集線器（HUB）是一種特殊的中繼器，又稱多口中繼器，工作在OSI參考模型的物理層。它與網卡、網線等傳輸介質一樣，屬于局域網中的基礎設備，不需任何軟件支持或只需很少管理軟件管理。是局域網的星型或樹型連接點，作為局域網中計算機和服務器的連接設備，集線器通過雙絞線對各個工作站進行集中管理。采用CSMA/CD（一種檢測協議，即帶沖突檢測的載波監聽多路訪問技術）訪問方式。
集線器工作時，通過廣播的方式將數據包發送給所有與其相連的節點，目的節點經過驗證后將數據進行驗收。其主要功能是對接收到的電信號進行再生整形放大，以擴大網絡的傳輸距離，同時把所有節點集中在以它為中心的節點上。
當使用集線器為中心的網絡時，網絡系統中某條線路或某個節點出現故障時，其他節點上的工作站仍然可以正常工作。但由于其共享帶寬的缺陷以及半雙工的工作方式等缺陷，集線器在向交換機的功能演變，慢慢被交換機取代。
工作原理
集線器在網絡中的功能與中繼器基本相同，集線器工作在OSI的物理層，每臺計算機或服務器都用獨立的雙絞線連接到集線器的一個端口上，連接到集線器的計算機共享集線器的內部總線。計算機或服務器收到信號后，再通過端口發送出去，并用集線器構成一個沖突域的網絡。
假設有一臺集線器將X機、Y機、Z機三臺計算機連接起來。如果X機需要將一個數據包傳送到Y機，那么X機通過網絡將數據包發送到集線器。集線器接收到數據包之后，先將數據包復制三份，然后再將這三份數據分別發送給X機、Y機、Z機，X機和Z機在收到這個包之后，通過網卡識別到不是發給它們的，就自動丟棄。而Y機在收到了數據包之后進行解包以及驗證，確認了這個包是發送給它的之后，繼續一層一層往上傳遞，最終將傳送的信息交給了用戶，從而完成了一次數據傳送。
組成結構
集線器主要由多個雙絞線或其它傳輸媒體的連接端口及其控制器等部件組成。
每個連接端口負責將傳輸媒體連接一個網絡結點，其信號傳輸機制為點到點模式。當某一連接端口接收到網絡信號時，將信號整形后發往其它所有連接端口。當碰撞發生時，通過端口立即向其它的工作站發出阻塞信號提醒。 當某一連接端口的傳輸線或工作站發生故障時，集線器能自動將該端口隔離，以免影響全網的正常工作。
設備分類
集線器可分為非交換式集線器和交換式集線器。根據對輸入信號的處理方式，還可以分為無源HUB、有源HUB、智能HUB。
非交換式集線器
單網段集線器
這種集線器是一種簡單中繼網段的集線器，單網段集線器的端口都被連接到集線器內部單一網段上，雖然其網絡拓撲為星形，但整體上為共享一個有沖突的通信媒介。這類集線器大多數是價格較便宜的固定式或堆疊式集線器。無源HUB是其中一種，不對信號做任何的處理，對介質的傳輸距離沒有擴展，并且對信號有一定的影響。
多網段集線器
這類集線器采用集線器背板，支持多個中繼網段，將集線器端口分別連接到集線器內部不同的網段上，每個共享網段組成一個廣播域。不同廣播域之間是相互隔離的，需要通過外接網橋或路由器來完成互相的連接。有源HUB與無源HUB的區別就在于它能對信號放大或再生，這樣它就延長了兩臺主機間的有效傳輸距離。多網段集線器的主要優勢是可以將網絡站點分布在多個中繼網段上，以減少每個網段上的信息流量負載。
交換式集線器
靜態交換集線器
靜態交換集線器的每個共享網段有多個集線器端口用于共享，在這樣的多個共享網段可以進行靜態交換。靜態交換不涉及網絡帶寬性能的問題，但可以均衡網絡負載，對網絡用戶進行合理的組織和管理。靜態交換可以分為靜態端口交換和靜態模板，前者是面向單個集線器端口來配置的，即一次只能配置或移動一個端口。后者是面向集線器模板來配置的，每個模板上有多個端口，即一次能夠配置或移動多個端口。
這類集線器在多網段集線器的基礎上增加了端口交換陣列，以實現集線器端口和背板多個網段之間的自動連接。端口交換陣列提供了一種自動工具，使每一個集線器的端口都可以配置并連接到集線器背板的任何中繼網段上，這種網絡配置功能是由網絡管理員通過網絡管理軟件控制的。網絡管理員可根據網絡負載情況，隨時改變集線器端口的配置。不同網段之間的連接仍需要外接網橋或路由器。
動態交換集線器
動態交換集線器的主要目標是提高網絡可用帶寬，能夠動態地提供多條端點到端點的并行通信鏈路，使多個工作站能夠同時在各自專用的鏈路上進行點到點的通信而互不干擾。智能HUB除具備有源HUB所有的功能外，還有網絡管理及路由功能，能夠自行選擇最佳路徑，對網絡進行有效管理，消除了共享網段所帶來的沖突、阻塞等現象。在智能HUB網絡中，不是每臺機器都能收到信號，只有與信號目的地址相同地址端口計算機才能收到，在增加了網絡的吞吐量的同時，減少了網絡的延遲，并提高了網絡的可用帶寬。動態交換集線器又可進一步分為動態網段集線器和動態端口交換集線器。
動態網段集線器擔任網橋或路由器功能，負責集線器背板多個網段之間的信息交換。互連設備被作成模板插到集線器機箱內，在集線器內部實現不同網段之間的互連。交換器中的網橋是一種簡化的網橋，只提供有限的麥金塔地址尋址能力，因此其交換速度比一般的網橋要快得多。
動態端口交換集線器通過其核心交換式背板，并采用一種純粹的交換系統，代替了傳統的共享媒體中繼網段。它主要是利用網橋或路由器技術，提供一種多網段端口和低延遲的集線設備。動態端口交換集線器的核心技術是微網段和密集網橋端口。微網段是將網段極端私用化，即一個網段對應一個端口且只連接一臺工作站。密集網橋端口是指集線器的每個端口都具有網橋功能特性。這樣就徹底消除了集線器內部的共享網段，使得多個網絡數據流在流動的同時互不干擾，從而保證了網絡通信的帶寬，降低了網絡延遲時間。
性能指標
集線器的主要性能指標為：傳輸速率、端口類型、端口數、穩定性等。
傳輸速率
傳輸速率是指集線器的數據交換能力，也叫帶寬，單位是Mbps(兆位/秒)。主流集線器的帶寬主要有三種：10Mbps、10Mbps到100Mbps自適應型、100Mbps。由于集線器所有端口共享一條帶寬，在同一時刻只能有兩個端口傳送數據其它端口只能等待，以及其半雙工的工作模式，均會影響其傳輸速率。
端口類型
端口就是所連節點的接口。集線器的主要有三種端口類型：即RJ-45端口、AUI端口和BNC端口。一些集線器還提供有光纖端口和其他類型的端口。RJ-45端口用于連接RJ-45接頭，適用于雙絞線連接的網絡。既可直接連接計算機、網絡打印機等終端設備，也可以與其他交換機、集線器或路由器等設備進行連接。AUI端口用于粗同軸電纜連的接頭。BNC端口一般通過TNC接頭連接，用于細同軸電纜連接的接口。
端口數
一些高檔集線器還提供了堆疊端口、光纖端口和其它類型的端口，這些端口的總數量就是集線器的端口數，一般來說有4口、8口、12口、16口、24口、32口等不同級別的集線器。
穩定性
集線器的穩定性包括連續工作時間、散熱性能、抗干擾、抗雷擊，高溫低溫抗等，特別是大型網絡設備都是長時間工作而且多數安裝在戶外，對集線器的穩定性有一定要求。
設備優缺點
優點
當網絡以集線器為中心組建時，網絡系統中某條線路或某個節點出現故障時，其他節點上的工作站仍然可以正常工作。
在環型網絡中都是通過一條傳輸介質來傳輸的，當使用這唯一一個物理信號傳輸通道進行傳輸的時候，就會存在各節點爭搶信道的矛盾，導致傳輸效率較低。引入集線器這一網絡集線設備后，每一個工作站通過自己專用的傳輸介質連接到集線器，各節點間不再只有一個傳輸通道，各節點發回來的信號通過集線器集中，集線器再把信號整形，放大后發送到所有節點上，這樣在上行通道上就不會再出現碰撞現象。
缺點
集線器屬于OSI的第一層即物理層設備，因此集線器只是簡單地把所接收到的信號通過所有端口重復發送出去，對數據的傳輸起到同步、放大和整形的作用，對數據傳輸中的短幀、碎片等無法進行有效地處理，不能保證數據傳輸的完整性和正確性。
基于集線器的網絡是一個共享介質的局域網，所以當上行通道與下行通道同時發送數據時仍然會存在信號碰撞現象。當集線器將從其內部端口檢測到碰撞時，產生碰撞強化信號向集線器所連接的目標端口進行傳送。這時所有數據都將不能發送成功，形成網絡堵塞。雖然各節點與集線器的連接已有各自獨立的通道，但是在集線器內部卻只有一個共同的通道，上，下行數據都必須通過這個共享通道發送和接收數據，這樣當上、下行通道同時有數據發送時，就可能出現堵塞現象。正因為集線器的共享帶寬這一不足之處，所以它不能單獨應用于較大網絡中。
傳統集線器的工作方式主要為半雙工。半雙工方式是指通信的雙方都可以發送信息，但不能同時發送信息。當其中一臺設備傳送時，其他設備只能接受，而不能同時傳送數據。比如計算機1和計算機2之間要互傳信息，計算機1發送信息時，計算機2只能處于接受狀態，而不能同時發送，它只有等計算機1將信息發送完畢并做好了接收準備時計算機2才可以發送信息。隨著技術的進步，集線器的工作方式逐漸轉變為全雙工。全雙工方式是指通信的雙方可以同時接送和發出信息，從而保證數據傳輸雙方能夠同時進行發送以及接收操作。
傳統集線器的廣播方式也存在缺陷。因為集線器屬于純硬件網絡底層設備，基本上不具有智能記憶能力和學習能力。也不具備交換機所具有的麥金塔地址表，所以它發送數據時都是沒有針對性的，采用廣播方式發送。也就是說當它要向某節點發送數據時，不是直接把數據發送到目的節點，而是把數據包發送到與集線器相連的所有節點。這種廣播發送數據方式有兩方面不足：首先，用戶數據包向所有節點發送，很可能帶來數據通信的不安全因素。其次，由于所有數據包都是向所有節點同時發送，加上以上介紹的共享帶寬方式，在星型結構的網絡中信息發送的沖突概率隨著網絡規模的增大成幾何級數增加，就更加可能造成網絡塞車現象，降低網絡執行效率。
發展趨勢
盡管集線器技術也在不斷改進，但實質上就是加入了一些交換機的技術，發展成了具有堆疊技術的堆疊式集線器，有的集線器具有了智能交換機功能。但隨著交換機價格的不斷下降，集線器僅有的價格優勢已不再明顯，集線器的市場越來越小，因此集線器產品在技術上向交換機進行了過渡，具備了一定的智能性和數據交換能力。
智能集線器借鑒了前代集線器的經驗，通過額外的通信接口集成更多的功能。應用范圍涵蓋了計算、嵌入式、醫療、工業和網絡市場等。集線器等網絡設備作為未來高帶寬網絡傳輸的關鍵設備，其大規模應用可進一步提升網絡傳輸速度，保障網絡的高效和穩定，有助于應用技術的融合與進步，并孕育出各種新模式，催生多種新興產業。
參考資料 >
中國集線器行業市場全面調研及市場發展現狀分析2022.中研網.2023-07-04
集線器市場調查 2022集線器行業進出口分析.中研網.2023-07-04