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计算机网络的拓扑结构


1.5 计算机网络的拓扑结构
拓扑结构一般指点和线的几何排列或组成的几何图形。 计算机网络的拓扑结 构是指一个网络的通信链路和结点的几何排列或物理布局图形。 链路是网络中相 邻两个结点之间的物理通路, 结点指计算机和有关的网络设备, 甚至指一个网络。 按拓扑结构,计算机网络可分为以下五类。 1.总线形网络 由一条高速公用总线连接若干个结点所形成的网络即为总线形网络, 拓扑结 构如图 1-9(a)所示。

图 1-9 总线形和环形网络拓扑 (a)总线形网络 (b)环形网络

总线形网络的特点主要是结构简单灵活,便于扩充,是一种很容易建造的网 络。由于多个结点共用一条传输信道,故信道利用率高,但容易产生访问冲突; 传输速率高,可达 1~100Mbps;但总线形网常因一个结点出现故障(如接头接 触不良等)而导致整个网络不通,因此可靠性不高。 2.环形网络 环形网中各结点通过环路接口连在一条首尾相连的闭合环形通信线路中, 拓 扑结构如图 1-9(b)所示,环上任何结点均可请求发送信息。 环形网络的主要特点是信息在网络中沿固定方向流动, 两个结点间仅有唯一 的通路,大大简化了路径选择的控制;某个结点发生故障时,可以自动旁路,可 靠性较高;由于信息是串行穿过多个结点环路接口,当结点过多时,使网络响应 时间变长。但当网络确定时,其延时固定,实时性强。 环形网也是微机局域网常用的拓扑结构之一, 如企业实时信息处理系统和工 厂自动系统,以及某些校园网的主干网常采用环网,如图 1-10 是某大学学校网 的主干网,其三个校区通过路由器以环形网的形式连接起来。

图 1-10 某大学主干网

3.星形网络 星形拓扑是由中央结点为中心与各结点连接组成的, 多结点与中央结点通过 点到点的方式连接。拓扑结构如图 1-11(a)所示,中央结点执行集中式控制策 略,因此中央结点相当复杂,负担比其他各结点重得多。

图 1-11 星形和树形网络拓扑 (a)星形网络 (b)树形网络

星形网络的特点是:网络结构简单,便于管理;控制简单,建网容易;网络 延迟时间较短,误码率较低;网络共享能力较差;通信线路利用率不高;中央结

点负荷太重。 4.树形网络 在实际建造一个大型网络时,往往是采用多级星形网络,将多级星形网络按 层次方式排列即形成树形网络,其拓扑结构如图 1-11(b)所示。我国电话网络 即采用树形结构,其由五级星形网构成。著名的因特网(Internet)从整体上看 也是采用树型结构。图 1-12 给出了某大学校园网结构示意图,其为典型的树型 网络。

图 1-12 某大学校园网结构示意图

树形网络的主要特点是结构比较简单,成本低。在网络中,任意两个结点之 间不产生回路,每个链路都支持双向传输。网络中结点扩充方便灵活,寻找链路 路经比较方便。但在这种网络系统中,除叶结点及其相连的链路外,任何一个结 点或链路产生的故障都会影响整个网络。 5.网状形网络 网状形网络如图 1-13 所示,其为分组交换网示意图。图种虚线以内部分为 通信子网, 每个结点上的计算机称为结点交换机。 图中虚线以外的计算机 (Host) 和终端设备统称为数据处理子网或资源子网。

图 1-13 网状形网络拓扑结构

网状形网是广域网中最常采用的一种网络形式,是典型的点到点结构。网状 形网的主要特点是,网络可靠性高,一般通信子网任意两个结点交换机之间,存 在着两条或两条以上的通信路径。这样,当一条路径发生故障时,还可以通过另 一条路径把信息送到结点交换机。 另外, 可扩充性好, 该网络无论是增加新功能, 还是要将另一台新的计算机入网,以形成更大或更新的网络时,都比较方便;网 络可建成各种形状,采用多种通信信道,多种传输速率。 以上介绍了五种基本的网络拓扑结构,事实上以此为基础,还可构造出一些 复合型的网络拓扑结构。例如,中国教育科研计算机网络(CERNET)可认为是网 状形网、树形网和环形网的复合,如图 1-14 所示。其主干网为网状形结构,连 接的每一所大学大多是树形结构或环形结构。

图 1-14 中国教育科研计算机网络拓扑图


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