集线器简介及原理

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。

集线器工作于OSI/RM参考模型的物理层和数据链路层的MAC(介质访问控制)子层。物理层定义了电气信号，符号，线的状态和时钟要求，数据编码和数据传输用的连接器。因为集线器只对信号进行整形、放大后再重发，不进行编码，所以是物理层的设备。10M集线器在物理层有4个标准接口可用，那就是：10BASE-5、10BASE-2、10BASE-T、10BASE-F。10M集线器的10BASE-5(AUI)端口用来连接层1和层2 。 集线器采用了CSMA/CD(载波帧听多路访问/冲突检测)协议，CSMA/CD为MAC层协议，所以集线器也含有数据链路层的内容。10M集线器作为一种特殊的多端口中继器，它在连网中继扩展中要遵循5-4-3规则，即：一个网段最多只能分5个子网段;一个网段最多只能有4个中继器;一个网段最多只能有三个子网段含有PC，如图19，子网段2和子网段4是用来延长距离的。集线器的工作过程是非常简单的，它可以这样的简单描述：首先是节点发信号到线路，集线器接收该信号，因信号在电缆传输中有衰减，集线器接收信号后将衰减的信号整形放大，最后集线器将放大的信号广播转发给其他所有端口。

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。

普通集线器外部板面结构非常简单。比如D--Link最简单的10BASE~T EthernetHub集线器是个长方体，背面有交流电源插座和开关、一个AUI接口和一个BNC接口，正面的大部分位置分布有一行17个RJ--45接口。在正面的右边还有与每个RJ--45接口对应的LED接口指示灯和LED状态指示灯。高档集线器从外表上看，与现代路由器或交换式路由器没有多大区别。尤其是现代双速自适应以太网集线器，由于普遍内置有可以实现内部10Mb/s和100Mb/s网段间相互通信的交换模块，使得这类集线器完全可以在以该集线器为节点的网段中，实现各节点之间的通信交换，有时大家也将此类交换式集线器简单地称之为交换机，这些都使得初次使用集线器的用户很难正确地辨别它们。但根据背板接口类型来判别集线器，是一种比较简单的方法。