集线器为何已成为过去

要将多台设备连接成一个LAN（Local Area Network），您需要一个用于连接这些设备的中央设备。早期使用的是集线器。如今则使用交换机。了解集线器为何被交换机取代，可以帮助您理解本地网络的实际工作方式，以及交换机为何优越得多。本课将重点介绍这种看似简单的集线器，以及导致其被淘汰的问题。

集线器是一种带有多个端口的简单设备，可以将设备连接成星型拓扑。但集线器并不智能：当一个帧（LAN 上的数据单元）从某个端口到达时，集线器只会将其从其他每个端口重复发送出去。它不会查看地址，也不会决定数据应发送到哪里。每台连接的设备都会收到每一次传输，无论它是不是预期的接收方。

集线器工作在物理层（OSI 模型的第 1 层）。它只会重复和放大电信号，并不了解 MAC 地址，也不把帧视为有意义的数据。这就是集线器有时被称为多端口中继器的原因。由于它不具备有关目标位置的智能，因此无法像交换机那样作出转发决策。

由于集线器会将所有内容重复发送给所有设备，所有连接的设备共享一个冲突域——这是一个区域，在该区域中，如果设备同时发送数据，两次传输就可能发生冲突。当所有设备共享同一传输介质时，冲突会频繁发生；添加的设备越多，情况就越糟。集线器实际上以星型拓扑重新制造了共享总线的问题。

集线器会强制采用半双工工作方式，也就是说，设备可以发送或接收，但不能同时进行。为应对冲突，设备会使用CSMA/CD（载波侦听多路访问/冲突检测）：先侦听线路，确认空闲后发送；如果发生冲突，就退避并重试。这种方式虽然可行，但会浪费时间和带宽，尤其是在繁忙的集线器上流量增加时。

在集线器上，所有设备都共享总带宽。如果集线器的速率为 100 Mbps，且有十台设备正在繁忙通信，那么它们实际上要共同分配这 100 Mbps。相比之下，交换机会为每个端口提供独立的完整带宽。这种共享管道的限制使集线器在负载较高时速度很慢，也是它们无法跟上网络增长的主要原因。

集线器还存在安全问题。由于每个帧都会发送到每个端口，集线器上的任何设备只要进行侦听，就能捕获全部流量，这种技术称为嗅探。敏感数据会暴露给所有已连接的设备。交换机会只将帧发送到目标端口，从而降低这种风险，使得在普通交换式网络上进行随意窃听更加困难。

两者的差异非常明显：

• 集线器 — 将数据重复发送到所有端口，只有一个冲突域，共享带宽，半双工，不安全。
• 交换机 — 将数据转发到正确的端口，各端口拥有独立的冲突域，每个端口享有完整带宽，全双工，更安全。

所有优势都属于交换机，这就是集线器从实际网络中消失的原因。

真正的集线器在现代网络中基本已经绝迹；价格低廉的交换机已完全取代了它们。您可能仍会听到有人宽泛地用“集线器”指代任何中央连接设备；此外，在实验室中，或为了在分析期间有意嗅探流量时，偶尔也会使用集线器。对于考试，请将集线器视为一种已经过时、但您必须从历史角度理解并与交换机进行对比的技术。

集线器和交换机之间出现了网桥。网桥连接两个网络网段，并且不同于集线器，它会读取 MAC 地址，以决定流量是否应在两个网段之间通过，从而阻止本地流量继续转发。网桥本质上是端口数量很少的交换机；交换机有时也被称为多端口网桥。网桥引入了智能且能够识别地址的转发机制，交换机后来将这种机制进一步完善。

尽管集线器已经消失，但它所讲解的概念仍然十分重要。冲突域、半双工、CSMA/CD 和共享带宽都源自集线器时代，考试也会考查这些内容。理解集线器的缺点，是认识交换机修复了哪些问题的最清晰途径，也能帮助您为接下来关于交换机转发、MAC 表，以及冲突域与广播域区别的课程做好准备。

测试您对集线器的理解。

您已经了解到，集线器是工作在第 1 层的多端口中继器，会盲目地将每个帧发送到所有端口。这会形成一个共享的冲突域，强制采用结合CSMA/CD的半双工工作方式，使所有设备分摊带宽，并允许任意设备嗅探全部流量。这些缺点使集线器过时。交换机通过只将帧转发到正确的端口，解决了每一个问题。集线器的相关概念仍然重要，因为它们是冲突域以及后续主题的基础。