集線器

Hub -- 集線器
概述
HUB的中文名稱是“集線器”，是一種將計算機連接起來用于組建計算機網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，它應(yīng)用于使用星型拓撲結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)中，連接多個計算機或網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。集線器是最底層的設(shè)備。它起的作用主要是兩個：一個是把信號放大，另一個功能就是把機器集中起來。種類上集線器又分成：1.能動式 2.被動式 3.混合式�，F(xiàn)今HUB已經(jīng)很少用了，被性能更好的Switch（交換機）給取代。
集線器的英文稱為“Hub”�！癏ub”是“中心”的意思，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(開放系統(tǒng)互聯(lián)參考模型)參考模型第一層，即“物理層”。集線器與網(wǎng)卡、網(wǎng)線等傳輸介質(zhì)一樣，屬于局域網(wǎng)中的基礎(chǔ)設(shè)備，采用CSMA/CD（一種檢測協(xié)議）訪問方式。

集線器屬于純硬件網(wǎng)絡(luò)底層設(shè)備，基本上不具有類似于交換機的"智能記憶"能力和"學(xué)習(xí)"能力。它也不具備交換機所具有的MAC地址表，所以它發(fā)送數(shù)據(jù)時都是沒有針對性的，而是采用廣播方式發(fā)送。也就是說當它要向某節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)時，不是直接把數(shù)據(jù)發(fā)送到目的節(jié)點，而是把數(shù)據(jù)包發(fā)送到與集線器相連的所有節(jié)點，如圖所示。

這種廣播發(fā)送數(shù)據(jù)方式有兩方面不足：（1）用戶數(shù)據(jù)包向所有節(jié)點發(fā)送，很可能帶來數(shù)據(jù)通信的不安全因素，一些別有用心的人很容易就能非法截獲他人的數(shù)據(jù)包；（2）由于所有數(shù)據(jù)包都是向所有節(jié)點同時發(fā)送，加上以上所介紹的共享帶寬方式，就更加可能造成網(wǎng)絡(luò)塞車現(xiàn)象，更加降低了網(wǎng)絡(luò)執(zhí)行效率。（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（SWITCH）技術(shù)，發(fā)展到了今天的具有堆疊技術(shù)的堆疊式集線器，有的集線器還具有智能交換機功能�？梢哉f集線器產(chǎn)品已在技術(shù)上向交換機技術(shù)進行了過渡，具備了一定的智能性和數(shù)據(jù)交換能力。但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，在經(jīng)濟上還是有一點誘惑力的，特別適合家庭幾臺機器的網(wǎng)絡(luò)中或者中小型公司作為分支網(wǎng)絡(luò)使用。

HUB是一個多端口的轉(zhuǎn)發(fā)器，當以HUB為中心設(shè)備時，網(wǎng)絡(luò)中某條線路產(chǎn)生了故障，并不影響其它線路的工作。所以HUB在局域網(wǎng)中得到了廣泛的應(yīng)用。大多數(shù)的時候它用在星型與樹型網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)中，以RJ45接口與各主機相連（也有BNC接口），HUB按照不同的說法有很多種類。

HUB按照對輸入信號的處理方式上，可以分為無源HUB、有源HUB、智能HUB。

無源HUB：它是最次的一種（詞土了點兒^_^)，不對信號做任何的處理，對介質(zhì)的傳輸距離沒有擴展，并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(fā)出的信號；

有源HUB：有源HUB與無源HUB的區(qū)別就在于它能對信號放大或再生，這樣它就延長了兩臺主機間的有效傳輸距離；

智能HUB：一聽這詞就知道這家伙一定比那兩個強！智能HUB除具備有源HUB所有的功能外，還有網(wǎng)絡(luò)管理及路由功能。在智能HUB網(wǎng)絡(luò)中，不是每臺機器都能收到信號，只有與信號目的地址相同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(wǎng)絡(luò)有很好的管理。

按其它方法還有很多種類，如10M、100M、10/100M自適應(yīng)HUB等等，這里就不一一介紹了�？傊�，現(xiàn)在的市場價格貴不到那去，盡量買好一點的。

如果我們經(jīng)常接觸網(wǎng)絡(luò)，對作為構(gòu)建局域網(wǎng)的基礎(chǔ)設(shè)備集線器應(yīng)該不會陌生,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(shù)據(jù)通信系統(tǒng)中的基礎(chǔ)設(shè)備，它和雙絞線等傳輸介質(zhì)一樣，是一種不需任何軟件支持或只需很少管理軟件管理的硬件設(shè)備。它被廣泛應(yīng)用到各種場合。集線器工作在局域網(wǎng)(LAN)環(huán)境，像網(wǎng)卡一樣，應(yīng)用于OSI參考模型第一層，因此又被稱為物理層設(shè)備。集線器內(nèi)部采用了電器互聯(lián)，當維護LAN的環(huán)境是邏輯總線或環(huán)型結(jié)構(gòu)時，完全可以用集線器建立一個物理上的星型或樹型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。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(qū)別僅在于集線器能夠提供更多的端口服務(wù)，所以集線器又叫多口中繼器。

普通集線器外部板面結(jié)構(gòu)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(guān)、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(yīng)的LED接口指示燈和LED狀態(tài)指示燈。高檔集線器從外表上看，與現(xiàn)代路由器或交換式路由器沒有多大區(qū)別。尤其是現(xiàn)代雙速自適應(yīng)以太網(wǎng)集線器，由于普遍內(nèi)置有可以實現(xiàn)內(nèi)部10Mb／s和100Mb／s網(wǎng)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(jié)點的網(wǎng)段中，實現(xiàn)各節(jié)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(jù)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(jù)IEEE 802．3協(xié)議，集線器功能是隨機選出某一端口的設(shè)備，并讓它獨占全部帶寬，與集線器的上聯(lián)設(shè)備(交換機、路由器或服務(wù)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(shè)備，工作中當一個端口接收到數(shù)據(jù)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(fù))到發(fā)送時的狀態(tài)，緊接著轉(zhuǎn)發(fā)到其他所有處于工作狀態(tài)的端口上。從Hub的工作方式可以看出，它在網(wǎng)絡(luò)中只起到信號放大和重發(fā)作用，其目的是擴大網(wǎng)絡(luò)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(shè)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(lián)設(shè)備(如上層Hub、交換機或服務(wù)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(lián)設(shè)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(jīng)過兩步操作：第一步是將信息上傳到上聯(lián)設(shè)備；第二步是上聯(lián)設(shè)備再將該信息廣播到所有端口上。

不過，隨著技術(shù)的發(fā)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(wǎng)絡(luò)是共享式網(wǎng)絡(luò)，同時Hub也只能夠在半雙工下工作。

Hub主要用于共享網(wǎng)絡(luò)的組建，是解決從服務(wù)器直接到桌面最經(jīng)濟的方案。在交換式網(wǎng)絡(luò)中，Hub直接與交換機相連，將交換機端口的數(shù)據(jù)送到桌面。使用Hub組網(wǎng)靈活，它處于網(wǎng)絡(luò)的一個星型結(jié)點，對結(jié)點相連的工作站進行集中管理，不讓出問題的工作站影響整個網(wǎng)絡(luò)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(jié)構(gòu)和功能分類

按結(jié)構(gòu)和功能分類，集線器可分為未管理的集線器、堆疊式集線器和底盤集線器三類。

(1)未管理的集線器

最簡單的集線器通過以太網(wǎng)總線提供中央網(wǎng)絡(luò)連接，以星形的形式連接起來。這稱之為未管理的集線器，只用于很小型的至多12個節(jié)點的網(wǎng)絡(luò)中(在少數(shù)情況下，可以更多一些)。未管理的集線器沒有管理軟件或協(xié)議來提供網(wǎng)絡(luò)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。

(2)堆疊式集線器

堆疊式集線器是稍微復(fù)雜一些的集線器。堆疊式集線器最顯著的特征是8個轉(zhuǎn)發(fā)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(jīng)安裝的集線器上就可以擴展網(wǎng)絡(luò)，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(shè)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，有些模塊允許用戶不必關(guān)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(yīng)不同的段，如以太網(wǎng)、快速以太網(wǎng)、光纖分布式數(shù)據(jù)接口(Fiber Distributed Data Interface，F(xiàn)DDl)和異步傳輸模式(Asynchronous Transfer Mode，ATM)中。有些集線器還包含有網(wǎng)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(shù)據(jù)信號關(guān)聯(lián)。

2．按局域網(wǎng)的類型分類

從局域網(wǎng)角度來區(qū)分，集線器可分為五種不同類型。

(1)單中繼網(wǎng)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(wǎng)段的集線器，與堆疊式以太網(wǎng)集線器或令牌環(huán)網(wǎng)多站訪問部件(MAU)等類似。

(2)多網(wǎng)段集線器

從單中繼網(wǎng)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(wǎng)段。其主要優(yōu)點是可以將用戶分布于多個中繼網(wǎng)段上，以減少每個網(wǎng)段的信息流量負載，網(wǎng)段之間的信息流量一般要求獨立的網(wǎng)橋或路由器。

(3)端口交換式集線器

該集成器是在多網(wǎng)段集線器基礎(chǔ)上，將用戶端口和多個背板網(wǎng)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(xiàn)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(wǎng)段上。端口交換式集線器的主要優(yōu)點是，可實現(xiàn)移動、增加和修改的自動化特點。

(4)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)集線器

端口交換式集線器注重端口交換，而網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)集線器在背板的多個網(wǎng)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(wǎng)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(tǒng)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的共享介質(zhì)中繼網(wǎng)段。此類產(chǎn)品已經(jīng)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(yīng)該指出，這類集線器和交換機之間的特性幾乎沒有區(qū)別。

四、 局域網(wǎng)集線器選擇

隨著技術(shù)的發(fā)展，在局域網(wǎng)尤其是—些大中型局域網(wǎng)中，集線器已逐漸退出應(yīng)用，而被交換機代替。目前，集線器主要應(yīng)用于一些中小型網(wǎng)絡(luò)或大中型網(wǎng)絡(luò)的邊緣部分。下面以中小型局域網(wǎng)的應(yīng)用為特點，介紹其選擇方法。

1．以速度為標準

集線器速度的選擇，主要決定于以下3個因素。

(1)上聯(lián)設(shè)備帶寬

如果上聯(lián)設(shè)備允許跑100Mbit／s，自然可購買lOOMbit／s集線器；否則lOMbit／s集線器應(yīng)是理想選擇，由于是對于網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)備數(shù)較少，而且通信流量不是很大的網(wǎng)絡(luò)來說，lOMbit／s集線器就可以滿足應(yīng)用需要。

(2)提供的連接端口數(shù)

由于連接在集線器上的所有站點均爭用同一個上行總線，所以連接的端口數(shù)目越多，就越容易造成沖突。同時，發(fā)往集線器任一端口的數(shù)據(jù)將被發(fā)送至與集線器相連的所有端口上，端口數(shù)過多將降低設(shè)備有效利用率。依據(jù)實踐經(jīng)驗，一個lOMbit／s集線器所管理的計算機數(shù)不宜超過15個，lOOMbit／s的不宜超過25個。如果超過，應(yīng)使用交換機來代替集線器。

(3)應(yīng)用需求

傳輸?shù)膬?nèi)容不涉及語音、圖像，傳輸量相對較小時，選擇10Mbit／s即可。如果傳輸量較大，且有可能涉及多媒體應(yīng)用(注意集線器不適于用來傳輸時間敏感性信號，如語音信號)時， 應(yīng)當選擇100Mbit／s或10／100Mbit／s自適應(yīng)集線器。10／100Mbit／s自適應(yīng)集線器的價格一般要比100Mbit／s的高。

2．以能否滿足拓展為標準

當一個集線器提供的端口不夠時，一般有以下兩種拓展用戶數(shù)目的方法。

(1)堆疊

堆疊是解決單個集線器端口不足時的一種方法，但是因為堆疊在一起的多個集線器還是工作在同一個環(huán)境下，所以堆疊的層數(shù)也不能太多。然而，市面上許多集線器以其堆疊層數(shù)比其他品牌的多而作為賣點，如果遇到這種情況，要區(qū)別對待：一方面可堆疊層數(shù)越多，一般說明集線器的穩(wěn)定性越高；另一方面可堆疊層數(shù)越多，每個用戶實際可享有的帶寬則越小。

(2)級連

級連是在網(wǎng)絡(luò)中增加用戶數(shù)的另一種方法，但是此項功能的使用—般是有條件的，即Hub必須提供可級連的端口，此端口上常標為“Uplink”或“MDI”的字樣，用此端口與其他的Hub進行級連。如果沒有提供專門的端口而必須要進行級連時，連接兩個集線器的雙絞線在制作時必須要進行錯線。

3．以是否提供網(wǎng)管功能為標準

早期的Hub屬于一種低端的產(chǎn)品，且不可管理。近年來，隨著技術(shù)的發(fā)展，部分集線器在技術(shù)上引進了交換機的功能，可通過增加網(wǎng)管模塊實現(xiàn)對集線器的簡單管理(SNMP)，以方便使用。但需要指出的是，盡管同是對SNMP提供支持，不同廠商的模塊是不能混用的，同時同一廠商的不同產(chǎn)品的模塊也不同。目前提供SNMP功能的Hub其售價較高，如D-Link公司的DEl824非智能型24口10Base-T的售價比加裝網(wǎng)管模塊后的DEl8241要便宜1000元左右。

4．以外形尺寸為參考

如果網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)比較簡單，沒有樓宇之間的綜合布線，而且網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的用戶比較少，如一個家庭、一個或幾個相鄰的辦公室，則沒有必要再考慮Hub的外形尺寸。但是有的時候情況并非如此，例如為了便于對多個Hub進行集中管理，在購買Hub之前已經(jīng)購置了機柜，這時在選購Hub時必須要考慮它的外形尺寸，否則Hub無法安裝在機架上�，F(xiàn)在市面上的機柜在設(shè)計時一般都遵循19英寸的工業(yè)規(guī)范，它可安裝大部分的5口、8口、16口和24口的Hub。不過，為了防止意外，在選購時一定注意它是否符合19英寸工作規(guī)范，以便在機柜中安全、集中地進行管理。

5．適當考慮品牌和價格

像網(wǎng)卡一樣，目前市面上的Hub基本由美國品牌和中國臺灣品牌占據(jù)，近來大陸幾家公司也相繼推出了集線器產(chǎn)品。其中高檔Hub主要還是由美國品牌占領(lǐng)，如3COM、Intel、Bay等，它們在設(shè)計上比較獨特，一般幾個甚至是每個端口配置一個處理器，當然，價格也較高。我國臺灣地區(qū)的D-Link和Accton占有了中低端Hub的主要份額，大陸的聯(lián)想、實達、TPLink等公司分別以雄厚的實力向市場上推出了自己的產(chǎn)品。這些中低檔產(chǎn)品均采用單處理器技術(shù)，其外圍電路的設(shè)計思想大同小異，實現(xiàn)這些思想的焊接工藝手段也基本相同，價格相差不多，大陸產(chǎn)品相對略便宜些，正日益占據(jù)更大的市場份額。近來，隨交換機產(chǎn)品價格的日益下降，集線器市場日益痿縮，不過，在特定的場合，集線器以其低延遲的特點可以用更低的投入帶來更高的效率。交換機不可能完全代替集線器。

五、集線器常見故障的分析處理

對于最普通最常用的星型拓撲結(jié)構(gòu)來說，集線器(HUB)是心臟部分，一旦它出 問題，整個網(wǎng)絡(luò)便無法工作，所以它的好壞對于整個網(wǎng)絡(luò)來說都是相當重要的。

集線器(HUB)或交換機(Switch)是局域網(wǎng)中用得最為普及的設(shè)備。一般情況下，它們?yōu)橛脩舨檎揖W(wǎng)絡(luò)故障提供方便，如通過觀察與HUB(或Switch)連接端口的指示燈是否發(fā)亮，可以判斷網(wǎng)絡(luò)連接是否正常。對于lO／lOOMb／s自適應(yīng)HUB(或Switch)而言，還可通過連接端口指示燈的不同顏色來判斷被連接的電腦是工作在10Mb／s狀態(tài)下，還是lOOMb／s狀態(tài)下。所以，在大多數(shù)應(yīng)用場合，HUB(或Switch)的使用是有利于網(wǎng)絡(luò)維護的。但是，因為HUB(或Switch)的使用不當或自身損壞，都將給網(wǎng)絡(luò)的連接帶來問題。

1．集線器在100Mb／s網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用故障

[故障現(xiàn)象]

將網(wǎng)絡(luò)從10Mb／s升級到100Mb／s后，網(wǎng)絡(luò)無法正常工作。

[故障分析處理]

在局域網(wǎng)中，當網(wǎng)絡(luò)的連接范圍較大時，可通過HUB之間的級聯(lián)擴大網(wǎng)絡(luò)的傳輸距離。在10Mb／s網(wǎng)絡(luò)中最多可級聯(lián)四級，使網(wǎng)絡(luò)的最大傳輸距離達到600m。但當網(wǎng)絡(luò)從10Mb／s升級到100Mb／s或新建一個100Mb／s的局域網(wǎng)時，如果采用普通的方法對100MHUB進行連接將使局域網(wǎng)絡(luò)無法正常工作。眾所周知，在100Mb／s網(wǎng)絡(luò)中只允許對兩個100Mb／s的HUB進行級聯(lián)，而且兩個10Mb／sHUB之間的連接距離不能大于5m，所以100Mb／s局域網(wǎng)在使用HUB時最大距離為205m。如果實際連接距離不符合以上要求，網(wǎng)絡(luò)將無法連接。這一點要引起足夠重視，否則在用戶規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)時很容易造成嚴重的錯誤。

2。集線器在進行級聯(lián)時的應(yīng)用故障

[故障現(xiàn)象]

某單位自行組建一個局域網(wǎng)，使用了兩個16口(還帶一個級聯(lián)端口)的10M共享式集線器，所有電腦通過HUB與總機房的HUB相連。其中HUBA通過級聯(lián)端口連接到HUBB的第16個端口上，HUBB通過級連端口連接到總機房的HUB上，其他端口分別連接工作站。整個工作站使用靜態(tài)IP地址，其值分別為192．168．0．2、192．168．0．3……依次類推，192．168．0．1分配給NT服務(wù)器使用，每臺電腦(包括服務(wù)器)的子網(wǎng)掩碼全部為255．255．255．0。在正式連接服務(wù)器前每設(shè)置一臺工作站，都使用Ping命令進行測試，結(jié)果全部都連通，而且HUB A所連接的工作站全部也能用Ping命令與HUB B所連接的工作站相通。但是，當連入了服務(wù)器后，只有HUB B所連接的工作站能夠登錄服務(wù)器，而HUBA所連接的工作站卻無法登錄。

[故障分析處理]

通過觀察電腦上網(wǎng)卡的指示燈，以及兩個HUB上各端口的指示燈，除發(fā)現(xiàn)HUBB的第16個端口與HUB A的級聯(lián)端口對應(yīng)的指示燈不亮外，所有網(wǎng)卡和其他端口的指示燈都均勻發(fā)亮，說明電腦與HUB之間的連接均正常，因此問題極有可能是出在HUBA的級聯(lián)端口與HUB B的第16個端口上。按照這種情況，開始懷疑在HUB A的級聯(lián)端口和HUB B的第16個端口中至少有一個端口是壞的。為了進一步確認其端口是壞的，可將兩個HUB的位置進行的調(diào)換，但結(jié)果依然如舊。接下來試著把連接HUB A級聯(lián)端口的雙絞線插在了HUB B的別處的一個普通端口上，結(jié)果問題解決了，網(wǎng)絡(luò)中所有的工作站都能與服務(wù)器連通，而且兩個HUB所連接的工作站都能相互得到響應(yīng)。 由此可以看出，有些HUB的級聯(lián)端口和與之緊靠的一個端口不是獨立的兩個端口，而應(yīng)屬于同一個端口(雖然存在兩個獨立的物理端口)。以前的許多HUB是使用了一個撥動開關(guān)在兩個端口之間進行級聯(lián)端口的選擇，而在隨后推出的產(chǎn)品中卻省了這個開關(guān)，但如果將其中一個端口作為級聯(lián)端口使用，另一個端口將無效。

3．HUB經(jīng)常燒壞

[故障現(xiàn)象]

一臺連接兩幢樓的HUB經(jīng)常燒壞，有時候一個月之中就要壞三四次。

[故障分析處理]

經(jīng)測試，其中A樓的電源系統(tǒng)已經(jīng)老化，零線絕對電壓是30V，火線絕對電壓是 250V，而用萬用表量電壓還是220V；UB到B樓HUB，則兩個HUB要承受30V的電勢差，很可能因此而損壞。解決的辦法很簡單，只需在A樓的交換機房接一根地線即可。

六、集線器的基本工作原理

我們知道在環(huán)型網(wǎng)絡(luò)中只存在一個物理信號傳輸通道，都是通過一條傳輸介質(zhì)來傳輸?shù)模�這樣就存在各節(jié)點爭搶信道的矛盾，傳輸效率較低。引入集線器這一網(wǎng)絡(luò)集線設(shè)備后，每一個站是用它自己專用的傳輸介質(zhì)連接到集線器的，各節(jié)點間不再只有一個傳輸通道，各節(jié)點發(fā)回來的信號通過集線器集中，集線器再把信號整形、放大后發(fā)送到所有節(jié)點上，這樣至少在上行通道上不再出現(xiàn)碰撞現(xiàn)象。但基于集線器的網(wǎng)絡(luò)仍然是一個共享介質(zhì)的局域網(wǎng)，這里的"共享"其實就是集線器內(nèi)部總線，所以當上行通道與下行通道同時發(fā)送數(shù)據(jù)時仍然會存在信號碰撞現(xiàn)象。當集線器將從其內(nèi)部端口檢測到碰撞時，產(chǎn)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(shù)據(jù)都將不能發(fā)送成功，形成網(wǎng)絡(luò)"大塞車"。

出現(xiàn)這種網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)象我們可以用一個形象的現(xiàn)實情形來說明，那就是單車道上同時有兩個方向的車馳來，如圖1所示。

我們知道，單車道上通常只允許一個行駛方向的車通過，但是在小城鎮(zhèn)，條件有限通常沒有這樣的規(guī)定，單車道也很有可能允許兩個行馳方向的車通過，但是必須是不同時刻經(jīng)過。在集線器中也一樣，雖然各節(jié)點與集線器的連接已有各自獨立的通道，但是在集線器內(nèi)部卻只有一個共同的通道，上、下行數(shù)據(jù)都必須通過這個共享通道發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，這樣有可能像單車道一樣，當上、下行通道同時有數(shù)據(jù)發(fā)送時，就可能出現(xiàn)塞車現(xiàn)象。很好理解吧？

正因為集線器的這一不足之處，所以它不能單獨應(yīng)用于較大網(wǎng)絡(luò)中（通常是與交換機等設(shè)備一起分擔小部分的網(wǎng)絡(luò)通信負荷），就像在大城市中心不能有單車道一樣，因為網(wǎng)絡(luò)越來，出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)碰撞現(xiàn)象的機會就越大。也正因如此，集線器的數(shù)據(jù)傳輸效率是比較低的，因為它在同一時刻只能有一個方向的數(shù)據(jù)傳輸，也就是所謂的"單工"方式。如果器網(wǎng)絡(luò)中要選用集線器作為單一的集線設(shè)備，則網(wǎng)絡(luò)規(guī)模最好在10臺以內(nèi)，而且集線器帶寬應(yīng)為10/100Mbps以上。

集線器除了共享帶寬這一不足之處外，還有一個方面在選擇集線器時必須要考慮到，那就是它的廣播方式。因為集線器屬于純硬件網(wǎng)絡(luò)底層設(shè)備，基本上不具有"智能記憶"能力，更別說"學(xué)習(xí)"能力了。它也不具備交換機所具有的MAC地址表，所以它發(fā)送數(shù)據(jù)時都是沒有針對性的，而是采用廣播方式發(fā)送。也就是說當它要向某節(jié)點發(fā)送數(shù)據(jù)時，不是直接把數(shù)據(jù)發(fā)送到目的節(jié)點，而是把數(shù)據(jù)包發(fā)送到與集線器相連的所有節(jié)點，圖示如圖2所示。

這種廣播發(fā)送數(shù)據(jù)方式有兩方面不足：（1）用戶數(shù)據(jù)包向所有節(jié)點發(fā)送，很可能帶來數(shù)據(jù)通信的不安全因素，一些別有用心的人很容易就能非法截獲他人的數(shù)據(jù)包；（2）由于所有數(shù)據(jù)包都是向所有節(jié)點同時發(fā)送，加上以上所介紹的共享帶寬方式，就更加可能造成網(wǎng)絡(luò)塞車現(xiàn)象，更加降低了網(wǎng)絡(luò)執(zhí)行效率。

七、集線器的安裝

了解了集線器的工作原理后，我們再來了解一下集線器在局域網(wǎng)中的安裝與連接方法。

接入設(shè)備最重要的是它的接口技術(shù)，不同的接口應(yīng)用于不同的應(yīng)用環(huán)境，不同的應(yīng)用又對應(yīng)于相應(yīng)的接口，不僅集線器如此，包括后面將要講到的交換機、路由器等都一樣。集線器的接口相對來說是最簡單的，為了使大家熟練地掌握集線器的各種應(yīng)用連接，我們有必要對集線器的一些主要接口進行一下認識。

1. 集線器常見端口

集線器通常都提供三種類型的端口，即RJ-45端口、BNC端口和AUI端口，以適用于連接不同類型電纜構(gòu)建的網(wǎng)絡(luò)。一些高檔集線器還提供有光纖端口和其他類型的端口。

（1）RJ-45接口

RJ-45接口可用于連接RJ-45接頭，適用于由雙絞線構(gòu)建的網(wǎng)絡(luò)，這種端口是最常見的，一般來說以太網(wǎng)集線器都會提供這種端口。我們平常所講的多少口集線器，就是指的具有多少個RJ-45端口。如圖3所示。

集線器的RJ-45端口即可直接連接計算機、網(wǎng)絡(luò)打印機等終端設(shè)備，也可以與其他交換機、集線器等集線設(shè)備和路由器進行連接。需要注意的是，當連接至不同設(shè)備時，所使用的雙絞線電纜的跳線方法有所不同。具體參見前面介紹的網(wǎng)線制作篇內(nèi)容介紹。

（2）BNC端口

BNC端口就是用于與細同軸電纜連接的接口，它一般是通過BNC T型接頭進行連接的，圖4所示的是一個集線器BNC端口通過BNC 型接頭連接的示意圖。

大多數(shù)10Mbit/s集線器都擁有一個BNC端口。當集線器同時擁有BNC和RJ-45端口時，由于既可通過RJ-45端口與雙絞線網(wǎng)絡(luò)連接，又可通過BNC接口與細纜網(wǎng)絡(luò)連接，因此，可實現(xiàn)雙絞線和細同軸電纜兩個采用不同通訊傳輸介質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)之間的連接。這種雙接口的特性可用于兼容原有的細同軸電纜網(wǎng)絡(luò)（10Base-2），并可實現(xiàn)逐步向主流的雙絞線網(wǎng)絡(luò)（10Base-T）的過渡，當然還可實現(xiàn)與遠程細同軸電纜網(wǎng)絡(luò)（少于185米）之間的連接，下圖5所示的是一種通過集線器所帶有的BNC接口與雙絞線RJ-45接口連接兩種不同傳輸介質(zhì)網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)連接示意圖。

同樣，如果兩個網(wǎng)絡(luò)之間的距離大于100米，使用雙絞線不能實現(xiàn)兩個網(wǎng)絡(luò)之間的連接時，這時也可以通過集線器的BNC端口利用細同軸電纜傳輸將兩個輸網(wǎng)絡(luò)連接起來，而兩個網(wǎng)絡(luò)都可以仍采用雙絞線這種廉價、常見的傳輸介質(zhì)，如圖6所示。不過要注意的是這兩個網(wǎng)絡(luò)之間的距離仍不能大于185m。

（3）AUI端口

AUI端口可用于連接粗同軸電纜的AUI接頭，因此這種接口用于與粗同軸電纜網(wǎng)絡(luò)的連接，它的示意圖如圖7所示，目前帶有這種接口的集線器比較少，主要是在一些骨干級集線器中才具備。

由于采用粗同軸電纜作為傳輸介質(zhì)的網(wǎng)絡(luò)造價較高，且布線較為困難，所以，實踐中真正用于粗同軸電纜進行布線的情況已十分少見。不過，由于單段粗同軸電纜的（10Base-5）所支持的傳輸距離高達500米，因此，完全可以使用粗同軸電纜作為較遠距離網(wǎng)絡(luò)之間連接的通訊電纜。因此，也可以作為一種廉價的遠程連接解決方案。連接圖參照上圖6所示，所不同的這里所采用的網(wǎng)絡(luò)間的連接介質(zhì)為粗同軸電纜。

借助于收發(fā)器，AUI端口也可實現(xiàn)與RJ-45接口、BNC接口甚至光纖接口的連接。下圖8所示的從左至右分別為：AUI to RJ-45收發(fā)器（用于實現(xiàn)AUI端口與RJ-45接口的連接）、AUI to BNC收發(fā)器（用于實現(xiàn)AUI端口與BNC接口的連接）、AUI to ST收發(fā)器（用于實現(xiàn)AUI端口與光纖接口的連接）。當然這種收發(fā)器種類還有許多，如RJ-45 to RS-232、RJ-45 to BNC等。不過千萬不要小看這小小的玩意兒，猜一下其價格，我想多數(shù)情況下您是會把它看扁了，我第一次購買時也是怎么也想不通的這個價格的，但問了許多家（還真難找），我才明白我得接受這個價格事實。一般來說這種產(chǎn)品，正品的要130元左右，是不是出乎您的意料呢？這種轉(zhuǎn)接口收發(fā)器主要品牌有：D-Link、HP等。這種產(chǎn)品起到一個接口類型轉(zhuǎn)換的作用（當然不是電纜連接這么簡單，需要通過一定電路來完成的），所以通常稱之為"轉(zhuǎn)接器"。

（4）集線器堆疊端口

這種端口當然是只有可堆棧集線器才具備的，它的作用也就是如它的名字一樣，是用來連接兩個可堆棧集線器的。一般來說一個可堆棧集線器中同時具有兩個外觀類似的端口：一個標注為"UP"，另一個就標注為"DOWN"，在連接時是用電纜從一個集線器的"UP"端口連接到另一個可堆集線器的"DOWN"端口上，都是"母"頭，所以連接線端就必須都是"公頭"了，不過這種連接線是購買可堆棧集線器時廠家就會為您提供的，如果損壞或丟失，也可直接在電腦城做一條，只要對商家講明用途即可，端口示意圖如下圖9所示。

2. 集線器的安裝

集線器的安裝相對簡單，尤其是傻瓜集線器，只要將其固定在配線柜并插上電源線即可。需要連接哪根雙絞線，就把哪根雙絞線的RJ-45頭插入至集線器端口即可。智能集線器雖然也是固定好就能行使用，不過，如果想實現(xiàn)遠程管理，就必須進行必要的配置，為集線器指定IP地址信息。另外在一些大的網(wǎng)絡(luò)中一般都采用機架式集線器，這樣就涉及到集線器的機架安裝了。

集線器從結(jié)構(gòu)上來講有機架式和桌機式的兩種，一般部門用的集線器是采用桌面式；企業(yè)機房通常采用機架式。機架式集線器便于固定在一個固定的地方，一般是與其它集線器、交換機，還有的與服務(wù)器安裝放在一個機柜中，這一樣一來一則便于網(wǎng)絡(luò)的連接與管理，同時也節(jié)省上設(shè)備所占用的空間。如果您在選購時所選購的是機架式的集線器時，您可以選配集線器機架（一般為廠家提供）。下面我們就來看一下機架式集線器的安裝。

機架式的集線器一般都是與其它設(shè)備一起安裝在機柜中，這些機柜當然在業(yè)界都有相應(yīng)的結(jié)構(gòu)標準的，特別是在尺寸方面有嚴格的規(guī)定（如寬度，1U（單元）的高度等），這樣所有設(shè)備都可以方便、美觀地安裝在一起，這就是為什么集線器里面空空的，卻非要做得一樣大的原因所在，當然機箱大也有另一方面好處，那就是可以更好地散熱。

在國際標準機柜從寬度上大致可分19英寸、23英寸和24英寸三類，這主要是根據(jù)服務(wù)器機柜的要求而定的。根據(jù)安裝設(shè)備數(shù)量的不同，還可以選擇不同高度的機柜。機柜的高度通常以"U"作為單位，"U"其實就是"Unit"的意思，中文的意思就是"一單元"，1U=1.75英寸。這種機柜的安裝通常主要按以下幾步來進行。

第1步： 固定安裝支架

在將集線器安裝至機柜之前，應(yīng)當先在集線器規(guī)定位置上安裝固定支架（這要參照操作手冊進行），這是為以后將集線器安裝在機架上作準備。不同的集線器，所安裝的支架有較大的差異，不過，安裝原理基本上是一致的。圖10所示的是Cisco集線器隨機提供的一種安裝支架。

Cisco公司網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的尺寸大多為19英寸（因為19英寸是國際上最為流行的機柜標準），當將19英寸的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備安裝至19英寸機柜時，安裝支架的固定方式如圖11所示。當將機柜的尺寸為23或24英寸時，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備就需要安裝至23或24英寸機柜中，安裝支架的固定方式就要如圖12所示。

第2步： 固定設(shè)備

安裝支架固定好之后，接下來要做的就是把安裝好支架的集線器設(shè)備放入機柜相應(yīng)位置，并且固定在機柜中了。其實這種安裝方法很容易，實際上只是固定幾個鏍釘即可，安裝方式參照圖13所示。

第3步： 固定導(dǎo)線器

將集線器安裝至機柜后，就要進行網(wǎng)線連接了，在一個機柜中一般來說有好幾個網(wǎng)絡(luò)設(shè)備在地起，這樣也就有許多條網(wǎng)線集中在這個機柜中，如果這些網(wǎng)線不理清楚的話對網(wǎng)絡(luò)管理會帶來非常大的不便，為此我們就需要對網(wǎng)線進行捆綁安裝、整理。這時一般就要為網(wǎng)線安裝導(dǎo)線器，從而使成束地網(wǎng)線變得整齊和美觀，且易于管理。導(dǎo)線器的安裝方式如圖14所示。

上面我們介紹了機架式集線器安裝在機柜中的方法，這一般適用于較大網(wǎng)絡(luò)中，對于小型辦公室，通常沒有機柜，集線器只能安裝在桌面或墻面上。

集線器在桌面上的安裝，可先固定安裝支架在桌面上，這種安裝方式要注意又有兩種不同的安裝方向：一種是讓集線器水平放置的水平安裝方式，如圖15為水平固定方式；另一種是讓集線器垂直放置，它的支架固定方式如圖16所示。

集線器在墻面上安裝的方法同樣有兩種方式：一種是把集線器水平固定在墻上，則可采用如圖17所示的安裝方法；另一種是把集線器垂直安裝在墻上時，則要按圖18所示方式安裝。

八、集線器的連接

集線器的連接雖然簡單，基本上不需什么配置，但是通過對它的連接原理的理解，可以更好地利用集線器，滿足中、小型網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用需求。在正式介紹集線器的連接方法前，先來了解一下集線器的信號轉(zhuǎn)發(fā)原理。

1. 集線器的信號轉(zhuǎn)發(fā)原理

集線器工作于OSI/RM參考模型的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層的MAC（介質(zhì)訪問控制）子層。物理層定義了電氣信號，符號，線的狀態(tài)和時鐘要求，數(shù)據(jù)編碼和數(shù)據(jù)傳輸用的連接器。因為集線器只對信號進行整形、放大后再重發(fā)，不進行編碼，所以是物理層的設(shè)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 。

集線器采用了CSMA/CD（載波幀聽多路訪問/沖突檢測）協(xié)議，CSMA/CD為MAC層協(xié)議，所以集線器也含有數(shù)據(jù)鏈路層的內(nèi)容。

10M集線器作為一種特殊的多端口中繼器，它在連網(wǎng)中繼擴展中要遵循5-4-3規(guī)則，即：一個網(wǎng)段最多只能分5個子網(wǎng)段；一個網(wǎng)段最多只能有4個中繼器；一個網(wǎng)段最多只能有三個子網(wǎng)段含有PC，如圖19，子網(wǎng)段2和子網(wǎng)段4是用來延長距離的。

集線器的工作過程是非常簡單的，它可以這樣的簡單描述：首先是節(jié)點發(fā)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，集線器接收信號后將衰減的信號整形放大，最后集線器將放大的信號廣播轉(zhuǎn)發(fā)給其他所有端口。

2. 集線器的堆疊

為了使集線器滿足大型網(wǎng)絡(luò)對端口的數(shù)量要求，一般在較大型網(wǎng)絡(luò)中都采用集線器的堆疊或級聯(lián)方式來解決。但這兩種方式的主要應(yīng)用場合不一樣，下面先來介紹堆疊方式。

堆疊方式是指將若干集線器的以電纜通過堆棧端口連接起來，以實現(xiàn)單臺集線器端口數(shù)的擴充，要注意的是只有可堆疊集線器才具備這種端口，一個可堆疊集線器中一般同時具有"UP"和"DOWN"堆疊端口，參見圖9。

集線器堆棧是通過廠家提供的一條專用連接電纜，從一臺的"UP"堆棧端口直接連接到另一臺集線器的"DOWN"堆棧端口。堆棧中的所有集線器可視為一個整體的集線器來進行管理，也就是說，堆疊棧中所有的集線器從拓樸結(jié)構(gòu)上可視為一個集線器。如圖20所示的是一款3Com的SuperStack II PS Hub 40/50堆棧集線器的堆棧連接示意圖，而圖21所示的是Cisco FastHub 300/400堆棧集線器堆棧連接示意圖。這種集線器間的連接通常不會占用集線器上原有的普通端口，而且在這種堆棧端口中具有智能識別性能，所以堆棧在一起的集線器可以當作一臺集線器來統(tǒng)一管理。集線器堆疊技術(shù)采用了專門的管理模塊和堆棧連接電纜，能夠在集線器之間建立一條較寬的寬帶鏈路，這樣每個實際使用的用戶帶寬就有可能更寬（只有在并不是所有端口都在使用情況下）。

采用堆疊的集線器端口擴展方式要受到集線器的種類和間隔距離的限制，首要條件是實現(xiàn)堆疊的集線器必須是可堆棧的；另一個這種堆棧連接一般彼此間隔非常近的向臺集線器之間的連接（廠家所能提供的堆棧連接電纜一般是1m的），所以這種集線器端口擴展連接方式受距離限制太大。

• 通信詞典解釋