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(gè)物理信號(hào)傳輸通道，都是通過(guò)一條傳輸介質(zhì)來(lái)傳輸?shù)?，這樣就存在各節(jié)點(diǎn)爭(zhēng)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(gè)站是用它自己專(zhuān)用的傳輸介質(zhì)連接到集線器的，各節(jié)點(diǎn)間不再只有一個(gè)傳輸通道，各節(jié)點(diǎn)發(fā)回來(lái)的信號(hào)通過(guò)集線器集中，集線器再把信號(hào)整形、放大后發(fā)送到所有節(jié)點(diǎn)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(gè)共享介質(zhì)的局域網(wǎng)，這里的"共享"其實(shí)就是集線器內(nèi)部總線，所以當(dāng)上行通道與下行通道同時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)仍然會(huì)存在信號(hào)碰撞現(xiàn)象。當(dāng)集線器將從其內(nèi)部端口檢測(cè)到碰撞時(shí)，產(chǎn)生碰撞強(qiáng)化信號(hào)（Jam）向集線器所連接的目標(biāo)端口進(jìn)行傳送。 這時(shí)所有數(shù)據(jù)都將不能發(fā)送成功，形成網(wǎng)絡(luò)"大塞車(chē)"。

　　出現(xiàn)這種網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)象我們可以用一個(gè)形象的現(xiàn)實(shí)情形來(lái)說(shuō)明，那就是單車(chē)道上同時(shí)有兩個(gè)方向的車(chē)馳來(lái)。
　　我們知道，單車(chē)道上通常只允許一個(gè)行駛方向的車(chē)通過(guò)，但是在小城鎮(zhèn)，條件有限通常沒(méi)有這樣的規(guī)定，單車(chē)道也很有可能允許兩個(gè)行馳方向的車(chē)通過(guò)，但是必須是不同時(shí)刻經(jīng)過(guò)。在集線器中也一樣，雖然各節(jié)點(diǎn)與集線器的連接已有各自獨(dú)立的通道，但是在集線器內(nèi)部卻只有一個(gè)共同的通道，上、下行數(shù)據(jù)都必須通過(guò)這個(gè)共享通道發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，這樣有可能像單車(chē)道一樣，當(dāng)上、下行通道同時(shí)有數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)，就可能出現(xiàn)塞車(chē)現(xiàn)象。很好理解吧？

　　正因?yàn)榧€器的這一不足之處，所以它不能單獨(dú)應(yīng)用于較大網(wǎng)絡(luò)中（通常是與交換機(jī)等設(shè)備一起分擔(dān)小部分的網(wǎng)絡(luò)通信負(fù)荷），就像在大城市中心不能有單車(chē)道一樣，因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)越來(lái)，出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)碰撞現(xiàn)象的機(jī)會(huì)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?yàn)樗谕粫r(shí)刻只能有一個(gè)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(tái)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(gè)方面在選擇集線器時(shí)必須要考慮到，那就是它的廣播方式。因?yàn)榧€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(shuō)"學(xué)習(xí)"能力了。它也不具備交換機(jī)所具有的MAC地址表，所以它發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)都是沒(méi)有針對(duì)性的，而是采用廣播方式發(fā)送。也就是說(shuō)當(dāng)它要向某節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，不是直接把數(shù)據(jù)發(fā)送到目的節(jié)點(diǎn)，而是把數(shù)據(jù)包發(fā)送到與集線器相連的所有節(jié)點(diǎn)。
　　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(diǎn)發(fā)送，很可能帶來(lái)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(diǎn)同時(shí)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(chē)現(xiàn)象，更加降低了網(wǎng)絡(luò)執(zhí)行效率。