全面解讀集線器(上)
2019-11-04 23:47:43
供稿：網友
假如我們經常接觸網絡，對作為構建局域網的基礎設備集線器應該不會生疏,但是對于集線器背后各方面的知識，我們又知道多少呢？
一、集線器的定義
集線器（HUB）屬于數據通信系統中的基礎設備，它和雙絞線等傳輸介質一樣，是一種不需任何軟件支持或只需很少治理軟件治理的硬件設備。它被廣泛應用到各種場合。集線器工作在局域網(LAN)環境，像網卡一樣，應用于OSI參考模型第一層，因此又被稱為物理層設備。集線器內部采用了電器互聯，當維護LAN的環境是邏輯總線或環型結構時，完全可以用集線器建立一個物理上的星型或樹型網絡結構。在這方面，集線器所起的作用相當于多端口的中繼器。其實，集線器實際上就是中繼器的一種，其區別僅在于集線器能夠提供更多的端口服務，所以集線器又叫多口中繼器。
普通集線器外部板面結構非常簡單。比如D--Link最簡單的10BASE~T EthernetHub集線器是個長方體，背面有交流電源插座和開關、一個AUI接口和一個BNC接口，正面的大部分位置分布有一行17個RJ--45接口。在正面的右邊還有與每個RJ--45接口對應的LED接口指示燈和LED狀態指示燈。高檔集線器從外表上看，與現代路由器或交換式路由器沒有多大區別。尤其是現代雙速自適應以太網集線器，由于普遍內置有可以實現內部10Mb／s和100Mb／s網段間相互通信的交換模塊，使得這類集線器完全可以在以該集線器為節點的網段中，實現各節點之間的通信交換，有時大家也將此類交換式集線器簡單地稱之為交換機，這些都使得初次使用集線器的用戶很難正確地辨別它們。但根據背板接口類型來判別集線器，是一種比較簡單的方法。
二、 集線器的工作特點
依據IEEE 802．3協議，集線器功能是隨機選出某一端口的設備，并讓它獨占全部帶寬，與集線器的上聯設備(交換機、路由器或服務器等)進行通信。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備，工作中當一個端口接收到數據信號時，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便將該信號進行整形放大，使被衰減的信號再生(恢復)到發送時的狀態，緊接著轉發到其他所有處于工作狀態的端口上。從Hub的工作方式可以看出，它在網絡中只起到信號放大和重發作用，其目的是擴大網絡的傳輸范圍，而不具備信號的定向傳送能力，是—個標準的共享式設備。因此有人稱集線器為“傻Hub”或“啞Hub”。
其次是Hub只與它的上聯設備(如上層Hub、交換機或服務器)進行通信，同層的各端口之間不會直接進行通信，而是通過上聯設備再將信息廣播到所有端口上。由此可見，即使是在同一Hub的不同兩個端口之間進行通信，都必須要經過兩步操作：第一步是將信息上傳到上聯設備；第二步是上聯設備再將該信息廣播到所有端口上。
不過，隨著技術的發展和需求的變化，目前的許多Hub在功能上進行了拓寬，不再受這種工作機制的影響。由Hub組成的網絡是共享式網絡，同時Hub也只能夠在半雙工下工作。
Hub主要用于共享網絡的組建，是解決從服務器直接到桌面最經濟的方案。在交換式網絡中，Hub直接與交換機相連，將交換機端口的數據送到桌面。使用Hub組網靈活，它處于網絡的一個星型結點，對結點相連的工作站進行集中治理，不讓出問題的工作站影響整個網絡的正常運行，并且用戶的加入和退出也很自由。
三、集線器分類
集線器有很多種類型。
1．按結構和功能分類
按結構和功能分類，集線器可分為未治理的集線器、堆疊式集線器和底盤集線器三類。
(1)未治理的集線器
最簡單的集線器通過以太網總線提供中心網絡連接，以星形的形式連接起來。這稱之為未治理的集線器，只用于很小型的至多12個節點的網絡中(在少數情況下，可以更多一些)。未治理的集線器沒有治理軟件或協議來提供網絡治理功能，這種集線器可以是無源的，也可以是有源的，有源集線器使用得更多。
(2)堆疊式集線器
堆疊式集線器是稍微復雜一些的集線器。堆疊式集線器最顯著的特征是8個轉發器可以直接彼此相連。這樣只需簡單地添加集線器并將其連接到已經安裝的集線器上就可以擴展網絡，這種方法不僅成本低，而且簡單易行。
(3)底盤集線器
底盤集線器是一種模塊化的設備，在其底板電路板上可以插入多種類型的模塊。有些集線器帶有冗余的底板和電源。同時，有些模塊答應用戶不必關閉整個集線器便可替換那些失效的模塊。集線器的底板給插入模塊預備了多條總線，這些插入模塊可以適應不同的段，如以太網、快速以太網、光纖分布式數據接口(Fiber Distributed Data Interface，FDDl)和異步傳輸模式(Asynchronous Transfer Mode，ATM)中。有些集線器還包含有網橋、路由器或交換模塊。有源的底盤集線器還可能會有重定時的模塊，用來與放大的數據信號關聯。
2．按局域網的類型分類
從局域網角度來區分，集線器可分為五種不同類型。
(1)單中繼網段集線器
最簡單的集線器，是一類用于最簡單的中繼式LAN網段的集線器，與堆疊式以太網集線器或令牌環網多站訪問部件(MAU)等類似。
(2)多網段集線器
從單中繼網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段。其主要優點是可以將用戶分布于多個中繼網段上，以減少每個網段的信息流量負載，網段之間的信息流量一般要求獨立的網橋或路由器。
(3)端口交換式集線器
該集成器是在多網段集線器基礎上，將用戶端口和多個背板網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段上。端口交換式集線器的主要優點是，可實現移動、增加和修改的自動化特點。
(4)網絡互聯集線器
端口交換式集線器注重端口交換，而網絡互聯集線器在背板的多個網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橋、路由器或LAN交換機來完成。目前，這類集線器通常都采用機箱形式。 (5)交換式集線器
目前，集線器和交換機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代替傳統的共享介質中繼網段。此類產品已經上市，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。應該指出，這類集線器和交換機之間的特性幾乎沒有區別。
