物理层网络设备

1、被动集线器 、
顾名思义，被动集线器是相对静止的。 顾名思义，被动集线器是相对静止的。它们没 有专门的动作来提高网络性能， 有专门的动作来提高网络性能，也不能帮你检 测硬件错误或性能瓶颈， 测硬件错误或性能瓶颈，它们只是简单地从一 个端口接收数据并通过所有端口分发， 个端口接收数据并通过所有端口分发，这是集 线器可以做的最简单的事情。 线器可以做的最简单的事情。被动集线器是星 形拓扑以太网的入门级设备。 形拓扑以太网的入门级设备。 被动集线器通常有一个10Base-2端口和一些 被动集线器通常有一个 端口和一些 RJ-45接头。我们知道，10Base-5是使用粗缆 接头。 接头 我们知道， 是使用粗缆 的以太网，这个10Base-2接头可以用于连接主 的以太网，这个 接头可以用于连接主 干。有些集线器还有可连到收发器的AUI端口 有些集线器还有可连到收发器的 端口 以建立主干。 以建立主干。
第三章 物理层网络设备
3.1 中继器 3.2 集线器 3.3 智能集线器
3.1 中继器
由于存在损耗， 由于存在损耗，在线路上传输的信号功率会逐渐 衰减，衰减到一定程度时将造成信号失真， 衰减，衰减到一定程度时将造成信号失真，因此会 导致接收错误。 导致接收错误。中继器就是为解决这一问题而设计 它完成物理线路的连接， 的。它完成物理线路的连接，对衰减的信号进行放 保持与原数据相同。 大，保持与原数据相同。 一般情况下，中继器的两端连接的是相同的媒体， 一般情况下，中继器的两端连接的是相同的媒体， 但有的中继器也可以完成不同媒体的转接工作。 但有的中继器也可以完成不同媒体的转接工作。从 理论上讲中继器的使用是无限的， 理论上讲中继器的使用是无限的，网络也因此可以 无限延长。事实上这是不可能的， 无限延长。事实上这是不可能的，因为网络标准中 都对信号的延迟范围作了具体的规定， 都对信号的延迟范围作了具体的规定，中继器只能 在此规定范围内进行有效的工作，否则会引起网络 在此规定范围内进行有效的工作， 故障。 故障。
中继器工作物理层， 中继器工作物理层，是最简单的网络互 连设备。 连设备。 中继器不关心数据的格式和含义， 中继器不关心数据的格式和含义，它只 负责复制和增强通过物理介质传输的表 的信号。 示“1”和“0”的信号。 和 的信号 中继器的主要功能是扩展一个工作站或 一组工作站与网络中其它部分的距离。 一组工作站与网络中其它部分的距离。
以太网中继器
在以太网中， 在以太网中，中继器用来扩展物理介质 的作用距离。 的作用距离。 5/4/3规则 规则 5/4/3的规则最初提出来，是为了简化 的规则最初提出来， 的规则最初提出来 10M以太网络的设计难度，因为没有人 以太网络的设计难度， 以太网络的设计难度 会计算不同介质的不同时延。 会计算不同介质的不同时延。而这个规 则最大的好处是通用性强， 则最大的好处是通用性强，无论什么样 的设备，什么样的传输介质， 的设备，什么样的传输介质，都完全遵 循这个规则。 循这个规则。
集线器的类型
我们知道， 我们知道，集线器在星形拓扑的网络中起 着重要作用。集线器有多种， 着重要作用。集线器有多种，各个种类具 有特定的功能、提供不同等级的服务。 有特定的功能、提供不同等级的服务。下 面讲讲多数集线器的一些标准特性和被 主动、 动、主动、智能集线器的区别以及一些高 性能集线器的附加特性。 性能集线器的附加特性。
中继器又叫转发器，是两个网络在物理层上的 中继器又叫转发器， 连接，用于连接具有相同物理层协议的局域网， 连接，用于连接具有相同物理层协议的局域网， 是局域网互连的最简单的设备。 是局域网互连的最简单的设备。
802.3
网段1 网段1工作站 工作站 工作站 工作站
中继器的特点
中继器3 中继器4 中继器 中继器
没有什么东西是绝对的，包括这 和传输距离。 没有什么东西是绝对的，包括这54321和传输距离。 和传输距离 但唯一可靠的参考是是时延， 但唯一可靠的参考是是时延，RTT时间一定不能超过 时间一定不能超过 512us。 。 数据包在网络中一来一去的时间如果超过了这个时延， 数据包在网络中一来一去的时间如果超过了这个时延， 就会被认为是断开的。 就会被认为是断开的。 随着技术的发展，和中继器的淘汰，这个规则基本上 随着技术的发展， 和中继器的淘汰， 已经淘汰， 但仍有一个不变的， 那就是RTT值 512us。 已经淘汰 ， 但仍有一个不变的 ， 那就是 值 。 在以太网络中， 在以太网络中，为512us。 。 100M以太网中，为51.2us。 以太网中， 以太网中 。 1000M中，5.12us。 中 。 10000M中，0.512us。 中 。
最多五 最多五个网段 最多串接四 最多串接四个中继器 其中三个网段可用 可用来连接节点 其中三个网段可用来连接节点 个网段不能用来连接节点， 有二个网段不能用来连接节点，只能用于延 伸距离 如上，构成了一 如上，构成了一个以太网
延伸距离 延伸距离
中继器1 中继器2 中继器 中继器
延伸距离 延伸距离
有些线缆可能有电磁干扰使分组不能按正常时序 到达集线器， 到达集线器，主动集线器可以将转发的分组重新 同步。有时数据根本就到不了目的地， 同步。有时数据根本就到不了目的地，主动集线 器通过在单个端口重发分组来弥补数据的丢失。 器通过在单个端口重发分组来弥补数据的丢失。 主动集线器可以调整时序以适应较慢的、 主动集线器可以调整时序以适应较慢的、错误率 较高的连接。当然，这样做会降低连接到该集线 较高的连接。当然， 器上设备的整体网络速度，但是， 器上设备的整体网络速度，但是，有时这比丢失 数据要好。 数据要好。此外时序调整实际上可以减少局域网 中的冲突次数，数据不需要重复广播， 中的冲突次数，数据不需要重复广播，局域网就 可以传输新的数据。 可以传输新的数据。 主动集线器提供一定的优化性能和一些诊断能力， 主动集线器提供一定的优化性能和一些诊断能力， 它们比简单的被动集线器贵，可以配以多个、多 它们比简单的被动集线器贵，可以配以多个、 种端口。 种端口。
2、主动集线器 、
主动集线器拥有被动集线器的所有性能， 主动集线器拥有被动集线器的所有性能，此外 还能监视数据。 还能监视数据。它们是在以太网实现存贮转发 技术的重要角色，它们在转发之前检查数据， 技术的重要角色，它们在转发之前检查数据， 它们并不区分优先次序， 它们并不区分优先次序，而是纠正损坏的分组 并调整时序。 并调整时序。 如果信号比较弱但仍然可读， 如果信号比较弱但仍然可读，主动集线器在转 发前将其恢复到较强的状态。 发前将其恢复到较强的状态。这使得一些性能 不是特别理想的设备也可正常使用。 不是特别理想的设备也可正常使用。如果某设 备发出的信号不够强， 备发出的信号不够强，使得被动集线器无法识 别，那么主动集线器的信号放大器可以使该设 备继续正常使用。此外， 备继续正常使用。此外，主动集线器还可以报 知那些设备失效，从而提供了一定的诊断能力。 知那些设备失效，从而提供了一定的诊断能力。
3、智能集线器 、
智能集线器比前两种提供更多的好处， 智能集线器比前两种提供更多的好处，可以使用 户更有效地共享资源。其技术近些年才出现， 户更有效地共享资源。其技术近些年才出现，很 多地方还没有机会享受到它的好处。 多地方还没有机会享受到它的好处。除了主动集 线器的特性外，智能集线器提供了集中管理功能。 线器的特性外，智能集线器提供了集中管理功能。 如果连接到智能集线器上的设备出了问题， 如果连接到智能集线器上的设备出了问题，你可 以很容易的识别、诊断和修补。这是极大的提高， 以很容易的识别、诊断和修补。这是极大的提高， 在一个大型网络里，如果没有集中的管理工具， 在一个大型网络里，如果没有集中的管理工具， 那么你常常需要一个一个线盒地跑， 那么你常常需要一个一个线盒地跑，寻找出问题 的设备。 的设备。 智能集线器的另一个出色的特性是可以为不同设 备提供灵活的传输速率。 备提供灵活的传输速率。除了上连到高速主干的 端口外，智能集线器还支持到桌面的10、 和 端口外，智能集线器还支持到桌面的 、16和 100Mbps的速率，即以太网、令牌环和 的速率， 的速率 即以太网、令牌环和FDDI。 。
中继器可以将局域网的一个网段和另一 个网段相连， 个网段相连，而且可以连接不同类型的 介质， 介质，如10Base2与10Base5。 与 。 由于中继器只是一种信号放大设备， 由于中继器只是一种信号放大设备，它 不能连接两种不同的介质访问类型， 不能连接两种不同的介质访问类型，如 令牌环网和以太网。 令牌环网和以太网。 中继器只是一种物理层设备， 中继器只是一种物理层设备，它不能识 别数据桢的格式和内容， 别数据桢的格式和内容，也不能将一种 数据链路报头类型转换成另外一种形式。 数据链路报头类型转换成另外一种形式。
3.2 集线器
用网络术语来说，集线器也叫 用网络术语来说，集线器也叫Hub或 或 Concentrator，是基于星形拓扑的接线点。 ，是基于星形拓扑的接线点。 Arcnet、10Base-T、10Base-F及许多其它专用网 、 、 及许多其它专用网 络都依靠集线器来连接各段电缆及把数据分发到 各个网段。 各个网段。 集线器的基本功能是信息分发， 集线器的基本功能是信息分发，它把一个端口接 收的所有信号向所有端口分发出去。 收的所有信号向所有端口分发出去。一些集线器 在分发之前将弱信号重新生成， 在分发之前将弱信号重新生成，一些集线器整理 信号的时序以提供所有端口间的同步数据通信。 信号的时序以提供所有端口间的同步数据通信。 具有多个10Base-F接口的集线器就象是使用镜子 具有多个 接口的集线器就象是使用镜子 来把光线分到各个端口。 来把光线分到各个端口。
基本规范 所有的集线器根据可连接的线缆类型都有一些基本特 性。集线器可以给网络提供除接口之外的附加服务， 集线器可以给网络提供除接口之外的附加服务， 但也必须遵从IEEE对介质的规定。 对介质的规定。 但也必须遵从 对介质的规定 多数集线器主要的连接是RJ-45插座，这是基于双绞 插座， 多数集线器主要的连接是 插座 线的多种以太网的标准接头类型， 线的多种以太网的标准接头类型，从10Base-T到 到 100Base-T，局域网中的工作站、打印机等设备通常 ，局域网中的工作站、 是以某种双绞线连接到集线器的，其两端为RJ-45连 是以某种双绞线连接到集线器的，其两端为 连 接头。 接头。 每种线缆到集线器的长度由使用的介质决定。 每种线缆到集线器的长度由使用的介质决定。 集线器是电子设备，因此需要电源， 集线器是电子设备，因此需要电源，多数集线器还有 指示多种状态的LED指示灯，常见的两种指示灯是电 指示灯， 指示多种状态的 指示灯 源和端口状态指示灯， 源和端口状态指示灯，有的集线器还有监视端口通信 状态和冲突的指示灯。 状态和冲突的指示灯。