计算机网络拓扑结构5

1、1.5计算机网络的拓扑结构 1.5.1总线型拓扑结构 总线型拓扑结构采用单根数据传输线作为通信介质，所总线型拓扑结构采用单根数据传输线作为通信介质，所有的站点都通过相应的硬件接口直接连到通信介质上，而且有的站点都通过相应的硬件接口直接连到通信介质上，而且能被其他所有站点接受。能被其他所有站点接受。总线型拓扑结构示意图总线型拓扑结构示意图 2.3计算机网络的拓扑结构2.5.1总线型拓扑结构1.总线上的通信由于所有节点共享一条公用传输链路，所以一次只能由一个设备传输。这样就需要某种形式的访问控制策略，来决定下次那个节点来发送。一般情况下总线型网络采用一般情况下总线型网络采用带冲突检测得载波侦听多路

2、访问带冲突检测得载波侦听多路访问（CSMA/CD）控制策略。）控制策略。 所谓载波侦听（carrier sense），意思是网络上各个工作站在发送数据前都要总线上有没有数据传输。若干数据传输（称总线为忙），则不发送数据；若无数据传输（称总线为空），立即发送准备好的数据。 所谓多路访问（multiple access)意思是网络上所有工作站收发数据共同使用同一条总线，且发送数据是广播式的。所谓冲突（collision），意思是，若网上有两个或两个以上工作站同时发送数据，在总线上就会产生信号的混合，两个工作站都同时发送数据，在总线上就会产生信号的混合，哪个工作站都辨别不出真正的数据是什么。这种情况

3、称数据冲突又称碰撞。 其工作原理简单总结如下： 要发送信息的节点首先侦听媒体，若媒体空闲，则传输，否则转。 若媒体忙，一直侦听直到信道空闲，然后立即传输。 若在传输中监听到冲突，则发干扰信号通知所有站点。 等候一段时间，再次传输。 通俗的可以这样来描述： 先听后说，边听边说； 一旦冲突，立即停说； 等待时机，然后再说；听，即监听、检测之意；说，即发送数据之意。1.5计算机网络的拓扑结构 1.5.1总线型拓扑结构 总线型网络扩展示意图总线型网络扩展示意图 1.5计算机网络的拓扑结构1.5.1总线型拓扑结构3.网络的特点网络的特点优点：优点：1）网络结构简单，节点的插入、删除比较方便，易）网络结构

4、简单，节点的插入、删除比较方便，易于网络扩展。于网络扩展。 2)设备少，造价低，安装和使用方便。设备少，造价低，安装和使用方便。 3)具有较高的可靠性。单个节点的故障不会涉及整个具有较高的可靠性。单个节点的故障不会涉及整个网络。网络。缺点：缺点：1）故障诊断困难。）故障诊断困难。 2）故障隔离困难。）故障隔离困难。 3）实时性不强。）实时性不强。1.5计算机网络的拓扑结构 1.5.2星形拓扑结构 星型是目前应用最广。实用性最好的一种拓扑结构。星型拓扑星型拓扑结构是由中央节点直接通过各自独立的电缆连接起来的站点结构是由中央节点直接通过各自独立的电缆连接起来的站点组成。组成。中央节点（交换机或集线

5、器）位于网络中心，其他站点通过中央节点进行数据通信。星形网络拓扑结构示意图星形网络拓扑结构示意图 1.4计算机网络的拓扑结构 1.5.2星形拓扑结构 星形网络拓扑结构扩展示意图星形网络拓扑结构扩展示意图 1.4计算机网络的拓扑结构 1.5.2星形拓扑结构 1数据通信 星形拓扑结构何用集中式通信控制策略，所有的通信均由中央结点控制。一个站点需要传送数据时，首先向中央结点发出请求，要求与目的站点建立连接；连接建立完成后，该站点才向目的站点发送数据。由于网络上需要进行数据交换的站点比较多，中央结点必须建立和维护许多并行数据通路，这种集中式传输控制使得网络的协调与管理更容易，但另一方面，中央结点显然成

6、为了网络速度的瓶颈。1.4计算机网络的拓扑结构 1.5.2星形拓扑结构 2网络的扩展 星形拓扑结构的网络，理论上说扩展是比较简单的，只需要将站点与中央结点的空余接口用一根网络连接线（如双绞线）直接连起来就可以了。如果中央结点没有空余接口，通常采用增加一个中央结点，将两个中央结点采用级联的方式连接起来，再将结点与新中央结点连接，便可达到网络扩展的目的。 1.4计算机网络的拓扑结构 1.5.2星形拓扑结构 3网络的特点 星形网络拓扑结构具有以下一些优点： 易于故障的诊断与隔离（这一点与总线型拓扑结构正好相反）。集线器或交换机位于网线的中央，与各结点通过直连线直接相连，每条连接线都有相应的指示，所以

7、故障容易检测和隔离。1.4计算机网络的拓扑结构 1.5.2星形拓扑结构 易于网络扩展。易于网络扩展。无论是添加或删除一个结点，在星形拓扑的网络中都是一个非常简单的事情，从中央结点上插入或拔下一个插头就能实现。当网络拓展较大时，可以采用增加中央结点的方法（如再增加一个交换机把两个交换机级联起来，共同作中中央结点）。 具有较高的可靠性具有较高的可靠性（这一点与总线型拓扑结构是相同的）。只要中央结点不发生故障，其它节点的故障不会影响到整个网络。1.4计算机网络的拓扑结构 1.5.2星形拓扑结构 星形拓扑结构也有其明显的缺点： 过份依赖中央结点。过份依赖中央结点。整个网络能否正常运行，在很大成度上取决

8、于中央结点能否正常工作，中央结点的负担很重。 1.4计算机网络的拓扑结构 1.5.2星形拓扑结构 组网费用较高。组网费用较高。由于网络中每个结点都需要有单独的电缆连接到中央结点，所以星形网络所用的电缆很多，中央结点也是一个额外的负担。 布线比较困难。布线比较困难。由于每一个结点都有一条专用电缆，当计算机数量较多、分布的位置比较分散时，如何进行网络布线是一件很麻烦的事情。 1.4计算机网络的拓扑结构 1.5.2星形拓扑结构 4在现实中的应用情况 星形网络是在现实生活中应用最广的一种网络拓扑，一般的学校或公司都采用这种网络拓扑组建局域网。常用的物理布局采用星型拓扑的网络有10Base-T以太网、1

9、00Base-T以太网等。局域网的拓扑结构常采用星形或星形与其他类型相结合的拓扑结构。现在很多大学或公司都是采用多级星型结构来组建局域网。1.3计算机网络的拓扑结构 1.5.3环形拓扑结构 环形拓扑结构是由中继器和连接中继器的点环形拓扑结构是由中继器和连接中继器的点到点的链路组成一个闭合环到点的链路组成一个闭合环，计算机（工作站）通过和中继器接入这个环中，构成环形拓扑的计算机网络。如图2-11所示。1.3计算机网络的拓扑结构 1.5.3环形拓扑结构 环形网络拓扑结构扩展示意图环形网络拓扑结构扩展示意图 1.3计算机网络的拓扑结构 1.5.3环形拓扑结构 1数据传递 环形拓扑结构中的数据传递方向

10、是单向的，信息在环中只是沿着一个方向传递，每个中继器都能起到信号放大的作用，所以即使网络中的结点数量很大，也感觉不到信号的衰减，通常适合超大规模的网络。1.3计算机网络的拓扑结构 1.5.3环形拓扑结构环形拓扑结构 令牌环的基本原理是这样的：一个独特的标志信息令牌环的基本原理是这样的：一个独特的标志信息帧被称为令牌，在网络空闲时，令牌绕环不停旋转，帧被称为令牌，在网络空闲时，令牌绕环不停旋转，只有获得令牌的节点才有权利发送信息。令牌有只有获得令牌的节点才有权利发送信息。令牌有“忙忙”和和“空空”两种状态，当工作站准备发送信息两种状态，当工作站准备发送信息时，首先要等待令牌的到来，当检测到一个经

11、过它时，首先要等待令牌的到来，当检测到一个经过它的令牌为的令牌为“空空”状态时，即可以发送信息，并将令状态时，即可以发送信息，并将令牌置为牌置为“忙忙”。每个站点随时检测经过本站的信息，。每个站点随时检测经过本站的信息，当查到信息帧中指定的目的地址与本站相同时，则当查到信息帧中指定的目的地址与本站相同时，则复制下信息并继续向前传递，环上的信息绕环一周复制下信息并继续向前传递，环上的信息绕环一周后回到发送站点予以回收。后回到发送站点予以回收。 1.3计算机网络的拓扑结构 1.5.3环形拓扑结构 2环形网络的特点环形网络的特点 环形网络主要具有以下优点：环形网络主要具有以下优点： 数据传输质量高。

12、数据传输质量高。由于网络中的中继器对信号有再生放大的作用，信号衰减的极慢，适合于远距离传送数据。 适用于光纤。适用于光纤。光纤传输速度极快，没有电磁干扰，环形拓扑结构是单方向传输，十分适用于光纤传输介质。1.3计算机网络的拓扑结构 1.5.3环形拓扑结构 网络的适时性好。网络的适时性好。每两台计算机间只有一条通道，所以在信息流动方向上，路径选择简化，运行速度极高，可以避免数据冲突。另一方面，由于采用了令牌控制技术，使得每个站点的最长等待时间是已知的。1.3计算机网络的拓扑结构 1.5.3环形拓扑结构 环形拓扑结构的缺点是：环形拓扑结构的缺点是： 网络扩展困难。网络扩展困难。由于网络是一个封闭的

13、环，要扩充环的节点配置较困难，同样要关掉一部分已接入网的节点也不容易。 网络可靠性不高。网络可靠性不高。在环上数据传输是通过接在环上的每一个节点，单个结点的故障会引起整个网络瘫痪。 故障诊断困难。故障诊断困难。某个节点发生故障会引起整个网络瘫痪，出现故障时需要对每一个节点都进行检测。1.3计算机网络的拓扑结构 1.5.3环形拓扑结构 2环形网络在现实中的应用情况 环形网平时用的比较少，主要用于跨越较大地理范围的网络，环形拓扑更适合于网间网等超大规模的网络。最常见的采用环形拓扑的网络主要有令牌环网、光纤分布式数据接口（FDDI）和铜线电缆分布式数据接口（CDDI）网络。计算机网络的拓扑结构小结：

14、 在以上三种网络拓扑结构中，总线型网络最简单，而且也最容易安装。如果要安装一个临时的小型网络，总线型拓扑结构应该是首选。但这种网络结构的最大缺点是一旦缆线连接处断开或是缆线出现故障，整个网络都将瘫痪，即网络的可靠性是一个很棘手的问题。 星形网络解决了总线型网络中“一点断开，全网瘫痪”的问题。但是整个网络过分依赖于中央结点，中央结点负担太重，因此对中央结点的要求很高。而且星形网络的布线是比较麻烦的。 环形网络也存在“一点断开，全网瘫痪”的问题，但是它与总线型网络不同的是，影响环网的原因不是反射信号，而是环网中令牌的传递通道被断开。很高的信号传输质量和较好的实时性是选择环型拓扑的主要理由。 局域网

15、常采用星形、星形/环形、星形/总线型拓扑结构，而网际网（网际互联）的拓扑结构常采用网状结构，环形或总线型为主干网、分层的星形结构。 在实际组网过程中，我们要综合考虑各种因素来优化网络设计。拓扑结构的选择往往和传输介质的选择和介质访问控制方法的确定紧密相关。选择拓扑结构时，应考虑的主要因素有以下几点：可靠性。网络的性能稳定与否在很大成度上决定了网络的使用价值，网络的系统可靠性又决定了将来网络出现故障的概率和频率的大小。拓扑结构的选择要使故障检测和故障隔离较为方便才好。扩充性。网络的可扩充性是与网络的拓扑结构直接相关的。由于网络的发展非常快，网络的规模会随时扩大。费用高低。由于选择不同的网络拓扑结

16、构，所需要的网络传输介质和网络连接设备也不一样，所以我们需要考虑组网的费用高低问题。2.4 2.4 网络的分类网络的分类 在刚刚接触网络的时侯，你会听到各种各样的网络类型，在刚刚接触网络的时侯，你会听到各种各样的网络类型，如：如：“局域网局域网”、“广域网广域网”、“以太网以太网”、“互联网互联网”、“NovellNovell网网”等，而且经常是对某一种网络有多种说法，等，而且经常是对某一种网络有多种说法，使人们很容易混淆，不知哪一种说法是正确的。其实这些使人们很容易混淆，不知哪一种说法是正确的。其实这些说法都没错，因为计算机网络可以从说法都没错，因为计算机网络可以从不同的角度进行分类不同的角

17、度进行分类，常用的分类方法有：常用的分类方法有：l按网络覆盖的按网络覆盖的地理范围地理范围分类分类l按网络的按网络的拓扑结构拓扑结构分类分类l按网络按网络协议协议分类分类l按按传输介质传输介质分类分类l按所使用的按所使用的网络操作系统网络操作系统分类分类l按按传输技术传输技术分类分类2.4.1 2.4.1 按网络覆盖的地理范围分类按网络覆盖的地理范围分类按照网络覆盖的地理范围的大小，我们可以把计算机网络分为：按照网络覆盖的地理范围的大小，我们可以把计算机网络分为：局域网、城域网和广域网局域网、城域网和广域网三种类型。三种类型。 1、局域网（局域网（LANLAN） 局域网（局域网（LAN- Lo

18、cal Area NetworkLAN- Local Area Network）是将较小的地理区域内的计）是将较小的地理区域内的计算机或数据终端设备连接在一起的通信网络。局域网覆盖的地理范围算机或数据终端设备连接在一起的通信网络。局域网覆盖的地理范围一般在几十米到几十公里之间。它常用于组建一个办公室、一栋楼、一般在几十米到几十公里之间。它常用于组建一个办公室、一栋楼、一个楼群或一个校园和一个企业的计算机网络。一个楼群或一个校园和一个企业的计算机网络。 局域网的主要特点如下：局域网的主要特点如下：（1 1）覆盖的地理区域比较小，仅工作在有限的地理区域内（）覆盖的地理区域比较小，仅工作在有限的地理

19、区域内（0.1-0.1-、2020 公里）。公里）。（2 2）传输速率高，）传输速率高，1Mbps-1Gbps1Mbps-1Gbps。（3 3）误码率低。）误码率低。（4 4）拓扑结构简单，常用的拓扑结构有：总线型、星型、环型）拓扑结构简单，常用的拓扑结构有：总线型、星型、环型（5 5）局域网通常归属一个单一的组织所管理。）局域网通常归属一个单一的组织所管理。 2 2、广域网（、广域网（WANWAN） 广域网（广域网（WAN-Wide Area NetworkWAN-Wide Area Network）是在一个广阔的地理区域内进行数）是在一个广阔的地理区域内进行数据、语音、图象信息传输的通信网

20、。广域网据、语音、图象信息传输的通信网。广域网覆盖广阔覆盖广阔的地理区域，通信线路的地理区域，通信线路大多大多借用公用通信网络借用公用通信网络（如：（如：PSTNPSTN、 DDNDDN、 ISDNISDN等），传输等），传输速率比较低速率比较低，这类网络的作用是实现远距离计算机之间的数据传输和信息共享。广域网可这类网络的作用是实现远距离计算机之间的数据传输和信息共享。广域网可以覆盖一个城市、一个国家甚至于全球（如：以覆盖一个城市、一个国家甚至于全球（如：InternetInternet）。）。 广域网的主要特点是：广域网的主要特点是： （1 1）覆盖的地理区域大，通常在几公里至几千、几万公里

21、，网络可跨越市、）覆盖的地理区域大，通常在几公里至几千、几万公里，网络可跨越市、 地区、省、国家、洲洋乃至全球。地区、省、国家、洲洋乃至全球。 （2 2）广域网连接常借用公用网络。）广域网连接常借用公用网络。 （3 3）传输速率比较低，一般在）传输速率比较低，一般在64kbps-2Mbps,64kbps-2Mbps,最高可达到最高可达到45Mbps45Mbps，但随着广，但随着广 域网技术的发展，广域网的传输速率正在不断地提高，目前通过光纤介域网技术的发展，广域网的传输速率正在不断地提高，目前通过光纤介 质，采用质，采用POSPOS（光纤通过（光纤通过SDHSDH）技术，使传输速率达到）技术，

22、使传输速率达到155Mbps155Mbps，甚至更，甚至更 高。高。 （4 4）网络拓扑结构复杂。）网络拓扑结构复杂。 3. 3. 城域网（城域网（MANMAN） 城域网（城域网（MAN-Metroplitan Area NetworkMAN-Metroplitan Area Network）是一种大型的）是一种大型的LANLAN，它的覆盖，它的覆盖范围范围介于局域网和广域网之间介于局域网和广域网之间，一般为几公里到几十公里，也就是说，城域网，一般为几公里到几十公里，也就是说，城域网的覆盖范围在一个城市内。的覆盖范围在一个城市内。 LAN LAN 与与 WAN WAN 对比对比内容内容 LAN

23、 LAN WAN WAN范围概述范围概述 较小范围计算机通信较小范围计算机通信 远程网或公用通信网远程网或公用通信网网络覆盖的范围网络覆盖的范围 2020公里以内公里以内 几公里几公里几万公里，可跨国界、洲界几万公里，可跨国界、洲界数据传输速率数据传输速率1Mbps-16Mbps-1Gbps 9.6Kbps1Mbps-16Mbps-1Gbps 9.6Kbps2Mbps2Mbps45Mbps45Mbps传输介质传输介质 有线传输介质：同轴电缆，有线传输介质：同轴电缆， 有线或无线传输介质和公用数据网：有线或无线传输介质和公用数据网： 双绞线，光纤双绞线，光纤 PSTNPSTN、DDNDDN、IS

24、DNISDN、光纤、卫星、微波、光纤、卫星、微波信息误码率信息误码率 低低 高高拓朴结构拓朴结构 简单，简单，总线、星型、环形、网状总线、星型、环形、网状 复杂，网状复杂，网状用户安全用户安全 各单位专用各单位专用 无政府状态无政府状态2.4.2 2.4.2 按网络的拓朴结构分类按网络的拓朴结构分类根据以什么拓扑结构组建网络，可以把网络分为根据以什么拓扑结构组建网络，可以把网络分为总线型总线型网络、网络、环型环型网网络、络、星型星型网络、网络、树型树型网络、网络、网状型网状型网络和网络和混合型混合型网络。网络。例如：以总线型物理拓例如：以总线型物理拓扑结构组建的网络为总线型网络，同轴电缆以太网

25、系统就是典型的总线型网络扑结构组建的网络为总线型网络，同轴电缆以太网系统就是典型的总线型网络；以星以星型物理拓扑结构组建的网络为星型网络，型物理拓扑结构组建的网络为星型网络，交换式局域网以及双绞线以太网系统都是星交换式局域网以及双绞线以太网系统都是星型网络型网络。2.4.3 2.4.3 按网络协议分类按网络协议分类 根据所使用的网络协议，可以把计算机网络分为：根据所使用的网络协议，可以把计算机网络分为：以太网以太网（EthernetEthernet）, ,以太网使用以太网使用IEEE802.3IEEE802.3标准协议；标准协议；令牌环网令牌环网（Token RingToken Ring），令

26、牌环网使用），令牌环网使用IEEE802.5IEEE802.5协议；还有：协议；还有：FDDIFDDI网、网、ATMATM网、网、 X.25X.25网、网、TCP/IPTCP/IP网等。网等。2.4.4 2.4.4 按使用的传输介质分类按使用的传输介质分类 根据网络使用的传输介质，可以把计算机网络分为：根据网络使用的传输介质，可以把计算机网络分为：双绞线网络双绞线网络（以双（以双绞线为传输介质）、绞线为传输介质）、光纤网络光纤网络（以光纤为传输介质）、（以光纤为传输介质）、同轴电缆网络同轴电缆网络（以同（以同轴电缆为传输介质）、轴电缆为传输介质）、无线网络无线网络（以无线电波为传输介质）和（以

27、无线电波为传输介质）和卫星数据通信卫星数据通信网网（通过卫星进行数据通信）等。（通过卫星进行数据通信）等。2.4.5 2.4.5 按使用的网络操作系统分类按使用的网络操作系统分类 根据网络所使用的网络操作系统，可以把网络分为：根据网络所使用的网络操作系统，可以把网络分为：NetwareNetware网、网、UnixUnix网、网、Windows NTWindows NT网、网、3+3+网等网等2.4.6 2.4.6 按传输技术分类按传输技术分类 根据网络所使用的根据网络所使用的传输技术传输技术，可以把计算机网络分为可以把计算机网络分为广播式广播式网络网络和点到和点到点点网络网络。 1 1、广播

28、式网络、广播式网络 在广播式网络中仅有一条通信信道，这条信道由网络上的所有站点共享在广播式网络中仅有一条通信信道，这条信道由网络上的所有站点共享。在传输信息时，任何一个站点都可以发送数据分组，并传到每台机器上，并在传输信息时，任何一个站点都可以发送数据分组，并传到每台机器上，并被其他所有站点接收。而这些机器根据数据包中的目的地址进行判断，如果被其他所有站点接收。而这些机器根据数据包中的目的地址进行判断，如果是发给自己的则接收，否则，丢弃它。采用这种传输技术的网络称为广播式是发给自己的则接收，否则，丢弃它。采用这种传输技术的网络称为广播式网络（网络（Broadcast NetworkBroadc

29、ast Network）。）。总线型以太网就是典型的广播式网络。总线型以太网就是典型的广播式网络。 2 2、点到点网络、点到点网络 与广播式网络相反，点到点网络由一对对机器之间的多条连接构成，在与广播式网络相反，点到点网络由一对对机器之间的多条连接构成，在每一对机器之间都有一条专用的通信信道每一对机器之间都有一条专用的通信信道，因此在点到点的网络中，因此在点到点的网络中，不存在不存在信道共享与复用信道共享与复用的问题。当一台计算机发送数据分组后，它会根据目的地址，的问题。当一台计算机发送数据分组后，它会根据目的地址，经过一系列的中间设备的转发，直接到达目的端站点，这种传输技术称为点经过一系列的

30、中间设备的转发，直接到达目的端站点，这种传输技术称为点到点，采用点到点传输技术的网络为点到点网络。到点，采用点到点传输技术的网络为点到点网络。 1.选择题选择题 1）以下（）结构需要中央控制器或者集线器。）以下（）结构需要中央控制器或者集线器。 A.网状拓扑网状拓扑 B.星形拓扑星形拓扑 C.总线拓扑总线拓扑 D.环形拓扑环形拓扑 2）网络的缺点是：由于采用中央结点集中控制，）网络的缺点是：由于采用中央结点集中控制，一旦中央结点出现故障将导致整个网络瘫痪。一旦中央结点出现故障将导致整个网络瘫痪。 A.网状拓扑网状拓扑 B.星形拓扑星形拓扑 C.总线拓扑总线拓扑 D.环形拓扑环形拓扑 3）（）不

31、是网络拓扑结构。）（）不是网络拓扑结构。 A.星形星形 B.总线总线 C.立方形立方形 D.环形环形 4）如果网络由各个节点通过点到点通信链路连）如果网络由各个节点通过点到点通信链路连接到中央结点，则称这种拓扑结构为（）接到中央结点，则称这种拓扑结构为（） A.总线型拓扑总线型拓扑 B.环形拓扑环形拓扑 C.星形拓扑星形拓扑 5)如果网络形状是由各个结点组成的闭合环，则如果网络形状是由各个结点组成的闭合环，则称这种拓扑结构为（）称这种拓扑结构为（） A.总线型拓扑总线型拓扑 B.环形拓扑环形拓扑 C.星形拓扑星形拓扑D.树形拓扑树形拓扑 6)如果网络信道是由一个信道作为传输媒体，所有如果网络信道是由一个信道作为传输媒体，所有的节点都直接连接到这一公共传输媒体上，则称这的节点都直接连接到这一公共传输媒体上，则称这种拓扑结构为（）种拓扑结构为（） A.总线型拓扑总线型拓扑 B.环形拓扑环形拓扑