计算机网络：拓扑结构分类法

拓扑一词是一个几何学概念，网络拓扑结构是借用几何图形的特征，描述计算机网络中各个节点之间的连通关系。按拓扑结构可以将计算机网络分为总线型、星型、环型、树型、网状、蜂窝、混合型、动态拓扑型。

1.总线型结构

总线型结构网络如图1-4（a）所示。网络中的所有计算机连接到一条通信线缆（通常是同轴电缆）上，这条电缆称为总线，是一种共享通信线路的结构，具有信息的双向传输功能，适用于局域网。

优点：结构简单，节点的安装和拆除方便，价格便宜。

缺点：总线长度有一定限制，一条总线上只能安装一定数量的设备，总线自身或某一个节点故障可能导致整个网络系统瘫痪。

2.星型结构

星型结构网络如图1-4（b）所示。外围节点（如计算机、网络打印机等）与中央节点（集线器、交换机）连接构成网络，外围节点之间需要通过中央节点并且在中央节点的控制下进行通信。是目前局域网主要采用的结构，主要以双绞线作为连接线缆。

优点：结构简单，安装或拆除节点方便，便于网络扩展，便于网络管理，网络延迟小、误码率低。

缺点：中央节点如果故障，则网络瘫痪，因此可靠性低。另外，电缆的使用量大。

3.环型结构

环型结构网络如图1-4（c）所示。各节点通过环路接口连接到一个闭合的环形通信线路中。环路中的每个节点可以依次得到信息发送许可（令牌token），当一个节点得到许可并发送信息时，发送的信息都带有源节点地址和目的节点地址，信息将流动经过环路上所有的环路接口，当信息中的目的地址与某个节点的环路接口的地址一致时，信息被该节点接收，而后信息继续向下一个环路接口流动，直到回到发送节点的环路接口为止。在环型结构中，信息按固定的方向流动。

优点：信息传输控制机制简单，且最大传输延迟固定（信息流动一圈的时间），因此实时性强。安装简单，费用较低，线路故障容易查找和排除。

缺点：环的最大长度和节点数都有限制，网络不易扩展。

4.树型结构

树型结构网络如图1-4（d）所示。实际上是星型结构的扩展，通过级联集线器将多个星型结构的网络连接在一起构成一个更大的网络，但不允许存在环路。

优点：网络易扩展，且故障容易分离处理。

缺点：网络对根节点的依赖性大，一旦根节点故障，网络将不能工作。(www.xing528.com)

5.网状结构

网状结构网络如图1-4（e）所示。分完全网状结构和非完全网状结构两种形式。完全网状结构中，每两个节点都有线路直接连接；而非完全网状结构相比于完全网状结构，有一些节点对之间没有直接连接的线路。

优点：通信效率高，局部故障不会影响网络工作，所以可靠性高。

缺点：网络复杂，建设和维护成本高，控制复杂。

6.蜂窝结构

蜂窝结构是目前无线网络中的一种常用的结构，以基站为核心，每个基站作为星型结构的中央节点，控制一定范围内的无线通信，多个基站的覆盖区域形成类似蜂巢的形状。每个基站的覆盖区域允许有多个节点，节点只能与基站直接通信，节点与节点之间的通信由基站控制。

优点：能够形成大区域的完全覆盖；网络出故障时能提供有效的迂回路由，确保通信畅通，可靠性高；具有自配置、自组织和自愈的能力。

缺点：一个基站覆盖范围内允许节点的数目有限，节点对基站的依赖性大，建设和维护成本高。

7.混合结构

实际的网络往往不是采用以上某一种拓扑结构，而是将几种基本的网络结构综合。常见的混合网络结构有：星型与网状结构的结合，星型与总线结构的结合等。图1-4（f）展示的是总线型与环型网络的结合。

图1-4　网络拓扑结构示意图

8.动态拓扑结构

如果无线通信的节点都是移动节点，那么网络的拓扑结构可能是动态变化的，即两个节点之间通信时，信息经过的路径是不确定的，也不是事先已知的，因此每次通信之前需要先执行一个路由发现的步骤，在发现了可用路径后，才能进行通信。对于这种动态拓扑网络的研究工作，目前已经取得一些研究成果，但仍在进行中。

随堂练习

计算机网络如何分类？