计算机网络的拓扑结构-研究成果

网络中的计算机等设备要实现互联，就需要以一定的结构方式进行连接，这种连接方式就叫作“拓扑结构”，通俗地讲，就是这些网络设备是如何连接在一起的。目前，常见的网络拓扑结构主要有以下五大类。

（一）星型结构

星型结构，是指各工作站以星形方式连接成网。网络有中央节点，其他节点（工作站、服务器）都与中央节点直接相连，这种结构以中央节点为中心，因此，又称集中式网络。星型网络几乎是Ethernet（以太网）网络专用，它是因网络中的各工作站节点设备通过一个网络集中设备（如集线器或者交换机）连接在一起，各节点呈星状分布而得名。这类网络目前用得最多的传输介质是双绞线，如常见的五类线、超五类双绞线等，星型结构主要具有以下优势：

（1）星型拓扑结构便于集中控制，因为端用户之间的通信必须经过中心站，有易于维护和安全性更好等优点。

（2）端用户设备因为故障而停机时也不会影响其他端用户间的通信。

（3）星型拓扑结构的网络延迟时间较小，传输误差较低。但这种结构的缺点是，中心节点系统必须具有极高的可靠性，因为中心节点系统一旦损坏，整个系统便趋于瘫痪。在星型网络中，任何两个节点要进行通信都必须经过中央节点控制。

（4）网络传输数据快：可以从目前最新的1000Mbps到10G以太网接入速度看出。

（二）环型结构

在环型结构中，各设备是直接通过电缆来串接的，最后形成一个闭环，整个网络发送的信息就是在这个环中传递，通常把这类网络称为“令牌环网”。实际上大多数情况下这种拓扑结构的网络不会是所有计算机真的要连接成物理上的环形，一般情况下，环的两端是通过一个阻抗匹配器来实现环的封闭的，因为在实际组网过程中因地理位置的限制不方便做到环的两端物理的连接。这种结构消除了星型结构中端用户通信时对中心系统的依赖性。环型结构主要具有以下几个特点：

（1）环型网络结构一般仅适用于IEEE802.5的令牌网，在这种网络中，“令牌”是在环型连接中依次传递。所用的传输介质一般是同轴电缆。

（2）这种网络实现也非常简单，投资最小。可以从其网络结构示意图中看出，组成这个网络除了各工作站就是传输介质——同轴电缆，以及一些连接器材，没有价格昂贵的节点集中设备，如集线器和交换机。但也正因如此，这种网络所能实现的功能最为简单，仅能当作一般的文件服务模式。

（3）传输速度较快。在令牌网中允许有16Mbps的传输速度，它比普通的10Mbps以太网要快许多。当然随着以太网的广泛应用和以太网技术的发展，以太网的速度也得到了极大提高，目前普遍能提供100Mbps的网速，远比16Mbps要高。

（4）维护难，对分支节点故障定位较难。从其网络结构可以看到，整个网络各节点间是直接串联，这样任何一个节点出了故障都会造成整个网络的中断、瘫痪，维护起来非常不便。另外，因为同轴电缆所采用的是插针式的接触方式，所以非常容易造成接触不良，网络中断，而且这样查找起来非常困难，这一点相信维护过这种网络的人都深有体会。(www.xing528.com)

（5）扩展性能差。也是因为它的环型结构，环型结构的扩展性能远不如星型结构的好，如果要新添加或移动节点，就必须中断整个网络，在环的两端做好连接器才能连接。

（三）总线型结构

总线型结构，是指所有的节点都通过收发器连接在总线上，连接用户的物理介质由所有设备共享，各工作站地位平等，无中央节点控制。接收器负责接收总线上的串行信息并转换成并行信息送到PC工作站；发送器是将并行信息转换成串行信息后广播发送到总线上，总线上发送信息的目的地址与某节点的接口地址相符合时，该节点的接收器便接收信息。由于各个节点之间通过电缆直接连接，所以总线型拓扑结构中所需要的电缆长度是最小的，但总线只有一定的负载能力，因此，总线长度又有一定限制，一条总线只能连接一定数量的节点。总线型结构主要具有以下几个特点：

（1）组网费用低：这样的结构根本不需要另外的互联设备，是直接通过一条总线进行连接，所以组网费用较低。

（2）这种网络因为各节点是共用总线带宽的，所以在传输速度上会随着接入网络用户的增多而下降。

（3）网络用户扩展较灵活：需要扩展用户时只需要添加一个接线器即可，但所能连接的用户数量有限。

（4）维护较容易：单个节点失效不影响整个网络的正常通信。但是总线一断，则整个网络或者相应主干网段就断了。

（5）这种网络拓扑结构的缺点是一次仅能一个端用户发送数据，其他端用户必须等待获得发送权。

（四）树型结构

与星型结构相比，树型结构可以看成星型网络的扩展，它是一种分级的集中控制式网络。树型网络结构的形状像一棵倒置的树，其顶端有一个带分支的根，每个分支还可延伸出子分支。层次结构中处于最高位置的节点称为根节点，负责网络的控制，末端节点称为叶节点。这种结构的通信线路总长度短，节点易于扩充，成本较低，寻找路径比较方便，但除了叶节点及与其相连的线路外，其他节点或与其相连的线路故障都会影响系统。

（五）混合型拓扑结构

网络拓扑是一种由两种或多种网络拓扑组成的拓扑结构，也称混合型拓扑结构（有时也称杂合型结构）。这种网型拓扑结构主要用于较大型的局域网中。如果一个单位的办公地点在地理位置上分布较远（当然是同一小区中），如果单纯用星型结构网络来组建整个公司的局域网，因受到星型结构网络传输介质传输距离（100m）的限制，很难成功；如果单纯采用总线型网络结构来布线，则很难满足公司的计算机网络规模的需求。结合这两种拓扑结构，在同一个楼层采用双绞线的星型结构，而不同楼层采用同轴电缆的总线型结构，而在楼与楼之间也必须采用总线型结构，传输介质的选择要依据楼与楼之间的距离而定，如果距离较近（500m以内），可以采用粗同轴电缆来做传输介质，如果在180m之内还可以采用细同轴电缆来做传输介质。但是如果超过500m就只能采用光缆或者粗缆加中继器来满足了。这种布线方式就是我们常见的综合布线方式。