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集线器的工作原理是什么？
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作者： 请客ab
01-01 08:00
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回复：集线器的工作原理是什么？
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作者： sh8
01-01 08:00
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谈 起 集 线 器 的 工 作 原 理， 就 不 能 不 说 说 以 太 网 的 性 质 和 载 波 监 听 多 路 访 问/ 冲 突 检 测 机 制。
---- 以 太 网 是 一 种 流 行 的 分 组 交 换 局 域 网 技 术。 最 初 以 太 网 的 设 计 使 用 的 是 同 轴 电 缆， 电 缆 本 身 是 无 源 的， 所 有 使 网 络 运 转 的 的 有 源 电 子 元 件 都 连 到 了 与 网 络 连 接 的 计 算 机 上。
---- 计 算 机 与 以 太 网 同 轴 电 缆 相 连 要 求 有 一 个 硬 件 设 备， 叫 做 收 发 器。 收 发 器 通 常 是 与 以 太 网 相 邻 的 一 个 小 硬 件。 除 了 在 以 太 网 上 检 测 和 控 制 电 信 号 的 模 拟 硬 件 以 外， 收 发 器 中 也 包 括 数 字 电 路， 允 许 它 与 数 字 计 算 机 通 信。 收 发 器 可 以 检 测 到 以 太 网 上 被 使 用， 并 将 其 上 的 电 信 号 进 行 模- 数 转 换 或 数- 模 转 换。 有 一 根 连 接 单 元 接 口AUI(Attachment Unit Interface) 电 缆， 它 把 收 发 器 连 到 某 个 主 机 的 适 配 板 上。AUI 电 缆 非 正 式 地 被 称 为 收 发 器 电 缆， 它 包 括 多 根 金 属 线。 这 些 金 属 线 运 载 操 作 收 发 器 所 需 要 的 电 流、 控 制 收 发 器 操 作 的 信 号、 以 及 被 发 送 和 接 受 的 分 组 的 内 容。
---- 标 准 以 太 网 是 一 种 具 有 尽 最 大 努 力 投 递 含 义 和 分 布 式 接 入 控 制 的10Mbps 的 广 播 式 总 线 技 术。 因 为 所 有 站 共 享 同 一 通 信 道， 所 以 它 是 总 线 方 式 的； 因 为 所 有 收 发 器 都 能 收 到 每 次 发 送， 所 以 它 是 广 播 方 式 的。 收 发 器 把 所 有 来 自 电 缆 的 分 组 传 给 主 机 接 口， 由 主 机 接 口 来 选 择 计 算 机 要 接 收 的 分 组 并 滤 除 掉 其 他 的 分 组。
---- 以 太 网 之 所 以 采 用 尽 最 大 努 力 投 递（best-effort delivery） 的 机 制， 是 因 为 硬 件 没 有 向 发 送 者 提 供 任 何 信 息 来 判 断 所 要 发 送 的 分 组 是 否 已 被 发 送。 例 如， 如 果 目 的 主 机 偶 尔 掉 电， 那 么 发 送 给 它 的 分 组 将 丢 失， 而 发 送 者 不 会 得 到 通 知。
---- 以 太 网 的 接 入 控 制 是 分 布 式 的， 因 为， 不 像 某 些 网 络 技 术， 以 太 网 没 有 任 何 中 央 权 力 来 授 权 接 入。 以 太 网 的 接 入 方 式 叫 做 具 有 冲 突 检 测 的 载 波 监 听 点 接 入CSMA/CD（Carrier Sense Multiple Access with Collision Detect）。 它 是CSMA 的， 因 为 多 台 机 器 可 同 时 接 入 以 太 网， 并 且 各 机 探 测 是 否 存 在 载 波 来 决 定 以 太 是 否 空 闲； 当 某 主 机 接 口 要 发 送 一 个 分 组 时， 它 首 先 监 听 以 太， 看 是 否 有 报 文 正 在 发 送（ 即 执 行 载 波 监 听）。 当 没 有 监 听 到 发 送 时， 主 机 接 口 开 始 发 送。 每 次 发 送 都 在 一 个 限 定 的 时 间 内 完 成（ 因 为 有 一 个 最 大 分 组 长 度）。 另 外， 硬 件 必 须 在 两 次 发 送 之 间 保 持 一 个 最 小 空 闲 时 间， 也 就 是 说， 没 有 一 对 正 在 通 信 的 机 器 可 以 连 续 使 用 网 络 而 不 给 其 他 机 器 接 入 网 络 的 机 会。
---- 当 收 发 器 开 始 发 送 时， 信 号 并 不 同 时 到 达 网 络 各 处， 而 是 大 约 以 光 速 的80% 的 速 率 在 电 缆 上 传 输。 这 样 就 可 能 有 两 个 收 发 器 同 时 探 测 到 网 络 空 闲， 并 同 时 开 始 发 送。 当 这 两 个 电 信 号 交 汇 时， 它 们 混 杂 在 一 起， 每 个 信 号 都 失 去 意 义 了。 这 种 事 件 叫 做 冲 突（collision）。
---- 以 太 网 以 一 种 巧 妙 的 方 式 处 理 冲 突。 每 个 收 发 器 在 发 送 时 监 视 电 缆， 看 是 否 有 外 来 信 号 干 扰 其 发 送。 从 技 术 上 说， 这 种 监 视 叫 做 冲 突 检 测CD（Collision Detect）， 使 以 太 网 成 为 一 个CSMA/CD 网。 当 检 测 到 冲 突 时， 主 机 接 口 放 弃 本 次 发 送， 等 待 活 动 停 止， 再 次 试 发 送, 要 避 免 所 有 收 发 器 都 发 送 而 导 致 每 次 发 送 都 产 生 冲 突， 使 整 个 网 络 拥 塞。 为 避 免 这 种 局 面， 以 太 网 使 用 一 种 二 进 制 指 数 退 避 策 略（Binary Exponential Backoff Policy）： 发 送 者 在 第 一 次 冲 突 后 延 迟 一 个 随 机 时 间， 如 果 第 二 次 发 送 也 产 生 冲 突 的 话， 则 延 迟 第 一 次 时 延 的 两 倍； 若 第 三 次 发 送 还 冲 突 的 话， 就 延 迟 四 倍 等 等。 执 行 指 数 退 避 的 考 虑 是： 如 果 发 生 许 多 站 点 同 时 发 送 的 事 件， 将 发 生 严 重 的 拥 塞。 在 这 种 拥 塞 中， 很 可 能 两 个 站 点 选 择 非 常 接 近 的 随 机 时 间 进 行 退 避。 这 样， 发 生 另 一 次 冲 突 的 可 能 性 是 很 高 的。 通 过 使 延 迟 时 间 加 倍， 指 数 退 避 策 略 会 很 快 把 站 点 重 新 发 送 的 时 间 间 隔 显 著 拉 开， 使 发 生 再 一 次 冲 突 的 可 能 性 变 得 非 常 非 常 小 了。
---- 集 线 器 属 于 数 据 通 信 设 备， 工 作 于LAN 环 境 中， 主 要 用 于OSI（Open System InterConnection） 参 考 模 型 第 一 层， 因 此， 又 被 称 为 物 理 层 设 备， 每 个 经 集 线 器 连 接 的 节 点 都 需 要 一 条 专 用 的 线 缆。 集 线 器 内 部 采 用 电 器 互 联， 当 维 护LAN 环 境 的 逻 辑 总 线 或 环 型 结 构 时， 用 集 线 器 可 以 建 立 一 个 物 理 的 星 型 网 络 结 构。 在 这 方 面， 集 线 器 起 到 了 多 端 口 中 继 器 的 作 用。 在 以 太 网 环 境 下， 集 线 器 向 每 个 端 口（ 数 据 接 受 端 口 除 外） 广 播 所 接 受 的 数 据 帧， 由CSMA/CD（ 载 波 监 听 多 路 访 问/ 冲 突 检 测） 机 制 决 定 最 终 接 受 方。 以 太 网 是 机 器 之 间 的 链 路 级 连 接， 因 此， 把 被 传 输 的 数 据 看 作 一 帧， 集 线 器 端 口 接 受 一 台 主 机 接 口 发 送 的 数 据 帧， 每 一 帧 的 帧 格 式 包 括 源 站 地 址 和 目 的 站 地 址 以 及 一 个 前 同 步 码（Preamble）、 类 型 字 段、 数 据 字 段 和 循 环 冗 余 校 验 码（CRC）。 前 同 步 码 是64 位"0"、"1" 交 替 序 列， 用 来 帮 助 接 受 网 点 实 现 同 步。 类 型 字 段 包 括 一 个16 位 的 整 数， 用 来 识 别 帧 上 所 载 数 据 的 类 型。 数 据 字 段 是 此 帧 所 载 的 真 实 数 据。32 位 循 环 冗 余 校 验 码 帮 助 接 口 检 测 发 送 错 误， 它 实 际 上 是 一 种 函 数 运 算 方 法， 用 来 校 验 发 送 数 据 与 接 受 数 据 的 一 致 性。 集 线 器 对 两 段 电 缆 之 间 的 电 信 号 进 行 中 继， 再 根 据 帧 格 式 中 的 目 的 站 地 址 决 定 最 终 接 受 方， 即 目 标 主 机。 这 种 工 作 方 式 与 网 桥(Bridge) 和 交 换 机(Switch) 的 工 作 机 理 存 在 很 大 的 区 别；Bridge 和Switch 首 先 分 析 所 接 受 的 数 据 帧, 并 根 据 数 据 帧 中 包 含 的 信 息 作 出 转 发 决 定, 然 后 将 数 据 帧 转 发 目 的 节 点。 并 且，Bridge 和Switch 可 以 通 过 使 用 不 同 的 数 据 链 路 层 协 议（ 如 以 太 网 协 议、 令 牌 环、FDDI） 实 现 控 制 数 据 流 量、 处 理 传 输 错 误、 提 供 物 理 编 址、 管 理 物 理 介 质 的 访 问 等 功 能， 而 对 于 工 作 于 物 理 层 的 集 线 器 来 讲， 却 不 具 有 这 样 的 功 能。 但 集 线 器 的 廉 价 实 用 性， 仍 然 是LAN 网 络 扩 展 的 极 佳 选 择。 |
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作者： Kemagy
02-18 09:16
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好多空格，看的累死了。。。 |
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作者： zyhy127
02-18 09:16
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哇,这位仁兄说的也太仔细了点吧 |
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作者： zf530520
02-18 09:16
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大哥
我考试也这么答吗？也太多了吧！有没更精致的答案？ |
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作者： lnbird
02-18 09:16
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把数据广播方式进行传播， |
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作者： 游客
04-07 13:11
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好多啊，能不能少点啊 |
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