网络中的集线器的工作原理 ​

01网络通信前面小哥跟大家介绍了在Linux平台的的UDP和TCP的多线程编程等等，采用的编程模型一般是客户端与服务器模型(C/S模型)。而前面的知识只是学习了一台主机到另外一台主机的通信过程，或者说应用程序之间的通信，而实际报文是如何通过交换器或者路由器进行传递的呢?如上图所示，是一种常见的网络拓扑形式，主机通过交换器，再经过路由器等最终可以访问到右侧服务器。那么从今天小哥就跟大家一步一步讲解这中间的一些过程。当然在学习的过程中，一般不太可能在现实环境中搭建这样的平台，如果你有这样的条件也是可以的，通过抓包工具进行测验学习。但是更加方便的是使用一些网络的仿真工具进行测试、仿真所搭建的网络拓扑和通信，比如常用的PacketTracer工具等。

02集线器Hub如下是集线器常用的拓扑形式:集线器可把多台主机互联到同一网段的网络中，具体集线器是如何工作的，我们以PC1 ping PC2为例讲解该过程，从而解释集线器的工作内容。PC1 ping PC2PC1使用ping命令主要采用ICMP网络控制报文协议向PC2发送报文，而ICMP在IP层之上，可以认为其也在网络层。那么当网络层的报文发往链路层，其需要通过目的主机IP获得对应的目的主机mac地址，而每个主机都有自己的一张arp表，即目的IP地址与mac地址映射的表格，在windows的cmd命令栏中可以输出arp -a进行该表的查询。在首次通信的过程中并没有对应的映射数据的存在，所以当ICMP报文下发到链路层以后，其在对应的arp表中无法寻找到目的主机对应的mac地址。(注意 : ICMP报文发请求和应答都是单播)为了获得目的主机的mac地址，链路层会使用arp协议(也叫地址解析协议)进行广播获得对应的mac地址，目的主机ip地址相同的主机会进行单播应答，其他主机会丢弃，从而更新本主机的arp表，以便后续使用。小知识:上图的时间表示的是网络延时，因为回复和发送都需要传输时间；TTL表示生命周期，一把是64或者128，单向每经过一个路由器其TTL数值会减1，如果TTL在传输过程中降为0了就会被丢弃。

03集线器Hub工作原理从上面的通信过程我们可以知道，通过集线器发出的数据均为转发到连接在集线器上的其他设备上。但需要注意的是:1、其不是广播，而仅仅只是一种转发，其转发的数据目的mac并不是8个FF。

2、集线器其工作在物理层，并且是共享带宽，如下图所示:由于集线器是工作在物理层，几乎是无条件转发数据，所以每个设备会平分集线器的带宽，比如40M的带宽，那么4台主机，每台主机的带宽就只有1/4=10M。

3、功率放大功能，网络数据的传输都是会被衰减的，那么集线器为了更好的转发，集线器会使用自身电源来对传输的数据进行处理，从而使得更加稳定的传输。