集线器
集线器（HUB）是一种特殊的中继器，工作在OSI参考模型的物理层。是局域网的星型连接点，作为局域网中计算机和服务器的连接设备，集线器通过双绞线对各个工作站进行集中管理。采用CSMA/CD(即带冲突检测的载波监听多路访问技术)介质访问控制机制。
集线器工作时，通过广播的方式将数据包发送给所有与其相连的节点，目的节点经过验证后将数据进行验收。其主要功能是对接收到的信号进行再生整形放大，以扩大网络的传输距离，同时把所有节点集中在以它为中心的节点上。
当使用集线器为中心的网络时，网络系统中某条线路或某个节点出现故障时，其他节点上的工作站仍然可以正常工作。但由于其共享带宽的缺陷以及半双工的工作方式等缺陷，集线器在向交换机的功能演变，慢慢被交换机取代。
工作原理
集线器在网络中的功能与中继器基本相同，集线器工作在OSI的物理层，每台计算机或服务器都用独立的双绞线连接到集线器的一个端口上，连接到集线器的计算机共享集线器的内部总线。计算机或服务器收到信号后，再通过端口发送出去，并用集线器构成一个冲突域的网络。
假设有一台集线器将X机、Y机、Z机三台计算机连接起来。如果X机需要将一个数据包传送到Y机，那么X机通过网络将数据包发送到集线器。集线器接收到数据包之后，先将数据包复制三份，然后再将这三份数据分别发送给X机、Y机、Z机，X机和Z机在收到这个包之后，通过网卡识别到不是发给它们的，就自动丢弃。而Y机在收到了数据包之后进行解包以及验证，确认了这个包是发送给它的之后，继续一层一层往上传递，最终将传送的信息交给了用户，从而完成了一次数据传送。
组成结构
集线器主要由多个双绞线或其它传输媒体的连接端口及其控制器等部件组成。
每个连接端口负责将传输媒体连接一个网络结点，其信号传输机制为点到点模式。当某一连接端口接收到网络信号时，将信号整形后发往其它所有连接端口。当碰撞发生时，通过端口立即向其它的工作站发出阻塞信号提醒。 当某一连接端口的传输线或工作站发生故障时，集线器能自动将该端口隔离，以免影响全网的正常工作。
设备分类
集线器可分为非交换式集线器和交换式集线器。
非交换式集线器
单网段集线器
这种集线器是一种简单中继网段的集线器，单网段集线器的端口都被连接到集线器内部单一网段上，虽然其网络拓扑为星形，但整体上为共享一个有冲突的通信媒介，这类集线器大多数是价格较便宜的固定式或堆叠式集线器。
多网段集线器
这类集线器采用集线器背板，支持多个中继网段，将集线器端口分别连接到集线器内部不同的网段上，每个共享网段组成一个广播域。不同广播域之间是相互隔离的，需要通过外接网桥或路由器来完成互相的连接。多网段集线器的主要优势是可以将网络站点分布在多个中继网段上，以减少每个网段上的信息流量负载。
交换式集线器
静态交换集线器
静态交换集线器的每个共享网段有多个集线器端口用于共享，在这样的多个共享网段可以进行静态交换。静态交换不涉及网络带宽性能的问题，但可以均衡网络负载，对网络用户进行合理的组织和管理。静态交换可以分为静态端口交换和静态模板，前者是面向单个集线器端口来配置的，即一次只能配置或移动一个端口。后者是面向集线器模板来配置的，每个模板上有多个端口，即一次能够配置或移动多个端口。
这类集线器在多网段集线器的基础上增加了端口交换阵列，以实现集线器端口和背板多个网段之间的自动连接。端口交换阵列提供了一种自动工具，使每一个集线器的端口都可以配置并连接到集线器背板的任何中继网段上，这种网络配置功能是由网络管理员通过网络管理软件控制的。网络管理员可根据网络负载情况，随时改变集线器端口的配置。不同网段之间的连接仍需要外接网桥或路由器。
动态交换集线器
动态交换集线器的主要目标是提高网络可用带宽，能够动态地提供多条端点到端点的并行通信链路，使多个工作站能够同时在各自专用的链路上进行点到点的通信而互不干扰，消除了共享网段所带来的冲突、阻塞等现象，在增加了网络的吞吐量的同时，减少了网络的延迟，并提高了网络的可用带宽。动态交换集线器又可进一步分为动态网段集线器和动态端口交换集线器。
动态网段集线器担任网桥或路由器功能，负责集线器背板多个网段之间的信息交换。互连设备被作成模板插到集线器机箱内，在集线器内部实现不同网段之间的互连。交换器中的网桥是一种简化的网桥，只提供有限的麦金塔地址寻址能力，因此其交换速度比一般的网桥要快得多。
动态端口交换集线器通过其核心交换式背板，并采用一种纯粹的交换系统，代替了传统的共享媒体中继网段。它主要是利用网桥或路由器技术，提供一种多网段端口和低延迟的集线设备。动态端口交换集线器的核心技术是微网段和密集网桥端口。微网段是将网段极端私用化，即一个网段对应一个端口且只连接一台工作站。密集网桥端口是指集线器的每个端口都具有网桥功能特性。这样就彻底消除了集线器内部的共享网段，使得多个网络数据流在流动的同时互不干扰，从而保证了网络通信的带宽，降低了网络延迟时间。
性能指标
集线器的主要性能指标为：传输速率、端口类型、端口数、稳定性等。
传输速率
传输速率是指集线器的数据交换能力，也叫带宽，单位是Mbps(兆位/秒)。主流集线器的带宽主要有三种：10Mbps、10Mbps到100Mbps自适应型、100Mbps。由于集线器所有端口共享一条带宽，在同一时刻只能有两个端口传送数据其它端口只能等待，以及其半双工的工作模式，均会影响其传输速率。
端口类型
端口就是所连节点的接口。集线器的主要有三种端口类型：即RJ-45端口、AUI端口和BNC端口。一些集线器还提供有光纤端口和其他类型的端口。RJ-45端口用于连接RJ-45接头，适用于双绞线连接的网络。既可直接连接计算机、网络打印机等终端设备，也可以与其他交换机、集线器或路由器等设备进行连接。AUI端口用于粗同轴电缆连的接头。BNC端口一般通过TNC接头连接，用于细同轴电缆连接的接口。
端口数
一些高档集线器还提供了堆叠端口、光纤端口和其它类型的端口，这些端口的总数量就是集线器的端口数，一般来说有4口、8口、12口、16口、24口、32口等不同级别的集线器。
稳定性
集线器的稳定性包括连续工作时间、散热性能、抗干扰、抗雷击，高温低温抗等，特别是大型网络设备都是长时间工作而且多数安装在户外，对集线器的稳定性有一定要求。
设备优缺点
优点
当网络以集线器为中心组建时，网络系统中某条线路或某个节点出现故障时，其他节点上的工作站仍然可以正常工作。
在环型网络中都是通过一条传输介质来传输的，当使用这唯一一个物理信号传输通道进行传输的时候，就会存在各节点争抢信道的矛盾，导致传输效率较低。引入集线器这一网络集线设备后，每一个工作站通过自己专用的传输介质连接到集线器，各节点间不再只有一个传输通道，各节点发回来的信号通过集线器集中，集线器再把信号整形，放大后发送到所有节点上，这样在上行通道上就不会再出现碰撞现象。
缺点
集线器属于OSI的第一层即物理层设备，因此集线器只是简单地把所接收到的信号通过所有端口重复发送出去，对数据的传输起到同步、放大和整形的作用，对数据传输中的短帧、碎片等无法进行有效地处理，不能保证数据传输的完整性和正确性。
基于集线器的网络是一个共享介质的局域网，所以当上行通道与下行通道同时发送数据时仍然会存在信号碰撞现象。当集线器将从其内部端口检测到碰撞时，产生碰撞强化信号向集线器所连接的目标端口进行传送。这时所有数据都将不能发送成功，形成网络堵塞。虽然各节点与集线器的连接已有各自独立的通道，但是在集线器内部却只有一个共同的通道，上，下行数据都必须通过这个共享通道发送和接收数据，这样当上、下行通道同时有数据发送时，就可能出现堵塞现象。正因为集线器的共享带宽这一不足之处，所以它不能单独应用于较大网络中。
传统集线器的工作方式主要为半双工。半双工方式是指通信的双方都可以发送信息，但不能同时发送信息。当其中一台设备传送时，其他设备只能接受，而不能同时传送数据。比如计算机1和计算机2之间要互传信息，计算机1发送信息时，计算机2只能处于接受状态，而不能同时发送，它只有等计算机1将信息发送完毕并做好了接收准备时计算机2才可以发送信息。随着技术的进步，集线器的工作方式逐渐转变为全双工。全双工方式是指通信的双方可以同时接送和发出信息，从而保证数据传输双方能够同时进行发送以及接收操作。
传统集线器的广播方式也存在缺陷。因为集线器属于纯硬件网络定层设备，基本上不具有智能记忆能力。也不具各交换机所具有的麦金塔地址表，所以它发送数据时都是没有针对性的，采用广播方式发送。也就是说当它要向某节点发送数据时，不是直接把数据发送到目的节点，而是把到据包发送到与集线器相连的所有节点。这种广播发送数据方式有两方面不足：首先，用户数据包向所有节点发送，很可能带来数据通信的不安全因素。其次，由于所有数据包都是向所有节点同时发送，加上以上介绍的共享带宽方式，在星型结构的网络中信息发送的冲突概率随着网络规模的增大成几何级数增加，就更加可能造成网络塞车现象，降低网络执行效率。
发展趋势
尽管集线器技术也在不断改进，但实质上就是加入了一些交换机的技术，发展成了具有堆叠技术的堆叠式集线器，有的集线器具有了智能交换机功能。但随着交换机价格的不断下降，集线器仅有的价格优势已不再明显，集线器的市场越来越小，因此集线器产品在技术上向交换机进行了过渡，具备了一定的智能性和数据交换能力。
智能集线器借鉴了前代集线器的经验，通过额外的通信接口集成更多的功能。应用范围涵盖了计算、嵌入式、医疗、工业和网络市场等。集线器等网络设备作为未来高带宽网络传输的关键设备，其大规模应用可进一步提升网络传输速度，保障网络的高效和稳定，有助于应用技术的融合与进步，并孕育出各种新模式，催生多种新兴产业。
参考资料
中国集线器行业市场全面调研及市场发展现状分析2022.中研网.2023-07-04
集线器市场调查 2022集线器行业进出口分析.中研网.2023-07-04