網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)

環(huán)型結(jié)構(gòu)在LAN中使用較多。這種結(jié)構(gòu)中的傳輸媒體從一個端用戶到另一個端用戶，直到將所有的端用戶連成環(huán)型。數(shù)據(jù)在環(huán)路中沿著一個方向在各個節(jié)點間傳輸，信息從一個節(jié)點傳到另一個節(jié)點。這種結(jié)構(gòu)顯而易見消除了端用戶通信時對中心系統(tǒng)的依賴性。

環(huán)行結(jié)構(gòu)的特點是:每個端用戶都與兩個相臨的端用戶相連，因而存在著點到點鏈路，但總是以單向方式操作，于是便有上游端用戶和下游端用戶之稱;信息流在網(wǎng)中是沿著固定方向流動的，兩個節(jié)點僅有一條道路，故簡化了路徑選擇的控制;環(huán)路上各節(jié)點都是自舉控制，故控制軟件簡單;由于信息源在環(huán)路中是串行地穿過各個節(jié)點，當環(huán)中節(jié)點過多時，勢必影響信息傳輸速率，使網(wǎng)絡(luò)的響應(yīng)時間延長;環(huán)路是封閉的，不便于擴充;可靠性低，一個節(jié)點故障，將會造成全網(wǎng)癱瘓;維護難，對分支節(jié)點故障定位較難。

令牌環(huán)傳遞是環(huán)形網(wǎng)絡(luò)上傳送數(shù)據(jù)的一種方法。令牌傳遞過程中，一個3字節(jié)的稱為令牌的數(shù)據(jù)包繞這環(huán)從一個節(jié)點發(fā)送到另一個節(jié)點。如果環(huán)上的一臺計算機需要發(fā)送信息，它將截取令牌數(shù)據(jù)包，加入控制和數(shù)據(jù)信息以及目標節(jié)點的地址，將令牌轉(zhuǎn)變成一個數(shù)據(jù)幀。然后該計算機將該令牌繼續(xù)傳遞到下一個節(jié)點。被轉(zhuǎn)變的令牌，就以幀的形式繞著網(wǎng)絡(luò)循環(huán)直到它到達預(yù)期的目標節(jié)點。目標節(jié)點接收該令牌并向發(fā)起節(jié)點返回一個驗證消息。在發(fā)送節(jié)點接受到應(yīng)答后，它將釋放出一個新的空閑令牌并沿著環(huán)發(fā)送它。這種方法確保在任一給定時間僅僅只有一個工作站在發(fā)送數(shù)據(jù)。

一個簡單環(huán)形拓撲結(jié)構(gòu)的缺點是單個發(fā)生故障的工作站可能使整個網(wǎng)絡(luò)談話。除此之外，如同在一個總線拓撲結(jié)構(gòu)中，參與令牌傳遞的工作站越多，響應(yīng)時間也就越長。因此，單純的環(huán)形拓撲結(jié)構(gòu)非常不靈活或不易于擴展。

當前的局域網(wǎng)幾乎不使用單純的環(huán)形拓撲結(jié)構(gòu)。而環(huán)形拓撲結(jié)構(gòu)的一種改變形式，也稱為星形環(huán)拓撲結(jié)構(gòu)流行于某些類型的網(wǎng)絡(luò)中。

樹型結(jié)構(gòu)是分級的集中控制式網(wǎng)絡(luò)，與星型相比，它的通信線路總長度短，成本較低，節(jié)點易于擴充，尋找路徑比較方便，但除了葉節(jié)點及其相連的線路外，任一節(jié)點或其相連的線路故障都會使系統(tǒng)受到影響。

總線上傳輸信息通常多以基帶形式串行傳遞，每個結(jié)點上的網(wǎng)絡(luò)接口板硬件均具有收、發(fā)功能，接收器負責接收總線上的串行信息并轉(zhuǎn)換成并行信息送到PC工作站;發(fā)送器是將并行信息轉(zhuǎn)換成串行信息后廣播發(fā)送到總線上，總線上發(fā)送信息的目的地址與某結(jié)點的接口地址相符合時，該結(jié)點的接收器便接收信息。由于各個結(jié)點之間通過電纜直接連接，所以總線型拓撲結(jié)構(gòu)中所需要的電纜長度是最小的，但總線只有一定的負載能力，因此總線長度又有一定限制，一條總線只能連接一定數(shù)量的結(jié)點。

因為所有的結(jié)點共享一條公用的傳輸鏈路，所以一次只能由一個設(shè)備傳輸。需

要某種形式的訪問控制策略、來決定下一次哪一個站可以發(fā)送.通常采取分布式控制策略。發(fā)送時，發(fā)送站將報文分成分組.然后一次一個地依次發(fā)送這些分組。有時要與其它站來的分組交替地在介質(zhì)上傳輸。當分組經(jīng)過各站時，目的站將識別分組的地址。然后拷貝下這些分組的內(nèi)容。這種拓撲結(jié)構(gòu)減輕了網(wǎng)絡(luò)通信處理的負擔，它僅僅是一個無源的傳輸介質(zhì)，而通信處理分布在各站點進行。

在總線兩端連接有端結(jié)器(或終端匹配器)，主要與總線進行阻抗匹配，最大限度吸收傳送端部的能量，避免信號反射回總線產(chǎn)生不必要的干擾。

總線結(jié)構(gòu)是使用同一媒體或電纜連接所有端用戶的一種方式，也就是說，連接端用戶的物理媒體由所有設(shè)備共享，各工作站地位平等，無中央結(jié)點控制，公用總線上的信息多以基帶形式串行傳遞，其傳遞方向總是從發(fā)送信息的結(jié)點開始向兩端擴散，如同廣播電臺發(fā)射的信息一樣，因此又稱廣播式計算機網(wǎng)絡(luò)。各結(jié)點在接受信息時都進行地址檢查，看是否與自己的工作站地址相符，相符則接收網(wǎng)上的信息。

使用這種結(jié)構(gòu)必須解決的一個問題是確保端用戶使用媒體發(fā)送數(shù)據(jù)時不能出現(xiàn)沖突。在點到點鏈路配置時，這是相當簡單的。如果這條鏈路是半雙工操作，只需使用很簡單的機制便可保證兩個端用戶輪流工作。在一點到多點方式中，對線路的訪問依靠控制端的探詢來確定。然而，在LAN環(huán)境下，由于所有數(shù)據(jù)站都是平等的，不能采取上述機制。對此，研究了一種在總線共享型網(wǎng)絡(luò)使用的媒體訪問方法:帶有碰撞檢測的載波偵聽多路訪問，英文縮寫成CSMA/CD。

這種結(jié)構(gòu)具有費用低、數(shù)據(jù)端用戶入網(wǎng)靈活、站點或某個端用戶失效不影響其它站點或端用戶通信的優(yōu)點。缺點是一次僅能一個端用戶發(fā)送數(shù)據(jù)，其它端用戶必須等待到獲得發(fā)送權(quán);媒體訪問獲取機制較復(fù)雜;維護難，分支結(jié)點故障查找難。盡管有上述一些缺點，但由于布線要求簡單，擴充容易，端用戶失效、增刪不影響全網(wǎng)工作，所以是LAN技術(shù)中使用最普遍的一種。

分布式結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)是將分布在不同地點的計算機通過線路互連起來的一種網(wǎng)絡(luò)形式。

分布式結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)具有如下特點:由于采用分散控制，即使整個網(wǎng)絡(luò)中的某個局部出現(xiàn)故障，也不會影響全網(wǎng)的操作，因而具有很高的可靠性;網(wǎng)中的路徑選擇最短路徑算法，故網(wǎng)上延遲時間少，傳輸速率高，但控制復(fù)雜;各個結(jié)點間均可以直接建立數(shù)據(jù)鏈路，信息流程最短;便于全網(wǎng)范圍內(nèi)的資源共享。缺點為連接線路用電纜長，造價高;網(wǎng)絡(luò)管理軟件復(fù)雜;報文分組交換、路徑選擇、流向控制復(fù)雜;在一般局域網(wǎng)中不采用這種結(jié)構(gòu)。

星型結(jié)構(gòu)是最古老的一種連接方式，大家每天都使用的電話屬于這種結(jié)構(gòu)。一般網(wǎng)絡(luò)環(huán)境都被設(shè)計成星型拓撲結(jié)構(gòu)。星型網(wǎng)是廣泛而又首選使用的網(wǎng)絡(luò)拓撲設(shè)計之一。

星型結(jié)構(gòu)是指各工作站以星型方式連接成網(wǎng)。網(wǎng)絡(luò)有中央節(jié)點，其他節(jié)點(工作站、服務(wù)器)都與中央節(jié)點直接相連，這種結(jié)構(gòu)以中央節(jié)點為中心，因此又稱為集中式網(wǎng)絡(luò)。

星型拓撲結(jié)構(gòu)便于集中控制，因為端用戶之間的通信必須經(jīng)過中心站。由于這一特點，也帶來了易于維護和安全等優(yōu)點。端用戶設(shè)備因為故障而停機時也不會影響其它端用戶間的通信。同時星型拓撲結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)延遲時間較小，系統(tǒng)的可靠性較高。

在星型拓撲結(jié)構(gòu)中，網(wǎng)絡(luò)中的各節(jié)點通過點到點的方式連接到一個中央節(jié)點(又稱中央轉(zhuǎn)接站，一般是集線器或交換機)上，由該中央節(jié)點向目的節(jié)點傳送信息。中央節(jié)點執(zhí)行集中式通信控制策略，因此中央節(jié)點相當復(fù)雜，負擔比各節(jié)點重得多。在星型網(wǎng)中任何兩個節(jié)點要進行通信都必須經(jīng)過中央節(jié)點控制。

現(xiàn)有的數(shù)據(jù)處理和聲音通信的信息網(wǎng)大多采用星型網(wǎng)，流行的專用小交換機PBX(Private Branch Exchange)，即電話交換機就是星型網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)的典型實例。它在一個單位內(nèi)為綜合語音和數(shù)據(jù)工作站交換信息提供信道，還可以提供語音信箱和電話會議等業(yè)務(wù)，是局域網(wǎng)的一個重要分支。

在星型網(wǎng)中任何兩個節(jié)點要進行通信都必須經(jīng)過中央節(jié)點控制。因此，中央節(jié)點的主要功能有三項:當要求通信的站點發(fā)出通信請求后，控制器要檢查中央轉(zhuǎn)接站是否有空閑的通路，被叫設(shè)備是否空閑，從而決定是否能建立雙方的物理連接;在兩臺設(shè)備通信過程中要維持這一通路;當通信完成或者不成功要求拆線時，中央轉(zhuǎn)接站應(yīng)能拆除上述通道。

由于中央節(jié)點要與多機連接，線路較多，為便于集中連線，目前多采用交換設(shè)備(交換機)的硬件作為中央節(jié)點。

集中式

這種結(jié)構(gòu)便于集中控制。同時它的網(wǎng)絡(luò)延遲時間較小，傳輸誤差較低。但這種結(jié)構(gòu)非常不利的一點是，中心系統(tǒng)必須具有極高的可靠性，因為中心系統(tǒng)一旦損壞，整個系統(tǒng)便趨于癱瘓。對此中心系統(tǒng)通常采用雙機熱備份，以提高系統(tǒng)的可靠性。

網(wǎng)狀拓撲結(jié)構(gòu)主要指各節(jié)點通過傳輸線互聯(lián)連接起來,并且每一個節(jié)點至少與其他兩個節(jié)點相連.網(wǎng)狀拓撲結(jié)構(gòu)具有較高的可靠性,但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜,實現(xiàn)起來費用較高,不易管理和維護,不常用于局域網(wǎng)!

將多個子網(wǎng)或多個網(wǎng)絡(luò)連接起來構(gòu)成網(wǎng)狀拓撲結(jié)構(gòu)。在一個子網(wǎng)中,集線器、中繼器將多個設(shè)備連接起來，而橋接器、路由器及網(wǎng)關(guān)則將子網(wǎng)連接起來。根據(jù)組網(wǎng)硬件不同,主要有三種網(wǎng)狀拓撲:

網(wǎng)狀網(wǎng):在一個大的區(qū)域內(nèi)，用無線電通信鏈路連接一個大型網(wǎng)絡(luò)時，網(wǎng)狀網(wǎng)是最好的拓撲結(jié)構(gòu)。通過路由器與路由器相連，可讓網(wǎng)絡(luò)選擇一條最快的路徑傳送數(shù)據(jù),如圖5-4所示。

主干網(wǎng):通過橋接器與路由器把不同的子網(wǎng)或LAN連接起來形成單個總線或環(huán)型拓撲結(jié)構(gòu)，這種網(wǎng)通常采用光纖做主干線。

星狀相連網(wǎng):利用一些叫做超級集線器的設(shè)備將網(wǎng)絡(luò)連接起來，由于星型結(jié)構(gòu)的特點，網(wǎng)絡(luò)中任一處的故障都可容易查找并修復(fù)

將兩種或幾種網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)混合起來構(gòu)成的一種網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)稱為混合型拓撲結(jié)構(gòu)(也有的稱之為雜合型結(jié)構(gòu))。

這種網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)是由星型結(jié)構(gòu)和總線型結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)合在一起的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，這樣的拓撲結(jié)構(gòu)更能滿足較大網(wǎng)絡(luò)的拓展，解決星型網(wǎng)絡(luò)在傳輸距離上的局限，而同時又解決了總線型網(wǎng)絡(luò)在連接用戶數(shù)量的限制。這種網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)同時兼顧了星型網(wǎng)與總線型網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點，在缺點方面得到了一定的彌補。

這種網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)主要用于較大型的局域網(wǎng)中，如果一個單位有幾棟在地理位置上分布較遠(當然是同一小區(qū)中)，如果單純用星型網(wǎng)來組整個公司的局域網(wǎng)，因受到星型網(wǎng)傳輸介質(zhì)--雙絞線的單段傳輸距離(100m)的限制很難成功;如果單純采用總線型結(jié)構(gòu)來布線則很難承受公司的計算機網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的需求。結(jié)合這兩種拓撲結(jié)構(gòu)，在同一棟樓層我們采用雙絞線的星型結(jié)構(gòu)，而不同樓層我們采用同軸電纜的總線型結(jié)構(gòu)，而在樓與樓之間我們也必須采用總線型，傳輸介質(zhì)當然要視樓與樓之間的距離，如果距離較近(500m以內(nèi))我們可以采用粗同軸電纜來作傳輸介質(zhì)，如果在180m之內(nèi)還可以采用細同軸電纜來作傳輸介質(zhì)。但是如果超過500m我們只有采用光纜或者粗纜加中繼器來滿足了。這種布線方式就是我們常見的綜合布線方式。

蜂窩拓撲結(jié)構(gòu)是無線局域網(wǎng)中常用的結(jié)構(gòu)。它以無線傳輸介質(zhì)(微波、衛(wèi)星、紅外等)點到點和多點傳輸為特征，是一種無線網(wǎng)，適用于城市網(wǎng)、校園網(wǎng)、企業(yè)網(wǎng)。

傳輸線系統(tǒng)除同軸電纜、雙絞線、和光纖外，還有一種手段是根本不使用導(dǎo)線，這就是無線電通信，無線電通信利用電磁波或光波來傳輸信息，利用它不用敷設(shè)纜線就可以把網(wǎng)絡(luò)連接起來。無線電通信包括兩個獨特的網(wǎng)絡(luò):移動網(wǎng)絡(luò)和無線LAN網(wǎng)絡(luò)。利用LAN網(wǎng)，機器可以通過發(fā)射機和接收機連接起來;利用移動網(wǎng)，機器可以通過蜂窩式通信系統(tǒng)連接起來，該通信系統(tǒng)由無線電通信部門提供。

網(wǎng)絡(luò)可采用以太網(wǎng)的結(jié)構(gòu),物理上由服務(wù)器，路由器，工作站，操作終端通過集線器形成星型結(jié)構(gòu)共同構(gòu)成局域網(wǎng)。

點和通信鏈路，網(wǎng)絡(luò)中結(jié)點的互連模式叫網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)。在局域網(wǎng)中常用的拓撲結(jié)構(gòu)有:星形結(jié)構(gòu)、環(huán)形結(jié)構(gòu)、總線型結(jié)構(gòu),網(wǎng)格型結(jié)構(gòu)。