高中信息技术（必修2）RJ02-03-02-04网络拓扑知识点

高中信息技术（必修2）RJ02-03-02-04网络拓扑知识点整理本文围绕高中信息技术（必修2）RJ02-03-02-04“网络拓扑”课程内容，系统梳理学习重点，明确核心知识点，并为每个知识点配套2-5个练习题，同时附上答案及详细解析，助力同学们深化对网络拓扑知识的理解与应用。一、课程主要内容总结本课程核心围绕“网络拓扑”展开，主要内容包括：网络拓扑结构的定义与作用，即网络中计算机、交换机、路由器等设备的连接方式及几何布局，其决定了网络的传输效率、可靠性、维护难度及成本；常见网络拓扑结构的分类及各自特征，重点讲解总线型、星型、环型、树型、网状型5种基本拓扑结构；不同拓扑结构的适用场景分析，结合实际应用场景选择合适的拓扑结构；网络拓扑结构的识别与简单设计，能够根据给定网络场景判断拓扑类型，或设计基础的网络拓扑。二、核心知识点梳理及配套练习知识点1：网络拓扑结构的定义与核心作用核心内容：网络拓扑结构是指将网络中的各个节点（计算机、网络设备等）用传输介质连接起来的物理布局或逻辑结构。核心作用体现在三个方面：一是决定网络数据的传输路径，影响传输效率；二是影响网络的可靠性，若某一节点或链路故障，对整体网络的影响程度由拓扑结构决定；三是关系到网络的建设成本、维护难度及扩展性，不同拓扑结构的设备投入、布线复杂度差异较大。练习题下列关于网络拓扑结构的说法，正确的是（）

A.网络拓扑结构仅指网络的逻辑连接方式

B.网络拓扑结构不影响网络数据的传输效率

C.网络拓扑结构决定了网络的可靠性和维护难度

D.同一网络只能采用一种拓扑结构

简述网络拓扑结构的核心作用。答案及解析1.答案：C

解析：选项A错误，网络拓扑结构包括物理布局和逻辑结构；选项B错误，拓扑结构决定数据传输路径，直接影响传输效率；选项C正确，符合网络拓扑结构的核心作用；选项D错误，实际网络中可能采用混合拓扑结构，如树型拓扑可看作星型拓扑的延伸，复杂网络可能结合多种拓扑。2.答案：网络拓扑结构的核心作用主要有三点：①决定网络数据的传输路径，进而影响数据传输效率；②影响网络的可靠性，当某一节点或传输链路出现故障时，故障范围及对整体网络的影响程度由拓扑结构决定；③关系到网络的建设成本、维护难度和扩展性，不同拓扑结构的设备选型、布线复杂度不同，后续维护和升级的便捷性也存在差异。知识点2：常见网络拓扑结构的特征（总线型、星型、环型、树型、网状型）核心内容：5种常见拓扑结构的核心特征的对比：

①总线型：所有节点连接到一条主干传输线上，结构简单、成本低、布线容易；但主干线故障会导致整个网络瘫痪，传输效率随节点增多而下降，安全性较差（数据在总线中广播传输）。

②星型：所有节点通过双绞线连接到中心设备（交换机、集线器），结构稳定，单个节点故障不影响其他节点，维护方便；但中心设备是核心，一旦故障整个网络瘫痪，成本高于总线型。

③环型：节点依次连接形成闭合环路，数据沿环路单向或双向传输，结构简单、传输延迟稳定；但任一节点或链路故障会导致环路断裂，整个网络瘫痪，扩展节点难度较大。

④树型：具有层次结构，顶层为根节点，下层为分支节点，可看作星型拓扑的延伸；结构清晰、易扩展，适合分层管理的场景（如学校、企业网络）；但根节点故障会影响整个网络，分支节点故障仅影响对应分支。

⑤网状型：每个节点与多个其他节点直接连接，无中心节点；可靠性极高，某一链路故障可通过其他路径传输数据，传输效率高；但结构复杂、成本高、维护难度大，主要用于大型骨干网络（如互联网核心网络）。练习题某校园网络中，各班级机房的计算机均连接到本班的交换机，再由各班交换机连接到学校的核心交换机，该网络采用的拓扑结构是（）

A.总线型B.星型C.树型D.网状型

下列关于环型拓扑结构的说法，错误的是（）

A.节点依次连接形成闭合环路

B.数据传输延迟稳定

C.单个节点故障不会影响整个网络

D.扩展节点难度较大

对比星型拓扑和总线型拓扑的优缺点。某大型互联网企业需要构建核心骨干网络，要求网络可靠性极高，即使部分链路故障也不影响数据传输，该企业应优先选择哪种拓扑结构？并说明理由。答案及解析1.答案：C

解析：该校园网络具有明显的层次结构，核心交换机为根节点，各班交换机为分支节点，各班计算机为下层节点，符合树型拓扑“层次分明、星型延伸”的特征，故选C。2.答案：C

解析：环型拓扑的核心特征是“闭合环路”，数据沿环路传输，任一节点或链路故障都会导致环路断裂，整个网络瘫痪，因此选项C错误；选项A、B、D均符合环型拓扑的特征。3.答案：

星型拓扑优点：结构稳定，单个节点故障不影响其他节点正常工作；维护方便，可快速定位故障节点；数据传输效率较高，通过中心设备转发数据，冲突较少。

星型拓扑缺点：中心设备是核心，一旦中心设备故障，整个网络瘫痪；成本高于总线型，需要额外购置中心设备（交换机、集线器），布线量相对较大。

总线型拓扑优点：结构简单，布线容易，无需中心设备，建设成本低；扩展性较强，新增节点可直接连接到主干线上。

总线型拓扑缺点：主干线故障会导致整个网络瘫痪，可靠性较差；传输效率随节点增多而下降，多个节点同时发送数据易产生冲突；安全性较差，数据在主干线中广播传输，易被截取。4.答案：应优先选择网状型拓扑结构。

理由：网状型拓扑的核心特征是每个节点与多个其他节点直接连接，无中心节点，具有极高的可靠性。当部分链路或节点故障时，数据可通过其他正常的连接路径传输，不会导致网络中断，完全满足大型骨干网络对可靠性的高要求。尽管其结构复杂、成本高，但对于互联网核心骨干网络而言，可靠性是首要考虑因素，成本和维护难度可次要权衡。知识点3：拓扑结构的适用场景核心内容：结合拓扑结构的特征匹配适用场景：

①总线型：适用于小型、简单的网络场景，如小型办公室、家庭临时网络（对可靠性要求不高，成本敏感）。

②星型：适用于中小型网络，如企业部门网络、班级机房、家庭网络（目前应用最广泛，兼顾稳定性和维护便捷性）。

③环型：适用于对传输延迟要求稳定的场景，如早期的令牌环网、部分工业控制网络（目前应用较少，逐渐被星型拓扑取代）。

④树型：适用于具有分层管理需求的大型网络，如学校校园网、企业园区网、政府部门网络（便于分层维护和权限管理）。

⑤网状型：适用于对可靠性和传输效率要求极高的大型骨干网络，如互联网核心网络、大型金融机构骨干网络、电信运营商骨干网络。练习题下列场景中，最适合采用树型拓扑结构的是（）

A.家庭网络（3台计算机）

B.学校校园网（涵盖教学楼、办公楼、宿舍区）

C.互联网核心骨干网络

D.小型办公室网络（5台计算机）

某家庭需要搭建一个简单的网络，连接2台电脑和1台打印机，要求成本低、维护简单，应选择哪种拓扑结构？并说明理由。为什么工业控制网络早期常采用环型拓扑，而现在很多工业控制网络转向星型拓扑？答案及解析1.答案：B

解析：选项A、D适合采用星型拓扑，结构简单、维护方便；选项B学校校园网具有分层管理需求（核心层、汇聚层、接入层），符合树型拓扑的适用场景；选项C适合采用网状型拓扑，追求极高的可靠性。2.答案：应选择星型拓扑结构。

理由：家庭网络规模小（2台电脑+1台打印机），星型拓扑结构稳定，单个设备故障不会影响其他设备使用；维护简单，可通过中心设备（如家用路由器）快速定位故障；目前家用路由器价格低廉，成本可控，完全满足“成本低、维护简单”的需求。若选择总线型拓扑，虽成本略低，但可靠性差，主干线故障会导致整个网络瘫痪，且目前家用设备对总线型拓扑的兼容性较差。3.答案：工业控制网络早期采用环型拓扑的原因：环型拓扑结构简单，传输延迟稳定，适合工业控制中对数据传输实时性要求较高的场景；早期网络设备性能有限，环型拓扑无需复杂的中心设备，易实现。

现在转向星型拓扑的原因：星型拓扑稳定性更强，单个节点或链路故障不影响整个网络，降低工业控制网络的故障风险；维护更便捷，可快速定位故障节点，减少工业生产的中断时间；随着网络设备成本降低，中心设备（工业交换机）的投入已可接受；星型拓扑扩展性更好，便于后续新增工业控制设备，适配工业生产规模的扩大。知识点4：网络拓扑结构的识别与简单设计核心内容：①拓扑结构识别：根据网络设备的连接方式、是否存在中心节点、是否具有层次结构等特征，判断网络采用的拓扑类型。关键识别点：有无中心设备（星型、树型有中心节点，总线型、环型、网状型无明显中心节点）；连接方式是否分层（树型具有明显层次，其他拓扑层次不明显）；节点连接是否形成闭合环路（环型为闭合环路，其他拓扑非闭合）。

②简单拓扑设计：根据场景需求（规模、可靠性、成本、分层需求等），设计合理的拓扑结构，明确设备连接关系。设计步骤：明确网络节点数量及类型；确定核心需求（如稳定性优先、成本优先、分层管理等）；选择适配的拓扑结构（或混合拓扑）；绘制拓扑结构图，标注设备及连接关系。练习题某网络的连接方式为：所有计算机均通过网线直接连接到一台“交换机”，该网络的拓扑结构最可能是（）

A.总线型B.星型C.环型D.树型

某小型企业有3个部门，每个部门有8台计算机，要求各部门计算机独立工作，部门间可实现数据互通，且核心设备故障影响最小，试设计该企业的网络拓扑结构，并说明设计思路。观察下图（假设图中显示：节点A、B、C、D依次连接形成闭合环路，数据沿A→B→C→D→A传输），判断该网络的拓扑结构，并说明判断依据。答案及解析1.答案：B

解析：“所有计算机连接到一台中心交换机”是星型拓扑的典型特征，中心交换机为核心设备，负责所有节点的数据转发，符合星型拓扑的连接方式，故选B。2.答案：设计方案：采用树型拓扑结构，核心层部署1台核心交换机，汇聚层为3个部门各部署1台汇聚交换机，接入层为每个部门的8台计算机连接到对应部门的汇聚交换机；核心交换机与3台汇聚交换机分别连接，实现部门间数据互通。

设计思路：①企业有3个部门，需实现“各部门独立工作、部门间互通”，树型拓扑的分层结构（核心层、汇聚层、接入层）可满足需求，汇聚交换机可实现部门内设备的集中管理，保证部门独立工作；②核心设备故障影响最小：若核心交换机故障，整个网络会受影响，但采用“核心交换机+汇聚交换机”的结构，可选择冗余核心交换机（条件允许时），或降低单台核心设备的故障范