零、拓扑结构概念

计算机网络的拓扑结构是指网络中各个点相互连接的形式。在局域网中明确一点讲就是文件服务器、工作站(连接在网络上的计算机、大容量的外存、高速打印机等设备均可看作是网络上的一个节点，也称工作站）和电缆等的连接形式。计算机网络常见类型有:`星型拓扑` 、`总线型拓扑` 、`环形拓扑` 、`树型拓扑` 、`网状拓扑`等网络类型。

计算机网络的拓扑结构是引用拓扑学中研究与大小，形状无关的点，线关系的方法。把网络中的计算机和通信设备抽象为一个点，把传输介质抽象为一条线，由点和线组成的几何图形就是计算机网络的拓扑结构。网络的拓扑结构反映出网中个实体的结构关系，是建设计算机网络的第一步，是实现各种网络协议的基础，它对网络的性能，系统的可靠性与通信费用都有重大影响。

 

一、星型拓扑

1、星型拓扑结构的概念：

是以中央结点为中心，把若干外围结点连接起来的幅射式互连结构。

●N个节点完全互联需要N-1条传输线路。

●中心节点设备通常采用交换机。

●星型以太网虽然在物理上呈星型结构，但逻辑上仍然是总线型结构。

2、星型拓扑结构的优缺点：

（1）优点:

●单点故障不影响全网，结构简单。

●增删节点及维护管理容易;

●故障隔离和检测容易，延迟时间较短。

（2）缺点:

●成本较高，资源利用率低;

●网络性能过于依赖中心节点，中心节点负担重。

●使用线缆较多。

 

二、总线型拓扑

1、总线型拓扑结构的概念：

总线型拓扑结构是指所有结点共享一根传输总线，所有的站点都通过硬件接口连接在这根传输线上。

2、总线型拓扑结构的优缺点：

（1）优点：

●不需要其他互联设备，组网费用低。

●结构简单，易于扩展。

（2）缺点：

●所有主机共享同一总线，主机增多时会引起网络性能下降。

●众总线一出现故障，将导致整个网络中断。

●总线的传输距离有限，通信范围收到限制。

三、环型拓扑

1、环型拓扑结构的概念：

环型拓扑结构将所有网络结点通过点到点通信线路连接成闭合环路，数据将沿一一个方向逐站传送，每个结点的地位和作用相同，且每个结点都能获得执行控制权。

环型结构的显著特点是每个节点用户都与两个相邻节点用户相连。节点之间采用点到点的链路;网络中的所有节点构成一一个闭合的环，环中的数据沿着一一个方向绕环逐站传输。

2、环型拓扑结构的优缺点：

（1）优点:

●简化路径选择控制，不易发生地址冲突等;

●传输延迟固定，实时性强，可靠性高。

●各个节点负载均衡。

（2）缺点:

●节点过多时，会加大传输时延，影响传输效率。

●环某处断开会导致整个系统的失效，

●节点的加入和撤出过程复杂。

四、树型拓扑

1、树形拓扑结构的概念：

树型拓扑可以认为是多级星型结构组成的，只不过这种多级星型结构自上而下呈三角形分布的，就像一颗树一样，最顶端的枝叶少些，中间的多些，而最下面的枝叶最多。树的最下端相当于网络中的边缘层，树的中间部分相当于网络中的汇聚层，而树的顶端则相当于网络中的核心层。它采用分级的集中控制方式，其传输介质可有多条分支，但不形成闭合回路，每条通信线路都必须支持双向传输。

2、树型拓扑结构的优缺点：

（1）优点：

●易于扩展。这种结构可以延伸出很多分支和子分支,这些新节点和新分支都能容易地加入网内。

●故障隔离较容易。如果某一分支的节点或线路发生故障,很容易将故障分支与整个系统隔离开来。

（2）缺点：

●各个节点对根的依赖性太大，如果根发生故障，则全网不能正常工作。从这一点来看，树型拓扑结构的可靠性有点类似于星型拓扑结构。

 

五、网状拓扑

网状拓扑结构中的所有结点之间的连接是任意的,没有规律。实际存在与使用的广域网基本上都采用网状拓扑结构。

●如果网络中节点数为N,则连接网络的链路数H可下式计算。
公式：

H=N(N-1)/2

 

2、网状拓扑结构优缺点：

（1）优点:

●信号传输快;

●某一线路或节点有故障时，不会影响整个网络的工作。

●冗余链路，网络可靠性高。

（2）缺点:

●结构复杂，需要路由选择和流控制功能，网络控制软件复杂，硬件成本较高不易管理和维护。

 

六、混合型拓扑

1、混合型结构的概念：

混合型拓扑是将两种单一拓扑结构混合起来，取两者的优点构成的拓扑。一种是星型拓扑和环型拓扑混合成的”星-环”拓扑，另一种是星型拓扑和总线拓扑混合成的”星-总”拓扑。这两种混合型结构有相似之处，如果将总线拓扑的两个端点连在一起也就变成了环型拓扑。在混合型拓扑结构中，汇聚层设备组成环型或总线型拓扑，汇聚层设备和接入层设备组成星型拓扑。

2、混合型拓扑优缺点：

（1）优点：

●故障诊断和隔离较为方便。一旦网络发生故障，只要诊断出哪个网络设备有故障，将该网络设备和全网隔离即可。

●易于扩展。要扩展用户时，可以加入新的网络设备，也可在设计时，在每个网络设备中留出一些备用的可插入新站点的连接口。

●安装方便。网络的主链路只要连通汇聚层设备，然后再通过分支链路连通汇聚层设备和接入层设备。

（2）缺点：

●需要选用智能网络设备，实现网络故障自动诊断和故障节点的隔离，网络建设成本比较高。

●像星型拓扑结构一样，汇聚层设备到接入层设备的线缆安装长度会增加较多。

 

七、蜂窝拓扑结构

1、蜂窝型拓扑结构概念：

蜂窝型拓扑结构是无线局域网中常用的结构。它以无线传输介质（微波、卫星、红外等）点到点和多点传输为特征，是一咱无线网，适用于城市网、校园网、企业网。蜂窝的大小与基站或AP发射功率有关。

2、蜂窝型拓扑结构的优缺点：

（1）优点:

●网络建设时间短

●网络易于扩展

（2）缺点:

●信号很容易受到环境或人为的干扰

●传输速率较低，投资成本较高

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