网络工程师教程第三章.ppt

1、第三章网络拓扑设计，明确用户要求后，下一步是开始网络拓扑设计。这是整个网络系统设计的真正开始，是后续网络系统设计和网络构建工作的基础。只有在确定了网络拓扑结构后，才能执行集成布线系统设计、应用程序系统部署和特定网络配置等任务。本章介绍了有线LAN的主要拓扑类型及其主要特征WLAN无线LAN的主要拓扑类型及其主要特征WAN的主要拓扑类型，以及使用其主要特征Visio 2003绘制网络拓扑图的基本方法根据规模的不同，WAN接入方式的拓扑设计方法不同于企业LAN拓扑的基本设计思路，3.1有线LAN拓扑，拓扑结构面向各种对象。在网络中，拓扑直观地描述了网络的调度和配置，包括各种节点和节点之间的相互关系

2、。要互连网络上的计算机等设备，必须以称为“网络拓扑”的结构方式进行连接。通常，您会看到这些网络设备是如何连接的。从拓扑的角度来看，LAN可以看作是由一组节点和链路组成的网络。网络中节点和链路的几何位置排列是我们要讨论的局域网拓扑结构。局域网拓扑决定局域网的工作方式和数据传输方式。选择局域网拓扑时，还必须选择适合该拓扑的局域网工作方式和信息传输方法。拓扑还与使用的LAN技术和实施方法相关。当前LAN的拓扑结构主要包括星形、环形、总线、树、网格和混合。其中前三个是广泛使用的网络拓扑单元，实际的企业网络拓扑基本上由这三个网络结构单元的混合构成。3.1.1星形结构，星形拓扑也称为“中心拓扑”，因为连接

3、到集线器或交换机的每个连接节点都以星形分布，所以命名。1基本星型结构单元星型结构是目前应用最广、实用性最高的拓扑结构。也可以在LAN或WAN上查看。预设星形结构单位如下图所示。2多级星型结构复杂星型网络基于底层星型结构级联多个交换机，形成多级星型结构，满足地理分散的更多用户连接和各种端口带宽需求。下图显示了包含双层交换机结构的星型网络。当然，在实际的大中型企业网络中，网络结构可能比下图中显示的要复杂得多，并且可能有3级、4级交换机级联(通常最多部署4个)和交换机堆栈。星型结构传输距离限制在星型网络中通常使用扭曲对(高级网络中也有光纤)，而单段扭曲的最大长度为100米，集线器设备位于中心点。因此

4、，使用这种结构的每个集线器设备可以连接的网络范围的最大直径达200米，超过此范围时，将使用级联或中继方法。使用光纤作为传输介质时，传输距离可能会长得多，各种连接电缆长度限制见书表3-1，1000BASE-SX网络中的光纤长度限制见书表3-2。4星结构的主要优点和缺点星拓扑的主要优点是：(1)网络快速传输数据。(2)易于实现，成本低。(3)节点扩展，移动方便；(4)裴珉姬维修容易等很多方面。星形拓扑的主要缺点是：(1)核心交换机工作负载较重。(2)网络布线复杂(3)广播传输，影响网络性能的三个方面。具体参照书介绍。，3.1.2环结构，环网络结构的传输速率最高只有16Mbps，扩展性能不好，已被星

5、形结构双绞线以太网取代。1环网络结构概述环网络拓扑主要应用于使用同轴电缆(或光纤)作为传输介质的令牌网，由闭合环连接的网络节点组成。下图显示了典型的环形网络。2令牌环网的工作方式在此令牌环网中，转发器(RPU)从其中一个环路段获取帧的每个位信号，重新生成(整形和放大)并将其转发到另一个环路。当帧中的主机(目标)地址与此节点地址匹配时，复制MAC帧并将其发送到连接此RPU的节点。令牌环网络中具有“令牌”的设备允许在网络上传输数据。这样，在一段时间内，网络上只有一个设备可以传输信息。在环形网络中，信息流只能单向。接收数据包的每个站点都将该数据包转发给下游站点。数据包通过环形网络传输一圈，最后从发送

6、站回收。数据包通过目的地站后，目的地站根据数据包的目的地地址确定自己是接收站，并将该信息复制到自己的接收缓冲区。三环结构的主要优点和缺点环结构网络的主要优点是：(1)网络路径选择和网络构建简单。(2)低投资成本的两个方面。环形结构网络的主要缺点是：(1)传输速度慢。(2)连接的用户非常少。(3)转移效率低下；(4)扩展性能下降；(5)裴珉姬维修困难的这一方面。明显的缺点是主要的。令牌网的具体工作原理和主要优点，缺点在书里介绍。3.1.3总线结构，总线拓扑类似于环结构，主要使用同轴电缆作为传输介质作为令牌来完成。1总线结构概述总线拓扑网络中的所有设备通过连接器并行连接到传输电缆，并在两端添加称为

7、“终结器”的组件，如下图所示。总线型网络中使用的传输介质通常也是同轴电缆(包括粗电缆和细电缆)，但是现在使用光缆作为基于总线的传输介质(例如ATM网络、电缆调制解调器使用的网络等)都属于基于总线的网络结构。为了扩展计算机的数量，还可以向网络中添加其他扩展设备，如中继器。2令牌总线工作原理令牌总线介质访问控制是将局域网物理总线站点配置为单个逻辑环。每个站点在排序的序列中指定逻辑位置，序列中最后一个站点的后面是第一个站点。每个网站都知道站在他前面的站和后面的后界站的标志。为了确保逻辑上闭合环路的形成，每个节点将裴珉姬动态管理连接表，该连接表记录了环路中此节点的前、后和此节点的地址。每个节点根据后续

8、地址确定下一站中具有令牌的节点。3令牌总线的主要优点和缺点总线拓扑的优点与环形拓扑相似，主要是(1)网络结构简单，布线方便。(2)扩大更容易。(3)裴珉姬维修容易在这三个方面。同样，缺点也是主要缺点。主要成果是(1)传输速度低。(2)故障诊断困难。(3)故障隔离更加困难。(4)网络效率和传输性能不高。(5)难以实现大规模扩张等。具体参照书介绍。3.1.4树结构，树拓扑可以由多层星型结构组成，但在此多层星型结构中，聚合层、边缘层(或主干)分布在三角形中。也就是说，上层终端和集中式交换节点较少，中间层终端和集中式交换节点较多。树形结构像一棵树，顶部的枝叶少，中间更多，底部的枝叶最多。树的底部与网络

9、的边缘层相同，树的中间部分与网络的聚合层相同，树的顶部与网络的核心(或主干)层相同，顶部的开关是树的“干”。使用分层集中式控制方法，传输介质可以有多个分支，但不会形成闭合循环。每个通信线路必须支持双向传输。大中型网络一般采用树拓扑结构，可伸缩性非常适合于网络骨干建设。树拓扑具有高度的可扩展性，可以通过更换集线器设备快速升级网络性能，极大地保护了用户的布线投资，非常适合于作为网络布线系统的网络拓扑。除了星形结构的所有优点外，树拓扑还具有扩展性能和(2)简单的网络裴珉姬管理，3.1.5混合结构，混合网络结构是当前LAN(尤其是大中型LAN)中使用最广泛的网络拓扑。解决了单个网络拓扑的传输距离和连接

10、用户数扩展的双重限制。1混合结构概述混合网络拓扑是指由星型结构、环形结构、总线结构等多种结构组成的结构。但是，星形结构和总线结构通常结合在一起，如下图所示。上一页显示的只是简单的混合网络结构，实际的混合结构网络主要应用于多层建筑。使用同轴电缆或光纤的“总线”基本上用于连接每层各公司的核心交换机，而不连接工作站，其中星型网络反映在每层各用户网络中，如下图所示。混合拓扑的主要特征包括：(1)广泛使用。(2)扩展灵活性；(3)互连性能差；(4)裴珉姬维修更困难。3.2无线LAN (WLAN)拓扑，在无线LAN WLAN中，主要网络结构是类似对等网络的Ad-Hoc结构。另一种是基础架构结构，类似于有线

11、LAN的星形结构。3.2.1点到点Ad-Hoc结构点到点Ad-Hoc对等结构类似于有线网络中的多机通过网卡直接连接，中间没有集中访问设备，如下图所示。Ad-Hoc对等结构网络通信没有信号交换设备，网络通信效率低，因此仅适用于较少的计算机无线互连(通常在5台主机内)。此外，由于此模型没有中央管理单元，因此该网络在可管理性和可扩展性方面存在限制，并且连接性能也不好。此外，无线节点之间只能进行单个通信，不能像有线网络中的对等网络那样实现交换连接。此无线网络模式通常仅适用于小型会议室、小型家庭无线网络等临时无线应用环境。3.2.2基于接入点的基础架构结构、基于无线接入点的基础架构(基本)结构模式(如下

12、图所示)类似于有线网络的星型交换模式，是集中式结构类型。无线接入点相当于有线网络中的交换机，具有集中式连接和数据交换的作用。此无线网络结构除了在每个主机(如Ad-Hoc对等结构)上安装无线网卡外，还需要一个称为接入点或接入点的接入点访问设备。此接入点设备用于集中连接和集中管理所有无线节点。该网络结构模型的特点主要是网络易于扩展、集中管理容易、提供用户身份验证，数据传输性能也远高于Ad-Hoc对等结构。在这个存取点网路中，存取点和无线卡也可以根据特定的网路环境调整网路连线速度。例如，11Mbps的可用速度可以调整为1Mbps、2Mbps、5.5Mbps和11Mbps 4文件。54Mbps的IEE

13、E 802.11a和IEEE 802.11g为54Mbps、48Mbps、36Mbps、24Mbps、18Mbps、12Mbps、11Mbps、9Mbps和6Mbps理论上，IEEE 802.11b的AP最多可以连接72个无线节点，在实际应用中，考虑到更高的连接要求，建议在10个节点以内。在实际应用环境中，连接性能通常受多种因素的影响，因此实际连接速度远远低于上述AP和无线卡动态调整速度以适应特定网络环境的理论速度。当然也要看具体的应用程序。3.3 WAN拓扑，WAN中网络拓扑类型的划分主要是从管理和访问控制功能(而不是结构外观)的角度进行的，因此WAN中的拓扑不是特定形式，而是特定形式。从结

14、构形状分离时，广域网拓扑类似于局域网拓扑，可以分为星形、总线、混合结构等。以下是以功能分布角度分隔的WAN的四种拓扑结构：集中式拓扑结构分布式拓扑结构分布式拓扑分布式拓扑结构分布式拓扑结构完全互连(网格)结构中的所有互连(mesh)其下可能有多个级别的集中器。该角色仅用于用户网络的物理连接，用户ID的身份验证和业务处理仍然是顶级通信控制处理器的责任。在中央拓扑中，信息必须通过与有线LAN中的星型结构相同的中央节点(例如中央交换机/服务器场)完成。下一页的左图显示了集中式拓扑单元，下一页的右图显示了由多个中央结构组成的中央结构的扩展模式，这些中央结构与有线LAN的星型结构扩展模式相同。在集中式网

15、络结构中，集中式设备或多路转换器通常安装在用户终端附近的集中式位置，使用集中式设备或多路转换器进行集中式连接，接受和传输ADSL访问方法、光纤以太网访问方法等数据。使用此拓扑。集中式体系结构功能用户的登录控制由一个或多个徐璐均衡的通信控制处理器负责，集中式连接器仅负责用户的集中式连接和数据传递。这个结构的主要优点是易于管理和用户扩展。这种结构的问题是，所有用户终端都需要访问中央服务器，网络流量聚合到网络主干网上，在传统的孔刘网络主干网上流量拥挤，系统应用程序性能下降。3.3.2分布式拓扑，分布式相对集中。其中，“分布式”是网络的用户管理功能和用户业务处理传递到相应功能域(例如，子服务器、交换机

16、、多路复用器等)的通信控制处理器、中央节点交换机/服务器场仅负责网络的完全控制和管理。网络拓扑如下图所示。在分布式拓扑中，多种功能的应用程序服务器通常设置在用户附近的最大中心点。支持分布式模式拓扑的网络必须徐璐将网络用户分配给其他应用程序，每个应用程序域必须提供所有域用户访问的关键应用程序的访问权限。分布式拓扑的优点是，分布式控制即使整个网络的一个部分发生故障，也不会影响整个网络的运行，因此具有很高的稳定性。网络中的路径选择最短路径算法，因此在线延迟时间小，传输速度高，但控制复杂。可以在节点之间直接建立数据链接，信息过程最短。便于在整个网络中共享资源。缺点是连接布线的电缆长，成本高。网络管理软件很复杂。消息包交换、路径选择、复杂的流控制。3.3.3分布式拓扑，该拓扑的核心是“分布式”一词。与上述分布式拓扑不同的是，分布式和分布式之间的区别。(*分布式拓扑：