计算机网络的拓扑结构.ppt

1、 计算机网络的拓扑结构计算机网络的拓扑结构 计算机计算机08-2 晁迪晁迪 08032201 2011年年 4月月 3日日 (2010-2011学年学年 计算机教学方法试讲计算机教学方法试讲) 指导教师指导教师:齐新军老师齐新军老师 1. 了解计算机网络拓扑结构的概念了解计算机网络拓扑结构的概念 2. 辨清结点辨清结点 链路链路 通路的意义通路的意义 3. 熟悉拓扑结构典型的几种类型熟悉拓扑结构典型的几种类型 4. 理解各个类型的优缺点及应用情况理解各个类型的优缺点及应用情况 教学目的和要求教学目的和要求 教学重点教学重点 1. 计算机网络拓扑结构的概念计算机网络拓扑结构的概念 2. 几种典型

2、结构的优缺点及应用情况几种典型结构的优缺点及应用情况 教学 结构 温故知新温故知新 导入新课导入新课 拓扑结构拓扑结构 相关概念相关概念 典型拓扑典型拓扑 结构分析结构分析 知识扩展知识扩展 总结巩固总结巩固 计算机网络计算机网络 定义定义:网络硬件网络硬件+网络软件网络软件最终实现两个目的最终实现两个目的 功能功能:数据交换与通信数据交换与通信 网络资源共享网络资源共享 分布式信息处理分布式信息处理 提高信息处理系统的可靠性提高信息处理系统的可靠性 发展发展:具有通信功能的远程联机系统具有通信功能的远程联机系统 以共享资源为主的计算机通信网络以共享资源为主的计算机通信网络 标准化网络标准化网

3、络 互联与高速网络互联与高速网络 同学们是否同学们是否 还记得还记得 呵呵呵呵 拓扑结构：拓扑结构：网络中计算机系统（包括通信线路的节点）的网络中计算机系统（包括通信线路的节点）的 几何排列形状几何排列形状,并用以表示整个网络的整体结构外貌和各模并用以表示整个网络的整体结构外貌和各模 块之间的结构关系。块之间的结构关系。 节点：节点：连接到网络的一个有源设备。网络的节点有两类：连接到网络的一个有源设备。网络的节点有两类： 一类是转换和交换信息的转接节点，包括节点交换机、集一类是转换和交换信息的转接节点，包括节点交换机、集 线器和终端控制器等；另一类是访问节点，包括计算机主线器和终端控制器等；另

4、一类是访问节点，包括计算机主 机和终端等。机和终端等。 链路：链路：两个节点间承载信息流的线路或信道，所使用的两个节点间承载信息流的线路或信道，所使用的 界质可以是电话、光纤界质可以是电话、光纤 、线路或微波。、线路或微波。 从拓朴结构的观点看，计算机网络由一组节点和连接节点从拓朴结构的观点看，计算机网络由一组节点和连接节点 的链路组成。的链路组成。 总线型拓扑总线型拓扑 星型拓扑星型拓扑 环型拓扑环型拓扑 树型拓扑树型拓扑 混合型拓扑混合型拓扑 拓扑结构分类拓扑结构分类 ？ ？ ？ 采用总线结构（采用总线结构（bus topology）的计）的计 算机网络中，所有的主机都通过相应的算机网络中

5、，所有的主机都通过相应的 硬件接口连接在一根中心传输线（如同硬件接口连接在一根中心传输线（如同 轴电缆或光缆）上，这根中心传输线被轴电缆或光缆）上，这根中心传输线被 称为总线（称为总线（bus）。）。优点优点：结构简单、：结构简单、 布线容易、可靠性较高，易于扩充，节布线容易、可靠性较高，易于扩充，节 点的故障不会殃及系统，是局域网常采点的故障不会殃及系统，是局域网常采 用的拓扑结构。用的拓扑结构。 总线型拓扑总线型拓扑 总线结构总线结构 缺点缺点：所有的数据都需经过总线传：所有的数据都需经过总线传 送，总线成为整个网络的瓶颈；出送，总线成为整个网络的瓶颈；出 现故障诊断较为困难。另外，由于现

6、故障诊断较为困难。另外，由于 信道共享，连接的节点不宜过多，信道共享，连接的节点不宜过多， 总线自身的故障可以导致系统的崩总线自身的故障可以导致系统的崩 溃。最著名的总线拓扑结构是以太溃。最著名的总线拓扑结构是以太 网（网（ethernet）。）。 在星结构（在星结构（star topology）的计算）的计算 机网络中，所有的主机均通过独立机网络中，所有的主机均通过独立 的线路连接到一个中心的交汇点的线路连接到一个中心的交汇点 （一般称为（一般称为hub集线器）上，中心集线器）上，中心 结点外的任何两台主机之间没有直结点外的任何两台主机之间没有直 接连通的线路，星结构可以扩展为接连通的线路，

7、星结构可以扩展为 树结构，即该交汇点以下的结点可树结构，即该交汇点以下的结点可 以作为下一线交汇点。以作为下一线交汇点。 星型结构星型结构 优点优点：结构简单、容易实现、便：结构简单、容易实现、便 于管理，通常以集线器（于管理，通常以集线器（hub） 作为中央节点，便于维护和管理。作为中央节点，便于维护和管理。 缺点缺点：中心结点是全网络的可靠：中心结点是全网络的可靠 瓶颈，中心结点出现故障会导致瓶颈，中心结点出现故障会导致 网络的瘫痪。网络的瘫痪。 采用环结构（采用环结构（ring topology）的）的 计算机网络中，所有的主机都通过计算机网络中，所有的主机都通过 相应的硬件接口连接到一

8、个封闭的相应的硬件接口连接到一个封闭的 环上，因此每台主机同时与另外两环上，因此每台主机同时与另外两 台主机相邻，后两者分别位于它的台主机相邻，后两者分别位于它的 两侧，环中的数据沿单一方向传输。两侧，环中的数据沿单一方向传输。 环形结构 优点优点：结构简单，适合使用光纤，：结构简单，适合使用光纤， 传输距离远，传输延迟确定。传输距离远，传输延迟确定。 缺缺 点点：环网中的每个结点均成为网：环网中的每个结点均成为网 络可靠性的瓶颈，任意结点出现络可靠性的瓶颈，任意结点出现 故障都会造成网络瘫痪，另外故故障都会造成网络瘫痪，另外故 障诊断也较困难。最著名的环形障诊断也较困难。最著名的环形 拓扑结

9、构网络是令牌环网拓扑结构网络是令牌环网 （token ring） 在树结构（在树结构（tree topology）的计算机）的计算机 网络中网络中,主机按级分层连接，它对处于主机按级分层连接，它对处于 越高层结点的可靠性要求越高。如果越高层结点的可靠性要求越高。如果 总线结构网络通过多层集线器连接主总线结构网络通过多层集线器连接主 机，就形成了物理上的树形拓扑结构。机，就形成了物理上的树形拓扑结构。 internet就采用树形结构，其中位就采用树形结构，其中位 于不同层次的结点结点地位是不同的：于不同层次的结点结点地位是不同的： 树根对应于最高层的横穿全美的主干树根对应于最高层的横穿全美的主干

10、 网（广域网），中间结点对应于地区网（广域网），中间结点对应于地区 网络（城域网或局域网），叶结点对网络（城域网或局域网），叶结点对 应于最低层的局域网。应于最低层的局域网。 树型结构 是一种层次结构，结点按层次连结，是一种层次结构，结点按层次连结， 信息交换主要在上下结点之间进行，信息交换主要在上下结点之间进行， 相邻结点或同层结点之间一般不进相邻结点或同层结点之间一般不进 行数据交换。行数据交换。优点优点：连结简单，维：连结简单，维 护方便，适用于汇集信息的应用要护方便，适用于汇集信息的应用要 求。求。 缺点缺点：资源共享能力较低，可：资源共享能力较低，可 靠性不高，任何一个工作站或链路靠

11、性不高，任何一个工作站或链路 的故障都会影响整个网络的运行。的故障都会影响整个网络的运行。 采用网结构（采用网结构（net topology）的计）的计 算机网络中，任一个结点至少有两条算机网络中，任一个结点至少有两条 线路与其他结点相连。主要用于广域线路与其他结点相连。主要用于广域 网，由于结点之间有多条线路相连，网，由于结点之间有多条线路相连， 所以网络的可靠性较搞高。由于结构所以网络的可靠性较搞高。由于结构 比较复杂，建设成本较高。比较复杂，建设成本较高。 网状结构 优点优点：系统可靠性高，比较容易：系统可靠性高，比较容易 扩展，但是结构复杂，每一结点扩展，但是结构复杂，每一结点 都与多

12、点进行连结，因此必须采都与多点进行连结，因此必须采 用路由算法和流量控制方法。目用路由算法和流量控制方法。目 前广域网基本上采用网状拓扑结前广域网基本上采用网状拓扑结 构。构。 混合型拓扑可以是不规则型的网络，混合型拓扑可以是不规则型的网络， 也可以是点也可以是点-点相连结构的网络。点相连结构的网络。 蜂窝拓扑结构蜂窝拓扑结构 蜂窝拓扑结构是无线蜂窝拓扑结构是无线 局域网中常用的结构。它以无线传输局域网中常用的结构。它以无线传输 介质（微波、卫星、红外等）点到点介质（微波、卫星、红外等）点到点 和多点传输为特征，是一种无线网，和多点传输为特征，是一种无线网， 适用于城市网、校园网、企业网。适用

13、于城市网、校园网、企业网。 混合型拓扑 随着随着pwm技术的不断发展和完善，开关电源技术的不断发展和完善，开关电源 以其高的性价比得到了广泛的应用。开关电以其高的性价比得到了广泛的应用。开关电 源的电路拓扑结构很多，常用的电路拓扑有源的电路拓扑结构很多，常用的电路拓扑有 推挽、全桥、半桥、单端正激和单端反激等推挽、全桥、半桥、单端正激和单端反激等 形式。其中，形式。其中， 在半桥电路中，变压器初级在在半桥电路中，变压器初级在 整个周期中都流过电流，磁芯利用充分，且整个周期中都流过电流，磁芯利用充分，且 没有偏磁的问题，所使用的功率开关管耐压没有偏磁的问题，所使用的功率开关管耐压 要求较低，开关

14、管的饱和压降减少到了最小，要求较低，开关管的饱和压降减少到了最小， 对输入滤波电容使用电压要求也较低。由于对输入滤波电容使用电压要求也较低。由于 以上诸多原因，半桥式变换器在高频开关电以上诸多原因，半桥式变换器在高频开关电 源设计中得到广泛的应用。源设计中得到广泛的应用。 电源拓扑 开关电源常用的基本拓扑约有开关电源常用的基本拓扑约有14种。种。 每每 种拓扑都有其自身的特点和适用场合。种拓扑都有其自身的特点和适用场合。 一些拓扑适用于离线式一些拓扑适用于离线式(电网供电电网供电 的的)ac/dc变换网络拓扑器。其中有些适变换网络拓扑器。其中有些适 合小功率输出合小功率输出(200v)或者多组

15、或者多组 (45组以上组以上)输出场合有的优势；有些输出场合有的优势；有些 在相同输出功率下使用器件较少或是在在相同输出功率下使用器件较少或是在 器件数与可靠性之间有较好的折中。较器件数与可靠性之间有较好的折中。较 小的输入小的输入/输出纹波和噪声也是选择拓扑输出纹波和噪声也是选择拓扑 经常考虑的因素。经常考虑的因素。 总结与巩固 1（ ）最容易引起全网故障的网络拓扑结构是）最容易引起全网故障的网络拓扑结构是 星型拓扑结构星型拓扑结构 环型拓扑结构环型拓扑结构 总线型拓扑结构总线型拓扑结构 星型总线型拓扑结构星型总线型拓扑结构 2（ ）最容易处理网络故障的网络拓扑结构是）最容易处理网络故障的网

16、络拓扑结构是 星型拓扑结构星型拓扑结构 环型拓扑结构环型拓扑结构 总线型拓扑结构总线型拓扑结构 星型总线型拓扑结构星型总线型拓扑结构 3（ ）在大范围的局域网中，星型网络比总线型）在大范围的局域网中，星型网络比总线型 网络造价高的主要原因是网络造价高的主要原因是 星型网络中用的星型网络中用的hub非常贵非常贵 星型网络需要更贵的连接器星型网络需要更贵的连接器 星型网络的网卡比总线型网络的网卡贵星型网络的网卡比总线型网络的网卡贵 星型网络需要更多的电缆，所以造价较星型网络需要更多的电缆，所以造价较 高高 4下列哪个句子最佳地描述了环型网络：下列哪个句子最佳地描述了环型网络： 比别的拓扑需要的电缆更少。比别的拓扑需要的电缆更少。 介质不贵，容易使用。介质不贵，容易使用。 所有的计算机具有平等的访问权。所有的计算机具有平等的访问权。 需要终端匹