《網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)學習之八》了解集線器

1、網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)學習之八了解集線器一、集線器基礎(chǔ)集線器的英文名稱就是我們通常見到的 HUB ，英文 HUB是 中心 意思，集線器的主要功能是對接收到的信號進行再生整形放大，以擴大網(wǎng)絡(luò)的傳輸距離，同時把所有節(jié)點集中在以它為中心的節(jié)點上。它工作于OSI 參考模型第二層，即 數(shù)據(jù)鏈路層 。集線器是中繼器的一種，其區(qū)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。集線器主要以優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)布線結(jié)構(gòu)，簡化網(wǎng)絡(luò)管理為目標而設(shè)計的。集線器（ HUB ）是對網(wǎng)絡(luò)進行集中管理的最小單元，像樹的主干一樣，它是各分枝的匯集點。常見到的集線器基本結(jié)構(gòu)其外部結(jié)構(gòu)比較簡單。以集線器為節(jié)點中心的優(yōu)點是：當網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中某條線

2、路或某節(jié)點出現(xiàn)故障時，不會影響網(wǎng)上其他節(jié)點的正常工作，這就是集線器剛推出時與傳統(tǒng)的總線網(wǎng)絡(luò)的的區(qū)別和優(yōu)點，因為它提供了多通道通信，大大提高了網(wǎng)絡(luò)通信速度。然而隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，集線器的缺點越來越突出，后來發(fā)起來的一種技術(shù)更先進的數(shù)據(jù)交換設(shè)備- 交換機逐漸取代了部分集線器的高端應用。集線器的主要不足體現(xiàn)在如下幾個方面：（ 1 ）用戶帶寬共享，帶寬受限。集線器的每個端口并沒有獨立的帶寬，而是所有端口共享總的背板帶寬，用戶端口帶寬較窄，且隨著集線器所接用戶的增多，用戶的平均帶寬不斷減少，不能滿足當今許多對網(wǎng)絡(luò)帶寬有嚴格要求的網(wǎng)絡(luò)應用，如多媒體、流媒體應用等環(huán)境。（ 2 ）廣播方式，易造成網(wǎng)絡(luò)風暴。

3、集線器是一個共享設(shè)備，它的主要功能只是一個信號放大和中轉(zhuǎn)的設(shè)備，不具備自動尋址能力，即不具備交換作用，所有傳到集線器的數(shù)據(jù)均被廣播到與之相連的各個端口，容易形成網(wǎng)絡(luò)風暴，造成網(wǎng)絡(luò)堵塞。（ 3 ）非雙工傳輸，網(wǎng)絡(luò)通信效率低。集線器的同一時刻每一個端口只能進行一個方向的數(shù)據(jù)通信，而不能像交換機那樣進行雙向雙工傳輸，網(wǎng)絡(luò)執(zhí)行效率低，不能滿足較大型網(wǎng)絡(luò)通信需求。正因如此，盡管集線器技術(shù)也在不斷改進，但實質(zhì)上就是加入了一些交換機技術(shù)，目前集線器與交換機的區(qū)別越來越模糊了。隨著交換機價格的不斷下降，僅有的價格優(yōu)勢已不再明顯，集線器的市場越來越小，處于淘汰的邊緣。盡管如此，集線器對于家庭或者小型企業(yè)來說，在

4、經(jīng)濟上還是有一點誘惑力的，特別是家庭幾臺機的網(wǎng)絡(luò)中。本教程也將花兩篇的篇幅來介紹集線器的主要方面，包括利用它如何組建小型企業(yè)局域網(wǎng)。本篇主要介紹其基礎(chǔ)知識及選購方面，在下一篇將介紹集線器在小型網(wǎng)絡(luò)組建中的作用及安裝、配置方法。二、集線器的分類集線器也像網(wǎng)卡一樣是伴隨著網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)生而產(chǎn)生的，它的產(chǎn)生早于交換機，更早于后面將要介紹的路由器等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，所以它屬于一種傳統(tǒng)的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。集線器技術(shù)發(fā)展至今，也經(jīng)歷了許多不同主流應用的歷史發(fā)展時期，所以集線器產(chǎn)品也有許多不同類型。下面我們就對目前主流的集線器產(chǎn)品分類方法作一下綜述。、按端口數(shù)量來分這是最基本的分類標準之一。我們常聽說要買一個16 口或24

5、口集線器，這16 口、 24 口指的就是集線器的端口數(shù)。如果按照集線器能提供的端口數(shù)來分的話，目前主流集線器主要有8 口、 16口和 24 口等大類，但也有少數(shù)品牌提供非標準端口數(shù)，如 4 口和 12口的，還有的有5 口、 9 口、 18 口的集線器產(chǎn)品，這主要是想滿足部分對端口數(shù)要求過嚴、資金投入比較謹慎的用戶需求。這端口的意思相信大家都有所了解，它其實就是所連節(jié)點的數(shù)量。如果連接的是工作站，那它就是能連接工作站的數(shù)量，不過在這里要注意如果集線器沒有提供 UPLink 端口的話，如果要與服務器和工作站相連時，所連接的工作站數(shù)量是N 1 個，這 N 就是端口數(shù)，因為有一個端口要用于服務器與集線

6、器的連接。當然在中型以上的網(wǎng)絡(luò)中多數(shù)是使用帶UPLink 端口的集線器，那如果真是只連接工作站時就最多可連接N個工作站了， 因為服務器與集線器的連接是通過UPLink 端口進行連接的。、 按帶寬劃分集線器也有帶寬之分，如果按照集線器所支持的帶寬不同，我們通常可分為 10Mbps 、 100Mbps 、 10 100Mbps 三種，基本上與網(wǎng)卡一樣（網(wǎng)卡還有1000Mbps 的，但 1000Mbps 以上帶寬的一般都由交換機來提供） 。 在這里要事先明白的一點就是這里所指的帶寬是指整個集線器所能提供的總帶寬， 而非每個端口所能提供的帶寬。在集線器中所有端口都是共享集線器的背板帶寬的，也就是說如果

7、集線器帶寬為 10Mbps ， 總共有 16 個端口， 16 個端口同時使用時則每個端口的帶寬只有10 16Mbps 。 當然所連接的節(jié)點數(shù)越少， 每個端口所分得的帶寬就會越寬。這一點它與交換機是有根本區(qū)別的，也是它之所以被交換機取而代之的一個重要原因之一，關(guān)于它們之間的區(qū)別當然遠不止這些，我將會在后面介紹交換機時詳細講到，在此就不作多講。（ 1 ） 10Mbps 帶寬型這種集線器是屬于低檔集線器產(chǎn)品，這種類型的集線器原來在同軸電纜接口總線型網(wǎng)絡(luò)中應用較多。不過現(xiàn)在隨著雙絞線以太網(wǎng)應用的普及， 10Mbps 的集線器也都普遍采用雙絞線的 RJ 45 端口，只不過為了方便與原來的同軸電纜網(wǎng)絡(luò)相連

8、， 有的 10Mbps 集線器還提供了BNC （細同軸電纜接口）或AUI （粗同軸電纜接口） ，盡管如此，這種帶寬的集線器還是比較少見，通常端口在8 口之內(nèi)。100Mbps 帶寬型這種集線器在目前來說是比較先進的一種集線器了，這種集線器一般用于中型網(wǎng)絡(luò)。這種網(wǎng)絡(luò)傳輸量較大，但要求上聯(lián)設(shè)備支持IEEE802.3U （快速以太網(wǎng)協(xié)議） ，在實際中應用較多。下圖 6 中所示的是三款 100Mbps 帶寬集線器，左邊圖示也是我們常見的集線器，而右邊的也是兩款用于工業(yè)控制上的 100Mbps 集線器。目前這種集線器一般用于傳統(tǒng)的小型網(wǎng)絡(luò)中，或用于中、大型網(wǎng)絡(luò)中的一個傳輸?shù)膬?nèi)容不涉及語音、圖像、傳輸量相對

9、較小的網(wǎng)段中， 如企、 事業(yè)局域網(wǎng)絡(luò)中有些用戶是主要從事文字和表格處理的，或應用于 DOS 平臺下， 這些用戶就可用單一臺 10Mbps 來集中管理。10Mbps 100Mbps 自適應型與網(wǎng)卡一樣，這種帶寬類型的集線器是目前應用最為廣泛的一種， 它克服以單純10Mbps 或者 100Mbps 帶寬集線器兼容性不良的缺點。它既能照顧到老設(shè)備的應用，又能與目前主流新技術(shù)設(shè)備保持高性能連接。在切換方式上，這種雙速集線器目前有手動和自動切換 10 100Mbps 帶寬的兩種方式，手動切換為每集線器10100Mbps 轉(zhuǎn)換，自動切換方式只是對端口帶寬進行自動切換。圖 7為兩款 10Mbps 100Mb

10、ps 自動適應的集線器產(chǎn)品圖。3 。 按照配置的形式分集線器因為是最基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，也是網(wǎng)絡(luò)集中管理的最基本單元，它同時是幾乎不需要什么軟件來支持，配置起來非常簡單、方便，一般情況下只需要把節(jié)點連接好，插上電源，開啟各節(jié)點即可完成連接過程的配置。如果我們按整個集線器的配置來分，一般可分為獨立型集線器、模塊化集線器和堆疊式集線器三種。這種類型的集線器在低端應用是最多的，也是最常見的。獨立型集線器是帶有許多端口的單個盒子式的產(chǎn)品，獨立型集線器之間多數(shù)是可以用一段10Base 5 同軸電纜把它們連接在一起， 以實現(xiàn)擴展級聯(lián)，這主要應用于總線型網(wǎng)絡(luò)中，當然也可以用雙絞線通過普通端口實現(xiàn)級連，但要注意所

11、采用的網(wǎng)線跳線方式不一樣，在后面網(wǎng)絡(luò)組建中會具體介紹。獨立型HUB 具有低價格、容易查找故障、網(wǎng)絡(luò)管理方便等優(yōu)點，在小型的局域網(wǎng)中廣泛使用。但這類HUB 的工作性能比較差，尤其是在速度上缺乏優(yōu)勢。2 ）模塊化集線器模塊化集線器一般都配有機架，帶有多個卡槽，每個槽可放一塊通信卡，每個卡的作用就相當于一個獨立型集線器，多塊卡通過安裝在機架上的通信底板進行互連并進行相互間的通信。現(xiàn)在常使用的模塊化HUB 一般具有414個插梢。模塊化集線器各個端口都有專用的帶寬，只在各個網(wǎng)段內(nèi)共享帶寬，網(wǎng)段之間采用交換技術(shù)，從而減少沖突， 提高通信效率， 因此又稱為端口交換機模塊化 HUB 。 其實這類 HUB 已經(jīng)

12、采用交換機的部分技術(shù)，已不是單純意義上的 HUB了，它在較大的網(wǎng)絡(luò)中便于實施對用戶的集中管理，在較大型網(wǎng)絡(luò)中得到了廣泛應用。3 ）堆疊式集線器堆疊式集線器可以將多個集線器堆疊 使用，當它們連接在一起時，其作用就像一個模塊化集線器一樣，堆疊在一起集線器可以當作一個單元設(shè)備來進行管理。一般情況下，當有多個HUB 堆疊時，其中存在一個可管理HUB ，利用可管理HUB 可對此可堆疊式 HUB中的其他 獨立型 HUB 進行管理。可堆疊式HUB 可非常方便地實現(xiàn)對網(wǎng)絡(luò)的擴充，是新建網(wǎng)絡(luò)時最為理想的選擇。4 。 按照管理的方式分如果按集線器對數(shù)據(jù)信號的管理方式來分， 集線器又可分為：切換式、共享式和可堆疊共

13、享式三種。1 ）切換式集線器這種集線器可以使10Mbps 和 100Mbps 的站點用于同一網(wǎng)段中。一個切換式集線器重新生成每一個信號并在發(fā)送前過濾每一個包，而且只將其發(fā)送到目的地址，這就與交換技術(shù)類似了，也就是通常我們所說的智能集線器。2 ）共享式集線器這種集線器提供了所有連接點的站點間共享一個頻寬。共享式集線器不過濾或重新生成信號，所有與之相連的站點必須以同一速度工作 （ 10Mbps 或 100Mbps ） ，這是最常見的一類集線器。 目前絕大多數(shù)集線器都是這種共享式集線器，也就是說連接在集線器上的所有節(jié)點都一起共享集線器的整個帶寬。3 ）可堆疊共享式集線器這是一種新型的集線器，它可將多

14、個堆放在一起，通過特定端口互連在一起，所以也可以看作是局域網(wǎng)中的一個大集線器。當 5個 12 口的集線器級連在一起時， 可以看作是1 個 60 口的集線器。 其中一臺集線器作為主工作集線器， 并帶有 SNMP 網(wǎng)管代理， 其它集線器則由主工作集線器代為執(zhí)行網(wǎng)管任務。 當堆疊式集線器進行堆疊時，集線器的 ID 自上而下設(shè)置為 1、 2、 3。，有些集線器是通過DIP 開關(guān)的方式設(shè)置， 有些集線器是自動設(shè)置的。 這類集線器其實就是我們在上面按配置形式來分的堆疊式集線器這里的 可堆疊 的意思就是它可以與其它可堆疊集線器堆疊連接，通過堆疊后，幾臺級聯(lián)在一起的集線器就可當作一臺集線器來管理了，集線器總的

15、帶寬就是用于管理的那臺集線器帶寬，這樣連接在一起的集線器上的每一個節(jié)點所具有的帶寬就是帶寬除以所連接的節(jié)點總數(shù)。但要注意的是，不是堆疊的層數(shù)越多越好，實際上，堆疊的層次的越多，相應連接的節(jié)點也就越多，這樣也每個節(jié)點所分得的帶寬就越窄，速度越慢。一般情況下是兩層堆疊，當然也有一些較好的品牌可以做到 4 層或 5 層堆疊。實際它是由 4 款具有不同端口數(shù)、不同帶寬的可堆疊共享集線器連接在一起的。在此順便講一個與堆疊類似的集線器技術(shù)- 級聯(lián)，級聯(lián)與上面所講的堆疊不是同一概念。級聯(lián)是通過集線器的某個端口與其它集線器相連的，而堆疊是通過集線器的背板連接起來的。雖然級聯(lián)和堆疊都可以實現(xiàn)端口數(shù)量的擴充，但是

16、級聯(lián)后每臺集線器或交換機在邏輯上仍是多個被網(wǎng)管的設(shè)備，而堆疊后的數(shù)臺集線器或交換機在邏輯上是一個被網(wǎng)管的設(shè)備。5、從是否可進行網(wǎng)絡(luò)管理來分按照集線器是否可被網(wǎng)絡(luò)管理分，有不可通過網(wǎng)絡(luò)進行管理不可網(wǎng)管型集線器和可通過網(wǎng)絡(luò)進行管理的 可網(wǎng)管型集線器 兩 種。（ 1 ）不可網(wǎng)管型集線器這類集線器也稱為傻瓜集線器，是指既無需進行配置，也不能進行網(wǎng)絡(luò)管理和監(jiān)測的集線器。該類集線器屬于低端產(chǎn)品，通常只被用于小型網(wǎng)絡(luò)，這類產(chǎn)品比較常見，就是集線器只要插上電，連上網(wǎng)線就可以正常工作。這類集線器雖然安裝使用方便，但功能較弱，不能滿足特定的網(wǎng)絡(luò)需求。（ 2 ）可網(wǎng)管型集線器這類集線器也稱為智能集線器， 可通過 S

17、NMP 協(xié)議 （ SimpleNetwork Management Protocol ，簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議）對集線器進行簡單管理的集線器，這種管理大多是通過增加網(wǎng)管模塊來實現(xiàn)的。實現(xiàn)網(wǎng)管的用途是用于網(wǎng)絡(luò)分段，從而縮小廣播域，減少沖突提高數(shù)據(jù)傳輸效率。 另外， 通過網(wǎng)絡(luò)管理可以在遠程監(jiān)測集線器的工作狀態(tài)，并根據(jù)需要對網(wǎng)絡(luò)傳輸進行必要的控制。需要指出的是，盡管同是對SNMP 提供支持，但不同廠商的模塊是不能混用的，甚至同一廠商的不同產(chǎn)品的模塊也不同。下圖 13 所示是一款D Link 可網(wǎng)管集線器產(chǎn)品示意圖?？删W(wǎng)管集線器在外觀上都有一個共同的特點，即在集線器前面板或后面板都提供一個Console 端

18、口。雖然Console 端口的接口類型因不同品牌或型號的集線器的可能不同，有的為 DB9 串行口，如圖 14 左圖所示； 有的為 RJ 45 端口。 但共同的一點就是在該端口都標注有 Console 字樣，我們只需要找到這樣標有這個字樣的端口即是。以上介紹的是幾種常見的集線器分類標準，其實還有許多分類方法，如按集線器的應用領(lǐng)域、工作方式、外形結(jié)構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)接口類型等， 但本篇主要介紹的是雙絞線以太網(wǎng)集線器的幾種主流分類標準。三、集線器的選購集線器雖然屬于基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備產(chǎn)品，基本上不需要另外的軟件來支持，真正達到即插即用。但在選擇集線器也需要考慮實際網(wǎng)絡(luò)需求的方方面面，下面我們就對集線器的選購注意方面

19、作一下詳細的分析。1 。 帶寬的選擇目前主流的集線器帶寬主要有三種 10Mbps 、 10Mbps 100Mbps 自適應型和 100Mbps 三種，這三種不同帶寬的集線器在價格上也有較大區(qū)別（要知道便宜的集線器只有幾十元，而貴的集線器也在千元以上） ， 所以在選擇上也應盡量做到物盡所用， 也要充分考慮到網(wǎng)絡(luò)今后一定時期的可持續(xù)發(fā)展性。集線器帶寬的選擇，充分考慮以下幾點：（ 1 ）強烈建議不要選擇純 10Mbps 帶寬的集線器，目前這類只提供 10Mbps 帶寬的集線器市面上也很少見。（2）如果集線器的上連設(shè)備帶寬支持IEEE802.3U （允許跑100Mbps ） ，并且經(jīng)濟條件允許的話選擇

20、 100Mbps 帶寬的集線器，因為這樣可以更好地利用現(xiàn)有設(shè)備的帶寬性能，也可保持網(wǎng)絡(luò)的可持續(xù)發(fā)展性。（ 3 ）如果您單位對網(wǎng)絡(luò)帶寬需求比較高，而原來在網(wǎng)絡(luò)中存在許多較低檔的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，這時為了充分利用、保護原來的設(shè)備投資，您就選擇10Mbps 100Mbps 帶寬自適應的集線器了。大因為這種集線器能自動識別所連網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的帶寬需求， 自動選擇 10Mbps或 100Mbps 帶寬，這樣既可以保護到原來較低檔次設(shè)備（如有的工作上的網(wǎng)卡是10Mbps 的） ，而另一方面又可與較高檔次的設(shè)備（如100Mbps 網(wǎng)卡）保持高性能連接，充分發(fā)揮高檔次設(shè)備的帶寬優(yōu)勢。目前這種集線器是市場主流，得到了普遍認同

21、。（4）雖然純 100M 的 HUB 給桌面提供了 100M 的傳輸速度， 但當網(wǎng)絡(luò)升級到 100M 后， 原來眾多的 10M 設(shè)備將無法再使用，所以在選擇集線器方面一定要選擇具有10M 100M 自適應的集線器，一則是因為你的整個網(wǎng)絡(luò)中或許還有一些網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（如網(wǎng)卡）不完全支持 100M 的帶寬， 如果只選擇100M 的很可能造成網(wǎng)絡(luò)無法正常連通和運作，除非你確信你的整絡(luò)中都是支持100M 帶寬的。2、端口的選擇集線器作為一個特殊的中繼器，它的特點就是能提供多個端口，所以在端口的選擇上我們也需要充分考慮網(wǎng)絡(luò)的實際需要及發(fā)展需求。通過上面的學習我們知道集線器可以通過兩種方式來獲得端口的擴展，一種

22、是通過集線器的堆疊，另一種是通過集線器的級聯(lián)，這兩種方法的主要應用環(huán)境有所側(cè)重。（ 1 ）在端口的選擇上我們還應充分考慮到網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，如果僅局限于當前的網(wǎng)絡(luò)規(guī)模，很可能會造成網(wǎng)絡(luò)設(shè)備投資的浪費。假如您現(xiàn)在僅有5 臺工作站要集聯(lián)，但您公司在電腦方面的應用比較頻繁，所以很可能在不久的將來您公司的工作站會大量增加，這時您如果僅從當前網(wǎng)絡(luò)規(guī)模來購買集線器等設(shè)備，只購買了一個8 端口的集線器，那在不久的將來這個集線器很可能成為 雞肋 ，到那時肯定會造成一部分設(shè)備投資浪費。（ 2）由于聯(lián)在集線器上的所有節(jié)點均爭用同一個上行總線，處于同一沖突域內(nèi)，所以在集線器內(nèi)所連接節(jié)點數(shù)目太多，造成沖突也就可能會過于頻繁

23、。如果您的集線器在帶寬上不是很寬裕的話，很可能造成工作站經(jīng)常死機、網(wǎng)絡(luò)速度過慢等不良現(xiàn)象的發(fā)生。所以如果您所購買的集線器應用的網(wǎng)段數(shù)據(jù)傳輸量較大，而您又不想花高價錢買交換機， 那就要注意您的集線器別端口太多 （以 16 口以下為好） 。3、網(wǎng)管功能選擇根據(jù)對 HUB 管理方式的不同我們可分為 Damp Hub （亞集線器）和 Intelligent Hub （智能集線器）兩種。 Intelligent Hub （智能集線器）改進了普通HUB 的缺點，增加了網(wǎng)絡(luò)的交換功能，具有網(wǎng)絡(luò)管理和自動檢測網(wǎng)絡(luò)端口速度的能力 （類似于交換機） 。 而 DampHub （亞集線器）只起到簡單的信號放大和再生的

24、作用，無法對網(wǎng)絡(luò)性能進行優(yōu)化。 早期大多數(shù)共享式 10Mbps HUB 一般為非智能型的，而現(xiàn)在流行的 100Mbps HUB 和 10100Mbps 自適應 HUB 多為智能型的。智能型的集線器雖然它比較貴，但是比較起同類的交換機來說它劉便宜許多，所以智能型的集線器在目前來說它是應用的主流，正因為是主流，所以也應是我們選擇的方向。但是我們又來看看非智能型的亞集線器，它的價格比起智能型的又要便宜許多，所以選擇上不應只看技術(shù)不看實際需求，并不能一概而論的。在國內(nèi)來說目前在小型企業(yè)中，局域網(wǎng)發(fā)展非常之快，而這類企業(yè)一般來說網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸量不是很繁重，網(wǎng)絡(luò)規(guī)模較?。ㄒ话阍?0 臺之內(nèi)） ，對于一般小型企業(yè)來說選擇智能型的集線器就顯得有點投資浪費了。對于較大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)當然首選智能型集線器了，這不僅是網(wǎng)絡(luò)本身的實際需求，同時也是網(wǎng)絡(luò)管理的需求。現(xiàn)在有的智能型集線器提供了網(wǎng)絡(luò)管理功能，通過，網(wǎng)絡(luò)管理軟件可以實現(xiàn)對集線器端口的有效管理，監(jiān)控各端口的使用狀況，同時也可對集線器的使用狀況進行監(jiān)視， 及時發(fā)現(xiàn)和排除故障。