hub集线器是什么

集线器（集线器）是一种基础网络设备，用于在局域网中将多台计算机或其他网络设备连接在一起，实现数据信号的广播式传输。它工作在开放式系统互联模型的物理层，负责接收并转发数据帧，但由于其共享带宽的特性，已逐渐被更智能的交换机取代。

       在计算机网络发展的早期阶段，一种被称为集线器（集线器）的设备扮演了至关重要的角色。它是一种用于连接多个网络节点的基础硬件，主要功能是将接收到的数据信号广播到所有连接的端口。尽管随着技术进步，集线器已逐渐被更高效的交换机取代，但理解其工作原理和历史意义，对于深入学习网络技术依然具有重要价值。

       集线器的基本定义与核心功能

       集线器，英文常称为集线器，是一种工作于开放式系统互联模型（开放式系统互联模型）物理层的网络连接设备。它的核心作用类似于一个多端口的信号中继器。当某个端口接收到数据信号时，集线器并不进行任何智能判断或过滤，而是简单地将信号放大和整形后，转发到除来源端口外的所有其他端口。这种“广播”式的数据传输机制，决定了所有连接到同一集线器的设备共享相同的带宽资源，并处于同一个冲突域内。

       集线器在网络拓扑中的位置

       在经典的星型网络拓扑结构中，集线器通常位于中心位置，所有计算机、打印机等终端设备都通过网线直接连接到集线器的各个端口。这种布局使得网络布线更加整洁，维护也相对简单。然而，由于所有数据都需要经过中心节点，一旦集线器出现故障，整个局域网的通信便会中断。

       集线器与交换机的本质区别

       这是最容易混淆的一对概念。虽然外观相似，但集线器和交换机的工作原理截然不同。集线器工作在物理层，而交换机工作在数据链路层。最关键的区别在于，交换机内部维护着一个媒体访问控制地址（媒体访问控制地址）表，能够识别数据帧的目标地址，并智能地将数据只转发到目标设备所在的端口。这种“定向”传输方式极大地提高了网络效率，避免了不必要的广播，并分隔了冲突域。

       集线器的工作原理深入剖析

       集线器的工作流程可以概括为“接收-放大-广播”。它不具备智能，无法识别互联网协议地址（互联网协议地址）或媒体访问控制地址。当数据以电信号的形式到达一个端口时，集线器只是简单地增强信号强度以补偿传输损耗，然后将该信号复制并发送到所有活动端口。这意味着，在同一时间，只能有一台设备成功发送数据，否则就会产生数据碰撞。

       共享带宽模式带来的性能瓶颈

       由于集线器采用共享带宽机制，所有端口共同分割设备的总带宽。例如，一台100兆比特每秒（兆比特每秒）的集线器连接了10台设备，理论上每台设备平均只能分配到10兆比特每秒的带宽。随着网络中设备数量的增加，碰撞概率急剧上升，实际可用带宽和网络性能会显著下降，这在多媒体应用和高流量环境中成为致命弱点。

       冲突域的概念及其影响

       由集线器连接的所有设备构成一个大的冲突域。当两台或更多设备同时尝试发送数据时，它们的数据帧会在网络中发生碰撞，导致数据损坏。这时，设备需要借助载波侦听多路访问与碰撞检测（载波侦听多路访问与碰撞检测）机制回退并等待一个随机时间后重发。网络规模越大，碰撞越频繁，网络效率越低。

       集线器的主要类型与特点

       根据功能和技术，集线器可分为几种类型。被动式集线器仅连接线路，不对信号做任何处理。主动式集线器则具备信号放大和中继功能，可以扩展网络的传输距离。智能集线器在此基础上增加了简单的网络管理功能，如允许管理员监控端口状态和流量，但其本质仍是广播设备。

       集线器的典型应用场景

       在二十一世纪初的小型办公室或家庭网络中，集线器因其成本低廉、即插即用而非常普遍。它适用于网络流量不大、对性能要求不高的环境，例如仅用于共享文件和打印机、进行网页浏览等基本应用。在这些场景中，其简单性反而成为一种优势。

       集线器在安全方面的局限性

       集线器的广播特性带来了严重的安全隐患。由于所有数据都会被发送到所有端口，任何一台处于混杂模式的网络设备都可以侦听到流经该集线器的所有数据流量，从而轻易地捕获其他用户的帐号、密码等敏感信息。这使得集线器网络极不安全。

       集线器为何被市场淘汰

       随着网络应用对带宽和安全性要求的不断提高，集线器的固有缺陷使其无法满足现代网络的需求。交换机价格的迅速下降和性能的显著优势，最终导致了集线器退出主流市场。如今，在新建的网络中已经很难再看到集线器的身影。

       识别集线器与交换机的方法

       对于普通用户，可以通过观察设备指示灯来粗略判断。集线器的某个端口在传输数据时，通常所有端口的指示灯都会闪烁，因为流量是广播的。而交换机的端口指示灯则通常只在与该端口相关的数据收发时才会闪烁，行为更具独立性。

       集线器的历史贡献与遗产

       尽管已被淘汰，但集线器在推动局域网普及和发展的过程中功不可没。它以其极低的成本和简单的操作，让无数中小企业和家庭用户首次接入了网络世界。其“星型拓扑”的中心化连接思想，也被后来的交换机所继承和发展。

       集线器在现代网络中的遗留问题

       在一些陈旧的网络环境中，可能仍存在个别集线器。如果将现代交换机与其混合组网，可能会引发难以排查的网络性能问题或广播风暴。因此，网络管理员在升级和改造旧网络时，需要彻底排查并替换这些遗留的集线器设备。

       从集线器演进看网络技术发展

       集线器到交换机的演进，是计算机网络从“共享”到“独占”、从“盲目”到“智能”的典型缩影。这一发展路径清晰地展示了技术如何通过解决带宽、效率和安全性等核心矛盾，不断推动着网络基础设施向前迈进。

       总而言之，集线器作为网络发展史上的一个里程碑式设备，其设计思想和工作原理是理解现代计算机网络的基础。虽然它已不再是舞台上的主角，但它的历史角色和所揭示的技术原理，对于每一位网络技术的学习者和从业者来说，都是一段值得了解和铭记的知识。