拓扑学是几何学的一个分支,从图论演变过来,是研究与大小、形状无关的点、线和面构成的图形特征的方法。计算机网络拓扑是将构成网络的节点和连接节点的线路抽象成点和线,用几何关系表示网络结构,从而反映出网络中各实体的结构关系。
常见的网络拓扑结构主要有总线型拓扑、星型拓扑、环型拓扑、树型拓扑和网状拓扑等几种。
1)总线型拓扑
如图3-1(a)所示,总线型拓扑结构是将网络中所有设备都通过一根公共总线连接,通信时信号沿总线进行广播式传送。
总线型拓扑结构简单,增删结点容易,但是网络中任何结点产生故障时都会造成全网的瘫痪,可靠性不高。
2)星型拓扑
如图3-1(b)所示,星型拓扑结构是由一个中央结点和若干从结点组成。中央结点可以与从结点直接通信,而从结点之间的通信必须经过中央结点的转发。
星型拓扑结构简单,建网容易,传输速率高。每个结点独占一条传输线路,减少了数据传送冲突现象。一台计算机及其接口产生故障时,不会影响到整个网络。而且星型网络扩展性好,配置灵活,网络易于管理和维护。但是星型网络的中央结点一旦出现故障,将导致全网瘫痪。
3)环型拓扑
如图3-1(c)所示,环型拓扑结构中所有设备被连接成环,信号是沿着环传送的。
在环型拓扑结构中,每一台设备只能和相邻结点进行点对点直接通信。与其他结点通信时,信号必须依次经过一些中间结点。如果结点较多,则容易造成网络延时过大。
环型拓扑结构传输路径固定,不需要进行路径选择。环型网络管理比较复杂,投资费用较高,目前局域网极少采用环型网,环型网主要用于城域网和广域网中。当环型网络的拓扑结构需要调整时,一般需要重新配置整个网络,因此环型网络灵活性差,维护较困难。
4)树型拓扑
如图3-1(d)所示,树型结构是一种分层的星型结构。树型结构网络控制线路简单,管理也易于实现。树型结构是一种集中分层的管理形式,但树型网共享资源的能力较差。
5)网状拓扑(www.xing528.com)
如图3-1(e)所示,网状结构是指将各网络结点与通信线路互联成不规则的形状,每个结点至少与其他两个结点相连。
网状拓扑结构存在冗余链路,因此网络可靠性高,可选择最佳路径,可改善链路流量分配,提高网络性能。但是,这也导致网络结构复杂,线路成本高,不易管理和维护,路径的选择也比较复杂。
图3-1 网络拓扑结构
2.计算机网络的分类
IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers,国际电子电气工程师协会)根据计算机网络地理范围的大小将网络划分局域网、城域网和广域网。
1)局域网(LAN,Local Area Network)
局域网通常在一幢建筑物内或相邻几幢建筑物之间,其传送距离一般在几千米之内。局域网是结构复杂程度最低的计算机网络,也是目前应用最广泛的一类网络。尽管局域网是最简单的网络,但并不意味着它们必定是小型的网络。由于光通信技术的发展,局域网覆盖范围越来越大,人们往往将直径达数千米的一个连续的园区网也归纳到局域网的范围。
局域网具有数据传输速率高、误码率低、成本低、易组网、易管理、易维护、使用方便灵活等优点。
2)城域网(MAN,Metropolitan Area Network)
城域网的覆盖区域为数十平方千米的一座城市内,城域网往往由许多大型局域网组成。城域网主要对个人用户、企业局域网用户进行信号接入,并将用户信号转发到因特网中。城域网信号传输距离比局域网长,信号更加容易受到环境的干扰,因此网络结构较为复杂。
3)广域网(WAN,Wide Area Network)
广域网覆盖范围通常在数百平方千米以上,一般为多个城域网的互联(如ChinaNet,中国公用计算机网),甚至是全世界各个国家之间网络的互联(如Internet,国际互联网)。广域网能实现大范围的资源共享。
广域网传输介质较为简单,一般采用光纤或卫星进行信号传输。网络主干线路数据传输速率非常高,网络结构较为复杂,往往是一种网状网或其他拓扑结构的混合模式。广域网需要跨越不同城市、地区、国家,因此网络工程较为复杂,组网成本也很高。
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