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集线器的工作原理及故障分析

集线器的工作原理及故障分析

【 编 辑 】拓创 【 日 期 】2008/11/4 15:26:28 打印 关闭

一、集线器的基本工作原理
  我们知道在环型网络中只存在一个物理信号传输通道,都是通过一条传输介质来传输的,这样就存在各节点争抢信道的矛盾,传输效率较低。引入集线器这一网络集线设备后,每一个站是用它自己专用的传输介质连接到集线器的,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,这样至少在上行通道上不再出现碰撞现象。但基于集线器的网络仍然是一个共享介质的局域网,这里的"共享"其实就是集线器内部总线,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(Jam)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"大塞车"。
  出现这种网络现象我们可以用一个形象的现实情形来说明,那就是单车道上同时有两个方向的车驰来。
  我们知道,单车道上通常只允许一个行驶方向的车通过,但是在小城镇,条件有限通常没有这样的规定,单车道也很有可能允许两个行驰方向的车通过,但是必须是不同时刻经过。在集线器中也一样,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,这样有可能像单车道一样,当上、下行通道同时有数据发送时,就可能出现塞车现象。很好理解吧?
  正因为集线器的这一不足之处,所以它不能单独应用于较大网络中(通常是与交换机等设备一起分担小部分的网络通信负荷),就像在大城市中心不能有单车道一样,因为网络越来,出现网络碰撞现象的机会就越大。也正因如此,集线器的数据传输效率是比较低的,因为它在同一时刻只能有一个方向的数据传输,也就是所谓的"单工"方式。如果器网络中要选用集线器作为单一的集线设备,则网络规模最好在10台以内,而且集线器带宽应为10/100Mbps以上。
  集线器除了共享带宽这一不足之处外,还有一个方面在选择集线器时必须要考虑到,那就是它的广播方式。因为集线器属于纯硬件网络底层设备,基本上不具有"智能记忆"能力,更别说"学习"能力了。它也不具备交换机所具有的MAC地址表,所以它发送数据时都是没有针对性的,而是采用广播方式发送。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,而是把数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:(1)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,一些别有用心的人很容易就能非法截获他人的数据包;(2)由于所有数据包都是向所有节点同时发送,加上以上所介绍的共享带宽方式,就更加可能造成网络塞车现象,更加降低了网络执行效率。

二、集线器常见故障的分析处理
  对于最普通最常用的星型拓扑结构来说,集线器(HUB)是心脏部分,一旦它出 问题,整个网络便无法工作,所以它的好坏对于整个网络来说都是相当重要的。
  集线器(HUB)或交换机(Switch)是局域网中用得最为普及的设备。一般情况下,它们为用户查找网络故障提供方便,如通过观察与HUB(或Switch)连接端口的指示灯是否发亮,可以判断网络连接是否正常。对于lO/lOOMb/s自适应HUB(或Switch)而言,还可通过连接端口指示灯的不同颜色来判断被连接的电脑是工作在10Mb/s状态下,还是lOOMb/s状态下。所以,在大多数应用场合,HUB(或Switch)的使用是有利于网络维护的。但是,因为HUB(或Switch)的使用不当或自身损坏,都将给网络的连接带来问题。
  1.集线器在100Mb/s网络中的应用故障
  [故障现象]
  将网络从10Mb/s升级到100Mb/s后,网络无法正常工作。
  [故障分析处理]
  在局域网中,当网络的连接范围较大时,可通过HUB之间的级联扩大网络的传输距离。在10Mb/s网络中最多可级联四级,使网络的最大传输距离达到600m。但当网络从10Mb/s升级到100Mb/s或新建一个100Mb/s的局域网时,如果采用普通的方法对100MHUB进行连接将使局域网络无法正常工作。众所周知,在100Mb/s网络中只允许对两个100Mb/s的HUB进行级联,而且两个10Mb/sHUB之间的连接距离不能大于5m,所以100Mb/s局域网在使用HUB时最大距离为205m。如果实际连接距离不符合以上要求,网络将无法连接。这一点要引起足够重视,否则在用户规划网络时很容易造成严重的错误。
  2。集线器在进行级联时的应用故障
  [故障现象]
  某单位自行组建一个局域网,使用了两个16口(还带一个级联端口)的10M共享式集线器,所有电脑通过HUB与总机房的HUB相连。其中HUBA通过级联端口连接到HUBB的第16个端口上,HUBB通过级连端口连接到总机房的HUB上,其他端口分别连接工作站。整个工作站使用静态IP地址,其值分别为192.168.0.2、192.168.0.3……依次类推,192.168.0.1分配给NT服务器使用,每台电脑(包括服务器)的子网掩码全部为255.255.255.0。在正式连接服务器前每设置一台工作站,都使用Ping命令进行测试,结果全部都连通,而且HUB A所连接的工作站全部也能用Ping命令与HUB B所连接的工作站相通。但是,当连入了服务器后,只有HUB B所连接的工作站能够登录服务器,而HUBA所连接的工作站却无法登录。
  [故障分析处理]
  通过观察电脑上网卡的指示灯,以及两个HUB上各端口的指示灯,除发现HUBB的第16个端口与HUB A的级联端口对应的指示灯不亮外,所有网卡和其他端口的指示灯都均匀发亮,说明电脑与HUB之间的连接均正常,因此问题极有可能是出在HUBA的级联端口与HUB B的第16个端口上。按照这种情况,开始怀疑在HUB A的级联端口和HUB B的第16个端口中至少有一个端口是坏的。为了进一步确认其端口是坏的,可将两个HUB的位置进行的调换,但结果依然如旧。接下来试着把连接HUB A级联端口的双绞线插在了HUB B的别处的一个普通端口上,结果问题解决了,网络中所有的工作站都能与服务器连通,而且两个HUB所连接的工作站都能相互得到响应。 由此可以看出,有些HUB的级联端口和与之紧靠的一个端口不是独立的两个端口,而应属于同一个端口(虽然存在两个独立的物理端口)。以前的许多HUB是使用了一个拨动开关在两个端口之间进行级联端口的选择,而在随后推出的产品中却省了这个开关,但如果将其中一个端口作为级联端口使用,另一个端口将无效。
  3.HUB经常烧坏
  [故障现象]
  一台连接两幢楼的HUB经常烧坏,有时候一个月之中就要坏三四次。
  [故障分析处理]
  经测试,其中A楼的电源系统已经老化,零线绝对电压是30V,火线绝对电压是 250V,而用万用表量电压还是220V;UB到B楼HUB,则两个HUB要承受30V的电势差,很可能因此而损坏。解决的办法很简单,只需在A楼的交换机房接一根地线即可。

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