计算机网络的分类与拓扑结构

1、 计算机网络技术基础精品资源共享课 电子教材- PAGE 6 -计算机网络的分类与拓扑结构1.3.1 计算机网络的分类方式计算机网络根据不同的属性有不同的分类方法。最常见的一种分类方法是按网络覆盖的地理范围分类。除此之外计算机网络还有其它分类方式：按网络的拓扑结构分类。 按局域网的标准协议分类。 按传输介质分类。 按所使用的网络操作系统分类。 按传输技术分类。 从以上多种网络分类方式中，本书选择最常用的分类方式进行介绍。计算机网络按照其覆盖的地理范围进行分类，可以很好地反映不同类型网络的技术特征。由于网络覆盖的地理范围不同，它们所采用的传输技术也就不同，因而形成了不同的网络技术特点与网络服务功

2、能。按网络覆盖的地理范围进行分类，计算机网络可以分为局域网、城域网和广域网三种类型。1.局域网局域网（Local Area Network，LAN）用于将有限范围内（如一个实验室、一幢大楼、一个校园）的各种计算机、终端与外部设备互连成网。局域网按照采用的技术、应用范围和协议标准的不同可以分为共享局域网和交换局域网。局域网技术发展非常迅速，应用也日益广泛，它是计算机网络中最活跃的领域之一。局域网的主要特点如下：网络覆盖的地理范围较小，一般在几十米到几十千米。 传输速率高，目前已达到10GBit/s。 误码率低。 拓扑结构简单，常用的拓扑结构有总线型、星型和环型等。 局域网通常归属于一个单一的组织

3、管理。 2.广域网广域网（Wide Area Network，WAN）是在一个广阔的地理区域内进行数据、语音、图像信息传送的通信网。广域网通常能覆盖一个城市、一个地区、一个国家、一个洲，甚至全球。广域网一般由中间设备（路由器）和通信线路组成，其通信线路大多借助于一些公用通信网，如PSTN、DDN、ISDN等。广域网的作用是实现远距离计算机之间的数据传输和资源共享。广域网的主要特点如下：覆盖的地理区域大，通常由几千米到几万千米，网络可跨越市、地区、省、国家、州，甚至全球。广域网公用通信网进行连接。传输速率一般在64KBit/s2MBit/s之间，或45MBit/s。但随着广域网技术的发展，传输速

4、率也在不断地提高，目前通过光纤介质，采用POS、DWDM、万兆以太网等技术，广域网的传输速率可提高到155MBit/s，2.5GBit/s，最高可达10GBit/s。网络拓扑结构比较复杂。3.城域网城域网（Metropolitan Area Network, MAN）是一种大型的LAN。它的覆盖范围介于局域网和广域网之间，一般是一个城市。城域网设计的目标是要满足几十千米范围内的大量企业、机关、公司的多个局域网互连的需求，以实现大量用户之间的数据、语音、图形与视频等多种信息的传输功能。目前城域网的发展越来越接近局域网，通常采用局域网和广域网技术构成宽带城域网。LAN，MAN，WAN的比较如表1.

5、1所示。表1.1 LAN，MAN，WAN的比较内容LANMANWAN范围概述较小范围计算机通信网较大范围计算机通信网远程网或公用通信网网络覆盖的范围20千米以内几十千米几千米到几万千米，可跨国界，洲界数据传输速率100MBit/s10GBit/s100MBit/s1000MBit/s10GBit/s9.6KBit/s2MBit/s45MBit/s, 10G传输介质有线介质：同轴电缆，双绞线，光缆无线介质：微波、卫星有线介质：光缆无线介质：微波、卫星有线或无线传输介质和公用数据网；PSTN、DDN、ISDN、光缆、卫星、微波信息误码率低较高高拓扑结构简单、总线型、星型、环型、网状环型复杂、网状1

6、.3.2 计算机网络中的拓扑结构计算机网络的拓扑结构是指计算机网络节点和通信链路所组成的几何形状，也可以说是网络设备及它们之间的互连布局或关系，关系到网络设备类型、设备能力、网络容量及管理模式等。计算机网络的拓扑结构有很多种， 下面介绍最常见的几种。1总线型拓扑结构总线状拓扑结构采用单一的通信线路（总线）作为公共的传输通道，所有的节点都通过相应的接口直接连接到总线上，并通过总线进行数据传输。对总线结构而言，其通信网络中只有传输媒体，没有交换机等网络设备，所有网络站点都通过介质连接部件直接与传输媒体相连，如图1-3所示。采用总线型结构的网络使用广播式传输技术，总线上的所有节点都可以发送数据到总线

7、上，数据沿总线传播。但是，由于所有节点共享同一条公共通道，所以在任何时候只允许一个节点发送数据。当一个节点发送数据，并在总线上传播时，数据可以被总线上的其他所有节点接收。各节点在接收数据后，分析目的物理地址再决定是接收还是丢弃该数据。这种结构的典型代表就是使用粗、细同轴电缆所组成的以太网。总线型拓扑结构的特点如下：结构简单，易于扩展。 共享能力强，便于广播式传输。 网络响应速度快；但负荷重时则性能迅速下降， 易于安装，费用低。 网络效率和带宽利用率低。 采用分布控制方式，各节点通过总线直接通信。 各工作节点平等，都有权争用总线，不受某节点仲裁。2环型拓扑结构在环型拓扑结构中，各个网络节点通过环

8、节点连在一条首尾相接的闭合环状通信线路中。环节点通过点到点链路连接成一个封闭的环，每个环节点都有两条链路与其他环节点相连，如图1-4所示。环型拓扑结构有两种类型，单环结构和双环结构。令牌环（Token Ring）网采用单环结构，而光纤分布式数据接口（FDDI）是双环结构的典型代表。 图1-3 总线型拓扑结构 图1-4环型拓扑结构环型拓扑结构的主要特点如下：各工作站间无主从关系，结构简单。 信息流在网络中沿环单向传递，延迟固定，实时性较好。 两个节点之间仅有惟一的路径，简化了路径选择。 可靠性差，任何线路或节点的故障，都有可能引起全网故障，且故障检测困难。 可扩充性差。 3星型拓扑结构在星型拓扑

9、结构中，每个节点都由一条点到点链路与中心节点相连，任意两个节点之间的通信都必须通过中心节点，并且只能通过中心节点进行通信，如图1-5所示。中心节点，通过存储转发技术实现两个节点之间的数据帧的传送。中心节点的设备可以是集线器（HUB）、中继器，也可以是交换机。目前，在局域网系统中大多采用星型拓扑结构，几乎取代了总线结构。 图1-5 星型拓扑结构图 图1-6树型拓扑结构星型结构的主要特点如下：结构简单，便于管理和维护。容易实现结构化布线。星型结构的网络容易扩展、升级。通信线路专用，电缆成本高。星型结构的网络由中心节点控制与管理，中心节点的可靠性基本上决定了整个网络的可靠性，中心节点一旦出现故障，会

10、导致全网瘫痪。中心节点负担重，易成为信息传输的瓶颈。 4树型拓扑结构树型拓扑结构是从总线型和星型演变而来的。它有两种类型，一种是由总线型拓扑结构派生出来的，它由多条总线连接而成，传输媒体不构成闭合环路而是分支电缆。另一种是星型拓扑结构的扩展，各节点按一定的层次连接起来，信息交换主要在上、下节点之间进行。在树型拓扑结构中，顶端有一个根节点，它带有分支，每个分支还可以有子分支，其几何形状像一棵倒置的树或横置的树，故得名树型拓扑结构，如图1-6所示。树型拓扑结构的主要特点如下：天然的分级结构，各节点按一定的层次连接。 易于扩展。 易进行故障隔离，可靠性高。 对根节点的依赖性大，一旦根节点出现故障，将导致全网瘫痪。 电缆成本高。 5网状型拓扑结构网状型拓扑结构又称完整结构。在网状型拓扑结构中，网络节点与通信线路互连成不规则的形状，节点之间没有固定的连接形式。一般每个节点至少与其他两个节点相连，也就是说每个节点至少有两条链路连到其他节