網絡設備篇——集線器Hub

網絡設備篇——集線器Hub

● 什麼是集線器?●

網絡設備篇——集線器Hub

集線器(HUB)是計算機網絡中連接多個計算機或其他設備的連接設備,是對網絡進行集中管理的最小單元。

英文Hub就是中心的意思,像樹的主幹一樣,它是各分支的匯集點。HUB是一個共享設備,主要提供信號放大和中轉的功能,它把一個端口接收的所有信號向所有端口分發出去。

一些集線器在分發之前將弱信號加強後重新發出,一些集線器則排列信號的時序以提供所有端口間的同步數據通信。

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集線器工作原理



集線器工作於OSI/RM參考模型的物理層和數據鏈路層的MAC(介質訪問控制)子層。物理層定義了電氣信號、符號、線的狀態和時鐘要求,數據編碼和數據傳輸用的連接器。

集線器只對信號進行整形、放大後再重發,不進行編碼,所以是物理層的設備。10M集線器在物理層有4個標準接口可用,那就是:10BASE-5、10BASE-2、10BASE-T、10BASE-F。10M集線器的10BASE-5(AUI)端口用來連接層1和層2 。

集線器採用了CSMA/CD(載波幀聽多路訪問/衝突檢測)協議,CSMA/CD為MAC層協議,所以集線器也含有數據鏈路層的內容。10M集線器作為一種特殊的多端口中繼器,它在連網中繼擴展中要遵循5-4-3規則,即:一個網段最多隻能分5個子網段;一個網段最多隻能有4箇中繼器;一個網段最多隻能有三個子網段含有PC。

集線器的工作過程是非常簡單的:首先是節點發信號到線路,集線器接收該信號,因信號在電纜傳輸中有衰減,集線器接收信號後將衰減的信號整形放大,最後集線器將放大的信號廣播轉發給其他所有端口。

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集線器分類


按照對輸入信號處理方式分類

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無源HUB:它是品質最差的一種,不對信號做任何的處理,對介質的傳輸距離沒有擴展,並且對信號有一定的影響。連接在這種HUB上的每臺計算機,都能收到來自同一HUB上所有其它電腦發出的信號;

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有源HUB:有源HUB與無源HUB的區別就在於它能將信號放大或再生,這樣它就延長了兩臺主機間的有效傳輸距離;

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智能HUB:智能HUB除具備有源HUB所有的功能外,還有網絡管理及路由功能。在智能HUB網絡中,不是每臺機器都能收到信號,只有與信號目的地址相同的地址端口計算機才能收到。有些智能HUB可自行選擇最佳路徑,這就對網絡有很好的管理;

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其他:按其它方法還有很多種類,如10M、100M、10/100M自適應HUB等等。


按結構和功能分類

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未管理的集線器:最簡單的集線器通過以太網總線提供中央網絡連接,以星形的形式連接起來。這稱之為未管理的集線器,只用於很小型的至多12個節點的網絡中(在少數情況下,可以更多一些)。未管理的集線器沒有管理軟件或協議來提供網絡管理功能,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;

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堆疊式集線器:堆疊式集線器是稍微複雜一些的集線器。堆疊式集線器最顯著的特徵是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並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;

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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,有些集線器帶有冗餘的底板和電源。同時,有些模塊允許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準備了多條總線,這些插入模塊可以適應不同的段,如以太網、快速以太網、光纖分佈式數據接口(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。


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集線器作用


每個雙絞線接口只與一個工作站 (網卡)相連 ,信號點對點傳輸。

每一個站是用它自己專用的傳輸介質連接到集線器的,各節點間不再只有一個傳輸通道,各節點發回來的信號通過集線器集中,集線器再把信號整形、放大後發送到所有節點上,這樣在上行通道上不再出現碰撞現象。

當某一端口接收到信號時,HUB將其整形再生並廣播到其他每個端口,將數據包而非數據發送到目的節點。

集線器不具備交換機所具有的MAC地址表,所以它發送數據時都是沒有針對性的,而是採用廣播方式發送。也就是說,當它要向某節點發送數據時,不是直接把數據發送到目的節點,而是把數據包發送到與集線器相連的所有節點。

HUB本身可自動檢測信號碰撞 ,當碰撞發生時立即發出阻塞 (jam)信號通知其他端口。

當集線器將從其內部端口檢測到碰撞時,產生碰撞強化信號(jam)向集線器所連接的目標端口進行傳送。這時所有數據都不能發送成功,形成網絡“大塞車”。

某一端口的傳輸線或網卡發生故障時 ,HUB自動隔離該端口 ,使其不影響其他端口的正常工作。

當網絡形成“大塞車”的時候,影響了網卡的正常使用,集線器就會自動隔離出現故障的端口,而保障其他的目標端口能正常運行。


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