集线器的特点及应用

　　集线器的英文称为“Hub”。“Hub”是“中心”的意思，集线器的主要功能是对接收到的信号进行再生整形放大，以扩大网络的传输距离，同时把所有节点集中在以它为中心的节点上。它工作于OSI（开放系统互联参考模型）参考模型第一层，即“物理层”。集线器与网卡、网线等传输介质一样，属于局域网中的基础设备，采用CSMA/CD（即带冲突检测的载波监听多路访问技术）介质访问控制机制。集线器每个接口简单的收发比特，收到1就转发1，收到0就转发0，不进行碰撞检测。

　　集线器（hub）属于纯硬件网络底层设备，基本上不具有类似于交换机的“智能记忆”能力和“学习”能力。它也不具备交换机所具有的MAC地址表，所以它发送数据时都是没有针对性的，而是采用广播方式发送。也就是说当它要向某节点发送数据时，不是直接把数据发送到目的节点，而是把数据包发送到与集线器相连的所有节点，如图所示，简单明了。

　　HUB是一个多端口的转发器，当以HUB为中心设备时，网络中某条线路产生了故障，并不影响其它线路的工作。所以HUB在局域网中得到了广泛的应用。大多数的时候它用在星型与树型网络拓扑结构中，以RJ45接口与各主机相连（也有BNC接口），HUB按照不同的说法有很多种类。

　　集线器的特点

　　集线器（HUB）属于数据通信系统中的基础设备，具有流量监控功能。它和双绞线等传输介质一样，是一种不需任何软件支持或只需很少管理软件管理的硬件设备。它被广泛应用到各种场合。集线器工作在局域网（LAN）环境，被称为物理层设备。集线器内部采用了电器互联，当维护LAN的环境是逻辑总线或环型结构时，完全可以用集线器建立一个物理上的星型或树型网络结构。在这方面，集线器所起的作用相当于多端口的中继器。其实，集线器实际上就是中继器的一种，其区别仅在于集线器能够提供更多的端口服务，所以集线器又叫多口中继器。

　　这种设备的广播发送数据方式有三方面不足：

　　（1）用户数据包向所有节点发送，很可能带来数据通信的不安全因素，一些别有用心的人很容易就能非法截获他人的数据包。

　　（2）由于所有数据包都是向所有节点同时发送，加上其共享带宽方式（如果两个设备共享10M的集线器，那么每个设备就只有5M的带宽），就更加可能造成网络塞车现象，更加降低了网络执行效率。

　　（3）非双工传输，网络通信效率低。集线器的同一时刻每一个端口只能进行一个方向的数据通信，而不能像交换机那样进行双向双工传输，网络执行效率低，不能满足较大型网络通信需求。

　　集线器的应用

　　依据IEEE 802．3协议，集线器功能是随机选出某一端口的设备，并让它独占全部带宽，与集线器的上联设备（交换机、路由器或服务器等）进行通信。由此可以看出，集线器在工作时具有以下两个特点。

　　首先是Hub只是一个多端口的信号放大设备，工作中当一个端口接收到数据信号时，由于信号在从源端口到Hub的传输过程中已有了衰减，所以Hub便将该信号进行整形放大，使被衰减的信号再生（恢复）到发送时的状态，紧接着转发到其他所有处于工作状态的端口上。从Hub的工作方式可以看出，它在网络中只起到信号放大和重发作用，其目的是扩大网络的传输范围，而不具备信号的定向传送能力，是—个标准的共享式设备。因此有人称集线器为“傻Hub”或“哑Hub”。

　　不过，随着技术的发展和需求的变化，许多Hub在功能上进行了拓宽，不再受这种工作机制的影响。由Hub组成的网络是共享式网络，同时Hub也只能够在半双工下工作。

　　Hub主要用于共享网络的组建，是解决从服务器直接到桌面最经济的方案。在交换式网络中，Hub直接与交换机相连，将交换机端口的数据送到桌面。使用Hub组网灵活，它处于网络的一个星型结点，对结点相连的工作站进行集中管理，不让出问题的工作站影响整个网络的正常运行，并且用户的加入和退出也很自由。

　　局域网划分

　　从局域网角度来区分，集线器可分为五种不同类型。

　　（1）单中继网段集线器

　　最简单的集线器，是一类用于最简单的中继式LAN网段的集线器，与堆叠式以太网集线器或令牌环网多站访问部件（MAU）等类似。

　　（2）多网段集线器

　　从单中继网段集线器直接派生而来，采用集线器背板，这种集线器带有多个中继网段。其主要优点是可以将用户分布于多个中继网段上，以减少每个网段的信息流量负载，网段之间的信息流量一般要求独立的网桥或路由器。

　　（3）端口交换式集线器

　　该集成器是在多网段集线器基础上，将用户端口和多个背板网段之间的连接过程自动化，并通过增加端口交换矩阵（PSM）来实现的集线器。PSM可提供一种自动工具，用于将任何外来用户端口连接到集线器背板上的任何中继网段上。端口交换式集线器的主要优点是，可实现移动、增加和修改的自动化特点。

　　（4）网络互联集线器

　　端口交换式集线器注重端口交换，而网络互联集线器在背板的多个网段之间可提供一些类型的集成连接，该功能通过一台综合网桥、路由器或LAN交换机来完成。这类集线器通常都采用机箱形式。

　　（5）交换式集线器

　　集线器和交换机之间的界限已变得模糊。交换式集线器有一个核心交换式背板，采用一个纯粹的交换系统代替传统的共享介质中继网段。此类产品已经上市，并且混合的（中继/交换）集线器很可能在以后几年控制这一市场。应该指出，这类集线器和交换机之间的特性几乎没有区别。

　　随着技术的发展，在局域网尤其是—些大中型局域网中，集线器已逐渐退出应用，而被交换机代替。集线器主要应用于一些中小型网络或大中型网络的边缘部分。下面以中小型局域网的应用为特点，介绍其选择方法。

　　速度

　　集线器速度的选择，主要决定于以下3个因素。

　　（1）上联设备带宽

　　如果上联设备允许跑100Mbit/s，自然可购买100Mbit/s集线器；否则10Mbit/s集线器应是理想选择，由于是对于网络连接设备数较少，而且通信流量不是很大的网络来说，10Mbit/s集线器就可以满足应用需要。

　　（2）提供的连接端口数

　　由于连接在集线器上的所有站点均争用同一个上行总线，所以连接的端口数目越多，就越容易造成冲突。同时，发往集线器任一端口的数据将被发送至与集线器相连的所有端口上，端口数过多将降低设备有效利用率。依据实践经验，一个10Mbit/s集线器所管理的计算机数不宜超过15个，100Mbit/s的不宜超过25个。如果超过，应使用交换机来代替集线器。

　　（3）应用需求

　　传输的内容不涉及语音、图像，传输量相对较小时，选择10Mbit/s即可。如果传输量较大，且有可能涉及多媒体应用（注意集线器不适于用来传输时间敏感性信号，如语音信号）时， 应当选择100Mbit/s或10/100Mbit/s自适应集线器。10/100Mbit/s自适应集线器的价格一般要比100Mbit/s的高。

　　中继器

　　集线器（Hub）是一种特殊的中继器，可作为多个网段的转接设备，因为几个集线器可以级联起来。智能集线器，还可将网络管理、路径选择等网络功能集成于其中。 集线器是管理网络的最小单元，是局域网的星型连接点。它对工作站进行集中管理，不让出问题的区段影响整个网络的正常运行。Hub是局域网中应用最广的连接设备，若按配置形式可分为独立型集线器、模块化集线器和堆叠式集线器三种，它的作用可以简单的理解为将一些机器连接起来组成一个局域网。

　　主要规格有8，16，24端口的集线器。

　　对于最普通最常用的星型拓扑结构来说，集线器（HUB）是心脏部分，一旦它出 问题，整个网络便无法工作，所以它的好坏对于整个网络来说都是相当重要的。

　　应用

　　当我们计算机网卡和网线都准备好了，怎样用HUB来把网络连接起来呢？

　　在HUB正面的面板上有多个端口即RJ-45插孔，用于连接来自计算机等网络设备的网线，只需要把网线上做好的RJ-45插头插进去就可以了，在这些RJ-45插孔中一般有一个特殊的端口称作级联口用于连接其他的HUB，级联口通过旁边的转换开关在级联功能和普通连接功能之间转换，有一些则是单独设计了一个级联口。面板上还有各个端口的状态指示灯，通过这些指示灯我们可以知道哪些端口连接了网络设备，哪些端口在传输数据等信息，面板上还有集线器本身的通电和工作状况的指示灯。

　　在集线器背面有用于连接电源的电源插座，可堆叠式集线器还有上下两个堆叠端口用于堆叠。堆叠的方法就是使用专用的连接线把两台集线器的上堆叠端口和下堆叠端口连接起来。

　　连接好网线，打开HUB的电源，你的网络在物理上说就开始工作了，当然了计算机上的网络软件需要安装好，协议配置好以后才能真正完成网络安装并可以使用。

　　我们知道当我们扩充网络然而HUB的端口不够用的时候，我们必须增加HUB来提供更多的端口，这就需要两个HUB之间进行连接。一般我们采用级联的方式扩充HUB端口，把网线一端接在一个HUB的普通端口，另一端接在另外一个HUB的级联端口。这样就可以扩展HUB所能提供的端口数量，这种方式有一个上下级的关系，所以称为级联。从它的工作模式我们可以看出它的优点是除了扩充端口，还可以扩展网络的距离，因为每一级HUB都有放大和转发信号的功能，但HUB也有缺点，下一级HUB所连接的计算机访问上一级HUB的计算机时，下一级各台计算机只能共享级联线的网络带宽，信号需要分别在上下两级的端口中检索目的端口。各个HUB就好像是独立的信息转发器，一级一级传递信号。

　　通过特殊连线和HUB上的堆叠端口连接，就可以使多个HUB连在一起，扩充端口数量。通过堆叠线的协调工作，这些堆叠在一起的HUB工作起来就好像是一个有很多端口数量的大HUB，这种连接方式避免了级联的共享级联线、信息多级检索等弊端，工作效率更高，对于交换机来说，更能体现速度优势。但是这种HUB连接方式就限制了网络设备与网络中心点的物理距离，并且在网络中心点线路较多。