，所以稱為級聯(lián)。從它的工作模式我們可以看出它的優(yōu)點是除了擴(kuò)充端口，還可以擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)的距離，因為每一級HUB都有放大和轉(zhuǎn)發(fā)信號的功能，但HUB也有缺點，下一級HUB所連接的計算機(jī)訪問上一級HUB的計算機(jī)時，下一級各臺計算機(jī)只能共享級聯(lián)線的網(wǎng)絡(luò)帶寬，信號需要分別在上下兩級的端口中檢索目的端口。各個HUB就好像是獨立的信息轉(zhuǎn)發(fā)器，一級一級傳遞信號。

　　通過特殊連線和HUB上的堆疊端口連接，就可以使多個HUB連在一起，擴(kuò)充端口數(shù)量。通過堆疊線的協(xié)調(diào)工作，這些堆疊在一起的HUB工作起來就好像是一個有很多端口數(shù)量的大HUB，這種連接方式避免了級聯(lián)的共享級聯(lián)線、信息多級檢索等弊端，工作效率更高，對于交換機(jī)來說，更能體現(xiàn)速度優(yōu)勢。但是這種HUB連接方式就限制了網(wǎng)絡(luò)設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)中心點的物理距離，并且在網(wǎng)絡(luò)中心點線路較多。