第7章集线器.ppt

1、第7章 集线器,7.1 集线器在网络中的作用 7.2 集线器的工作原理 7.3 集线器的分类 7.4 集线器的安装与使用 7.5 集线器的选购 7.6 集线器应用技术资料,7.1 集线器在网络中的作用,在1.5节中，我们提到过一个名词中心节点，如图7-1所示。在早期的网络中，中心节点主要就是本章要介绍的集线器，又称HUB，英文“HUB”就是“中心”的意思。集线器也像网卡一样是伴随着网络的产生而产生的，它属于一种传统的基础网络设备，不过随着网络的发展，中心节点已逐渐被交换机所取代。,图7-1 中心节点,从星型拓扑结构的网络中可以看出，集线器在网络中主要起到连接网络中各工作站的作用，是对网络进行集

2、中管理的最小单元，像树的主干一样，它是各分支的汇集点。集线器是以优化网络布线结构，简化网络管理为目标而设计的，是早期网络中解决从服务器到桌面的最佳、最经济的方案。集线器在网络中还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，起到中继器的作用。,7.2 集线器的工作原理,HUB是一个共享设备，其实质就是一个中继器，中继器的主要功能就是对接收到的电信号进行再放大，以扩大网络的传输距离。 网络现象可以用一个形象的现实情形来说明，那就是单车道上同时有两个方向的车驶来，如图7-2所示。,图7-2 单车道车流,集线器除了共享带宽这一不足之处外，还有一个方面在选择集线器时也必须要考虑到，那就是它的广

3、播方式。因为集线器属于纯硬件网络底层设备，基本上不具有“智能记忆”能力，更别说“学习”能力了，另外，它也不具备交换机所具有的MAC地址表，所以它发送数据时是没有针对性的，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7-3所示。,图7-3 广播发送数据方式,这种广播发送数据方式有两方面不足： 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； 由于所有数据包都是同时向所有节点发送，加上前面所介绍的共享带宽方式，就更容易造成网络堵塞现象，从而大大降低了网

4、络的执行效率。,以上是集线器的工作原理，下面以图7-4所示网络为例来讲述两个计算机的通信过程。当计算机PC1要给PC2发送数据时，首先PC1将数据发送到电缆上，当连接PC1计算机的HUB端口接收到数据信号时，由于信号在电缆的传输过程中有衰减现象，所以集线器将该信号重新放大后再发送到所有处于工作状态的端口上，只有与数据中的目的地址相匹配的端口才能接收该数据。,图7-4 星型网络,从集线器的工作原理可以看出，集线器并不是一种非常理想的网络设备，随着网络技术的发展，集线器的缺点越来越突出。集线器的主要不足体现在如下几个方面： (1) 用户带宽共享，带宽受限。 (2) 广播方式易造成网络广播风暴。 (

5、3) 非双工传输，网络通信效率低。,7.3 集线器的分类,7.3.1 按端口数目分类 按端口数目分类是最基本的分类标准之一。按端口数目的不同，主流集线器主要有8口、16口和24口等几种，但也有少数品牌提供非标准端口数，如4口和12口的，还有5口、9口、18口的集线器产品，这主要是为满足部分对端口数要求过严、资金投入比较谨慎的用户的需求。,端口实际上就是集线器上的接口，在集线器上主要有三种接口：RJ-45、Uplink、BNC、AUI，如图7-5所示。RJ-45接口主要连接的是网络中的计算机，按端口分类就是按集线器上RJ-45接口数量分类；Uplink接口就是常说的级联口，级联口的功能主要用来连

6、接另一个HUB；为了与同轴电缆的总线型网络连接，有些老式的HUB还有一个BNC接口和一个AUI接口，BNC接口连接细缆，AUI接口连接粗缆。Uplink、BNC、AUI接口的应用将在后面详细介绍。,图7-5 集线器各种接口,7.3.2 按带宽分类 集线器也有带宽之分，按照集线器所支持的带宽不同，通常可分为10 Mb/s、100 Mb/s、10/100 Mb/s自适应三种，基本上与网卡一样(网卡还有1000 Mb/s的，但1000 Mb/s以上带宽一般都由交换机来提供)。在这里要事先明白的一点就是：这里所指的带宽是指整个集线器所能提供的总带宽，而非每个端口所能提供的带宽。,1. 10 Mb/s带

7、宽型 这类集线器属于低档集线器产品，一般用于传统的小型网络中，10 Mb/s的集线器普遍采用双绞线的RJ-45接口，如图7-6所示。只不过为了方便与原来的同轴电缆网络相连，早期的10 Mb/s集线器大都提供了BNC(细同轴电缆接口)或AUI(粗同轴电缆接口)，随着总线型拓扑结构网络的淘汰，现在常用的集线器一般都不带BNC和AUI接口了。,图7-6 10 Mb/s带宽型HUB,2. 100 Mb/s带宽型 这种集线器在集线器类型中是比较先进的一种设备，一般用于网络传输量较大的中型网络，如图7-7所示。该类型的设备支持IEEE802.3u(快速以太网标准)，是在10 Mb/s带宽满足不了网络的应用

8、需求时开发的。随着交换机的普及，100Mb/s带宽型的集线器已基本看不到了。,图7-7 100 Mb/s带宽型HUB,3. 10/100 Mb/s自适应型 10/100M自适应集线器也叫“双速集线器”，它内置了10M和100M两条内部总线，既可工作在10M速度下，也可以工作在100M速度下。与网卡一样，这种带宽类型的集线器是目前应用较广泛的一种，它克服了单纯10Mb/s或者100Mb/s带宽集线器兼容性不良的缺点，既能照顾到老设备的应用，又能与目前主流新技术设备保持高性能的连接。图7-8所示为两款10/100 Mb/s自适应集线器产品。,图7-8 10/100M自适应集线器,7.3.3 按配置

9、形式分类 1. 独立型集线器 这种类型的集线器在低端应用是最多的，也是最常见的。独立型集线器是带有许多端口的单个盒子式的产品。独立型集线器之间多数可以用同轴电缆把它们连接在一起，以实现扩展级联。这主要应用于总线型网络中，当然也可以用双绞线通过普通端口实现级联，但要注意所采用的网线跳线方式是不一样的(在第6章网线制作一节中已作过具体介绍)。,独立型HUB具有低价格、容易查找故障、网络管理方便等优点，在小型的局域网中已广泛使用。但这类HUB的工作性能比较差，尤其是在速度上缺乏优势。图7-9所示是一款独立型集线器产品。,图7-9 独立型集线器,2. 模块化集线器 模块化集线器一般都配有机架，带有多个

10、卡槽，每个槽可放一块通信卡，每个卡的作用就相当于一个独立型集线器，多块卡通过安装在机架上的通信底板进行互连并进行相互间的通信。现在常使用的模块化HUB一般有414个插槽。模块化集线器各个端口都有专用的带宽，只在各个网段内共享带宽，网段之间采用交换技术，从而减少了冲突，提高了通信效率，因此模块化HUB又称为端口交换机模块化HUB。,其实这类HUB已经采用了交换机的部分技术，已不是单纯意义上的HUB了，它在较大的网络中便于实施对用户的集中管理，在较大型网络中得到了广泛应用。图7-10所示是一款模块化集线器机架及模块插卡，这是工业控制应用上的一款模块集线器产品示意图，不过这种产品已经很难见到。,图7

11、-10 模块化集线器机架及模块插卡,3. 堆叠式集线器 堆叠式集线器可以将多个集线器“堆叠”使用，当它们连接在一起时，其作用就像一个模块化集线器一样，堆叠在一起的集线器可以当作一个单元设备来进行管理。一般情况下，当有多个HUB堆叠时，其中存在一个可管理HUB，利用可管理HUB可对此堆叠式HUB中的其他“独立型HUB”进行管理。堆叠式HUB可非常方便地实现对网络的扩充，是新建网络时最为理想的选择。,图7-11所示是3Com的一款堆叠式集线器产品示意图(注意整个图不是一款集线器产品，而是包括了四款可堆叠集线器，包括两个24口可堆叠式集线器和两个12口可堆叠集线器)，图7-12所示是这四款可堆叠集线

12、器的堆叠连接背板示意图。,图7-11 堆叠式集线器,图7-12 堆叠连接背板示意图,7.3.4 按管理方式分类 1. 切换式集线器 这种集线器可以使10 Mb/s和100 Mb/s的计算机工作于同一网络中，一个切换式集线器重新生成每一个信号并在发送前过滤每一个包，而且只将其发送到目的地址，这就与交换技术类似了，也就是通常人们所说的智能集线器。,2. 共享式集线器 这种集线器提供了所有连接点间共享的最大带宽，共享式集线器不过滤或重新生成信号，所有与之相连的站点必须以同一速度工作(10 Mb/s或100 Mb/s)，这是最常见的一类集线器。目前绝大多数集线器都是这种共享式集线器，也就是说，连接在集

13、线器上的所有节点都一起共享集线器的整个带宽。,3. 可堆叠共享式集线器 这是一种新型的集线器，它可将多个HUB堆放在一起，通过特定端口互连起来，所以也可以看做是局域网中的一个大集线器，如图7-13所示。,图7-13 可堆叠共享式集线器,7.3.5 按是否可进行网络管理分类 1. 不可网管型集线器 这类集线器也称为傻瓜式集线器，是指既不需进行配置，也不能进行网络管理和监测的集线器。该类集线器属于低端产品，通常只被用于小型网络。,2. 可网管型集线器 这类集线器也称为智能集线器，是可通过SNMP(Simple Network Management Protocol，简单网络管理协议)对集线器进行简单管理的集线器，这种管理大多是通过增加网管模块来实现的。实现网管的最大用途是用于网络分段，从而缩小广播域，减少冲突，提高数据传输效率。,另外，通过网络管理可以在远程监测集线器的工作状态，并根据需要对网络传输进行必要的控制。需要指出的是，尽管同是对SNMP提供支持，但不同厂商的模块是不能混用的，甚至同一厂商的不同产品的模块也不同。图7-14所示是一款D-Link可网管型集线器产品示意图。,图7-14 可网管