集线器(Hub)

编辑: 来源: 日期:2008-02-03 我要投稿 家园

一、概述
　　
　　
　　正如其名字所暗示的，Hub就是活动的中心。用网络术语来说，Hub或Concentrator，是基于星形拓扑的接线点。Arcnet、10Base-T、10Base-F及许多其它专用网络都依靠集线器来连接各段电缆及把数据分发到各个网段。集线器的基本功能是信息分发，它把一个端口接收的所有信号向所有端口分发出去。一些集线器在分发之前将弱信号重新生成，一些集线器整理信号的时序以提供所有端口间的同步数据通信。具有多个10Base-F接口的集线器就象是使用镜子来把光线分到各个端口。
　　
　　图1是基本的10Base-2网络，注意机器间连接的方式和数据在源设备和目的设备间的各个设备的处理及传递。
　　　

　　图2是与图1相同的网络，不过是10Base-T，可以看到拓扑的不同和集线器是如何嵌到此网中。
　　　

　　在10Base-T网络中，所有设备需要用非屏蔽双绞线连接到一个或多个集线器，集线器应该有多个端口甚至多种类型的端口。有时需要把多个集线器连接起来，这时，你可能想用高速端口来建立网络的主干，各集线器与服务器应直接连到高速主干上。因为多数LAN的主要通信是在工作站和主服务器之间的，主干对网络的整体性能意义重大。
　　
　　图3是个较复杂的10Base-T网络示意图，注意主干是怎样连接多个集线器和服务器的。主干应该是高速连接，如快速以太网或FDDI等。
　　

　　令牌环网中也有可以称作集线器的设备，MSAU(Multi-Station Access Unit)就可以看作一种集线器，因为它的功能与以太网的集线器很类似，但是MSAU把包串行地路由到各个设备，不象以太网集线器是并行的。为了不发生混淆，令牌环网MSAU不作为集线器讨论。
　　
　　　
　　
　　二、谁需要集线器？
　　
　　
　　判断你的局域网是否需要集线器的方法很简单：如果你想建立星形网络且有不少于两台主机，那么就需要集线器。这个规则只有一个例外，那就是只有两台主机的10Base-T网络，可以直接将之相连，但是需要一条特殊发送端与接收端交叉连接的线缆，这种线缆很普通，如果你实在找不到，也可以自己做一个，很容易也很便宜，所需物品为一小段双绞线、两个RJ-45接头和工具，按照下表连接就是了。
　　RJ-45接头1 　　　　　　　RJ-45接头2
　　------------　　　　　 ------------
　　针号　功能　　　　　　　针号功能
　　
　　1　　发送 +　　 <- ->　　 3　接收 +
　　2　　发送 -　　 <- ->　　 6　接收 -
　　3　　接收 +　　 <- ->　　 1　发送 +
　　6　　接收 -　　 <- ->　　 2　发送 -
　　
　　
　　
　　三、集线器的类型
　　
　　
　　我们知道，集线器在星形拓扑的网络中起着重要作用。集线器有多种，各个种类具有特定的功能、提供不同等级的服务。下面讲讲多数集线器的一些标准特性和被动、主动、智能集线器的区别以及一些高性能集线器的附加特性。
　　
　　1、基本规范
　　
　　
　　所有的集线器根据可连接的线缆类型都有一些基本特性。集线器可以给网络提供除接口之外的附加服务，但也必须遵从IEEE对介质的规定。
　　
　　多数集线器主要的连接是RJ-45插座，这是基于双绞线的多种以太网的标准接头类型，从10Base-T到100Base-T，局域网中的工作站、打印机等设备通常是以某种双绞线连接到集线器的，其两端为RJ-45连接头。
　　
　　注：RJ-45头看起来有点象电话线的接头，不过稍微宽点。它主要用于以太网，但也可用于令牌环网。
　　
　　每种线缆到集线器的长度由使用的介质决定（见下表）。
　　
　　以太网类型　　　　　距离
　　---------　　　　--------
　　10Base-2　　　　　185米
　　10Base-5　　　　　500米
　　10Base-T　　　　　100米
　　10Base-F　　　　　2公里
　　10broad-36　　　　3,600米
　　
　　
　　上述是以太网规范的最大长度，其中多数可以用中继器(repeater)来延长。当然还有其他的要求。
　　
　　集线器是电子设备，因此需要电源，多数集线器还有指示多种状态的LED指示灯，常见的两种指示灯是电源和端口状态指示灯，有的集线器还有监视端口通信状态和冲突的指示灯。
　　
　　2、被动集线器
　　
　　顾名思义，被动集线器是相对静止的。它们没有专门的动作来提高网络性能，也不能帮你检测硬件错误或性能瓶颈，它们只是简单地从一个端口接收数据并通过所有端口分发，这是集线器可以做的最简单的事情。被动集线器是星形拓扑以太网的入门级设备。
　　
　　被动集线器通常有一个10Base-2端口和一些RJ-45接头。我们知道，10Base-5是使用粗缆的以太网，这个10Base-2接头可以用于连接主干。有些集线器还有可连到收发器的AUI端口以建立主干。
　　
　　3、主动集线器
　　
　　主动集线器拥有被动集线器的所有性能，此外还能监视数据。它们是在以太网实现存贮转发技术的重要角色，它们在转发之前检查数据，它们并不区分优先次序，而是纠正损坏的分组并调整时序。
　　
　　如果信号比较弱但仍然可读，主动集线器在转发前将其恢复到较强的状态。这使得一些性能不是特别理想的设备也可正常使用。如果某设备发出的信号不够强，使得被动集线器无法识别，那么主动集线器的信号放大器可以使该设备继续正常使用。此外，主动集线器还可以报知那些设备失效，从而提供了一定的诊断能力。
　　
　　有些线缆可能有电磁干扰使分组不能按正常时序到达集线器，主动集线器可以将转发的分组重新同步。有时数据根本就到不了目的地，主动集线器通过在单个端口重发分组来弥补数据的丢失。主动集线器可以调整时序以适应较慢的、错误率较高的连接。当然，这样做会降低连接到该集线器上设备的整体网络速度，但是，有时这比丢失数据要好。此外时序调整实际上可以减少局域网中的冲突次数，数据不需要重复广播，局域网就可以传输新的数据。
　　
　　主动集线器提供一定的优化性能和一些诊断能力，它们比简单的被动集线器贵，可以配以多个、多种端口。
　　
　　4、智能集线器
　　
　　智能集线器比前两种提供更多的好处，可以使用户更有效地共享资源。其技术近些年才出现，很多地方还没有机会享受到它的好处。除了主动集线器的特性外，智能集线器提供了集中管理功能。如果连接到智能集线器上的设备出了问题，你可以很容易的识别、诊断和修补。这是极大的提高，在一个大型网络里，如果没有集中的管理工具，那么你常常需要一个一个线盒地跑，寻找出问题的设备。
　　
　　智能集线器的另一个出色的特性是可以为不同设备提供灵活的传输速率。除了上连到高速主干的端口外，智能集线器还支持到桌面的10、16和100Mbps的速率，即以太网、令牌环和FDDI。
　　
　　5、高级特性
　　
　　高端集线器还提供其它一些特性，如冗余交流电源、内置直流电源、冗余风扇，还有线缆连接的自动中断、模块的热插拔、自动调整10Base-T接头的极性，再如冗余配置存贮、冗余时钟，有些集线器还集成了路由和桥接功能。

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