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拓扑结构 编辑
网络拓扑结构就是指用传输媒体把计算机等各种设备互相连接起来的物理布局,是指互连过程中构成的几何形状,它能表示出网络服务器、工作站的网络配置和互相之间的连接。网络拓扑结构可按形状分类,分别有:星型、环型、总线型、树型、总线/星型和网状型拓扑结构。星型拓扑结构将各个节点与中心节点连接,呈现出放射状排列,通过中心节点对全网的通信进行控制。总线型计算机网络拓扑结构主要是通过一条高速主干电缆对周围节点进行连接。环型计算机网络拓扑结构可以对节点收尾的信息进行循环,形成闭合的环型线路,提高单向传输的完整性。树型计算机网络拓扑结构可以保证两节点之间的无回路传输,保证计算机网络拓扑结构扩充的方便性。网状型计算机网络拓扑结构将节点之间的线路进行网状连接,有效提高了线路之间信息传递的可靠性。
拓扑示意图
计算机网络的拓扑结构分析是指从逻辑上抽象出网上计算机、网络设备以及传输媒介所构成的线与节点间的关系加以研究的一种研究方式。在进行计算机网络拓扑结构设计的过程中,通过对网络节点进行有效控制,对节点与线的连接形式进行有效选取,已经成为合理计算机网络拓扑结构构建的关键。设计人员对计算机网络拓扑结构进行有效选择,可以在很大程度上促进当前网络体系的运行效果,从根本上改善技术性能的可靠性、安全性。
图1 图计算机网络拓扑结构形成机制:a-b-c
正是因为计算机网络拓扑结构在不同规模和不同层次都表现着优先生长和优先连接的特性,本质上趋于类似,所以,拓扑结构构件模型就像层次化的选举过程。具体形成机制如图1所示。
网络拓扑结构形成过程中,首先假定某平面中布置着许多个节点,同时存在着一个均匀走动的离散的时钟,通过这个时钟将每个节点进入网络的时间记录下来,记录下来的时间都是随机分布的。每一个节点在进入网络时刻的前后所要采取的行为就是接收信息或者消息和发送对已收信息的响应。这些收发信息中设置了优先度和传达范围,它们将对信息的辐射范围产生着最为直接的影响。所有的节点在接收信息之后一般是依据信息源的优先度来设计优先度的,若所接收到的许多消息源节点存在相近的优先度,其将会随机地选择一个消息源节点进行连接。根据这种模式进行不断的发展,最后将会产生图1的图形结果。在整个拓扑网络形成过程中,首先要经历图1中(a)的初始阶段,在网络形成初始阶段,只有非常小一部分节点参与活动,所接收的和发送的信息范围还非常小,它们仅仅只能跟周边的节点进行通信或者是连接。而随着网络的不断发展,节点度在不断扩大,每一个节点所收发的信息范围越来越大,所形成的连接也将越来越大和越来越多,网络此时正在对外大肆扩展。在小局域网中胜出的一些节点将参与更大范围的连接和竞争,从而形成较大的局域网,最后发展成更大的城域网和广域网。持续这样下去最后便形成聚集中心,如上面图1中的(b)和(c)。这就是计算机网络拓扑结构的形成模型,是一种消息自组织和传递接收的模型。
总线型
图2 总线型拓扑结构
环型
图3 环形拓扑结构
星形
图4 星星网络拓扑结构
树形
图5 树形拓扑结构
网状
图6 网状拓扑结构
总线型
总线拓扑结构的特点主要有:
(1)结构简单,数据入网灵活,便于扩充;
(2)不需要中央结点,不会因为一个结点的故障 而影响其他结点数据的传输,故可靠性高,网络响应速度快;
(3)所需外围设备少、电缆或其他连接媒体相对价格低,安装也很方便;
(4)由于发送信息的方式采用的是广播式的工作方式, 所以共享资源能力强。 为了解决干扰问题,我们在总线两端连接端结器, 主要为了与总线进行阻抗匹配, 最大限度吸收传送端部的能量,避免信号反射回总线时产生不必要的干扰。
星形
星型拓扑结构具有以下特点:
(1)网络结构相对简单,集中控制易于维护,容易实现组网;
(2)网络延迟时间短,传输误码率低;
(3)网络共享能力较差,通信线路利用率不高,中央节点负担过重;
(4)可同时连双绞线、 同轴电缆及光纤等多种媒介。
环形
环形网的特点是:
(1)信息依靠两个相邻的环路接口沿固定方向传送;
(2)某个结点都有自举控制的功能;
(3)由于信息会经过环路上的所有环路接口,当环路过多时就会影响数据传输效率,网络响应时间变长;
(4)一环扣一环的连接方式会让其中一个环路接口的故障造成整个网络的瘫痪,增加维护难度;
(5)由于环路是封闭的,所以扩充不方便。 环形网也是微机局域网常用拓扑结构之一,适合信息处理系统和工厂自动化系统。1985 年IBM公司推出的令牌环形网是其典范。在FDDI 得以应用推广后,这种结构也广泛得到采用。
树形
图7
但还是明白的是:除了叶节点及其相连的线 路外, 其他部分的工作还是会受影响的。
网状
前面的几种网络拓扑结构主要用于构建小型的局域网性质的网络, 当面对一些大型网络的构建时, 一般采用的就是网状拓扑结构了。同样,网状拓扑结构也是一种组合型拓扑结构,它是将多个利用前面介绍的拓扑结构组成的子网或局域网连接起来而构成。网状拓扑结构一般用于 Internet 骨干网上,使用路由算法发送数据的最佳路径。但在实际应用中,是根据具体需要,几种拓扑结构综合使用。
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