网路拓扑结构是指用传输媒体互连各种设备的物理布局(将参与LAN工作的各种设备用媒体互连在一起有多种方法,但是实际上只有几种方式能适合LAN的工作)。
网路拓扑图是指由网路节点设备和通信介质构成的网路结构图。
基本介绍
- 中文名:网路拓扑图
- 外文名:Network Topology
- 性质:用传输媒体互连各种设备物理布局
- 结构:星型结构、环型结构等
- 目的:网路中计算机等设备的连线结构图
简介
网路拓扑结构是指用传输媒体互连各种设备的物理布局,就是用什幺方式把网路中的计算机等设备连线起来。拓扑图给出网路伺服器、工作站的网路配置和相互间的连线,它的结构主要有星型结构、环型结构、汇流排结构、分散式结构、树型结构、网状结构、蜂窝状结构等。
基本名词
节点
节点就是网路单元。网路单元是网路系统中的各种数据处理设备、数据通信控制设备和数据终端设备。
节点分为:转节点,它的作用是支持网路的连线,它通过通信线路转接和传递信息;访问节点,它是信息交换的源点和目标。
链路
链路是两个节点间的连线。链路分“物理链路”和“逻辑链路”两种,前者是指实际存在的通信连线,后者是指在逻辑上起作用的网路通路。链路容量是指每个链路在单位时间内可接纳的最大信息量。
通路
通路是从发出信息的节点到接收信息的节点之间的一串节点和链路。也就是说,它是一系列穿越通信网路而建立起的节点到节点的链路.
分类
星型拓扑结构
星型结构是最古老的一种连线方式,大家每天都使用的电话属于这种结构。星型结构是指各工作站以星型方式连线成网。网路有中央节点,其他节点(工作站、伺服器)都与中央节点直接相连,这种结构以中央节点为中心,因此又称为集中式网路。
这种结构便于集中控制,因为端用户之间的通信必须经过中心站。由于这一特点,也带来了易于维护和安全等优点。端用户设备因为故障而停机时也不会影响其它端用户间的通信。同时它的网路延迟时间较小,传输误差较低。但这种结构非常不利的一点是,中心繫统必须具有极高的可靠性,因为中心繫统一旦损坏,整个系统便趋于瘫痪。对此中心繫统通常採用双机热备份,以提高系统的可靠性。
环型网路拓扑结构
环型结构在LAN中使用较多。这种结构中的传输媒体从一个端用户到另一个端用户,直到将所有的端用户连成环型。数据在环路中沿着一个方向在各个节点间传输,信息从一个节点传到另一个节点。这种结构显而易见消除了端用户通信时对中心繫统的依赖性。
环行结构的特点是:每个端用户都与两个相临的端用户相连,因而存在着点到点链路,但总是以单向方式操作,于是便有上游端用户和下游端用户之称;信息流在网中是沿着固定方向流动的,两个节点仅有一条道路,故简化了路径选择的控制;环路上各节点都是自举控制,故控制软体简单;由于信息源在环路中是串列地穿过各个节点,当环中节点过多时,势必影响信息传输速率,使网路的回响时间延长;环路是封闭的,不便于扩充;可靠性低,一个节点故障,将会造成全网瘫痪;维护难,对分支节点故障定位较难。
汇流排拓扑结构
汇流排结构是使用同一媒体或电缆连线所有端用户的一种方式,也就是说,连线端用户的物理媒体由所有设备共享,各工作站地位平等,无中心节点控制,公用汇流排上的信息多以基带形式串列传递,其传递方向总是从传送信息的节点开始向两端扩散,如同广播电台发射的信息一样,因此又称广播式计算机网路。各节点在接受信息时都进行地址检查,看是否与自己的工作站地址相符,相符则接收网上的信息。
使用这种结构必须解决的一个问题是确保端用户使用媒体传送数据时不能出现冲突。在点到点链路配置时,这是相当简单的。如果这条链路是半双工操作,只需使用很简单的机制便可保证两个端用户轮流工作。在一点到多点方式中,对线路的访问依靠控制端的探询来确定。然而,在LAN环境下,由于所有数据站都是平等的,不能採取上述机制。对此,研究了一种在汇流排共享型网路使用的媒体访问方法:带有碰撞检测的载波侦听多路访问,英文缩写成CSMA/CD。
这种结构具有费用低、数据端用户入网灵活、站点或某个端用户失效不影响其它站点或端用户通信的优点。缺点是一次仅能一个端用户传送数据,其它端用户必须等待到获得传送权;媒体访问获取机制较複杂;维护难,分支节点故障查找难。儘管有上述一些缺点,但由于布线要求简单,扩充容易,端用户失效、增删不影响全网工作,所以是LAN技术中使用最普遍的一种。
分散式拓扑结构
分散式结构的网路是将分布在不同地点的计算机通过线路互连起来的一种网路形式。
分散式结构的网路具有如下特点:由于採用分散控制,即使整个网路中的某个局部出现故障,也不会影响全网的操作,因而具有很高的可靠性;网中的路径选择最短路径算法,故网上延迟时间少,传输速率高,但控制複杂;各个节点间均可以直接建立数据链路,信息流程最短;便于全网範围内的资源共享。缺点为连线线路用电缆长,造价高;网路管理软体複杂;报文分组交换、路径选择、流向控制複杂;在一般区域网路中不採用这种结构。
树型拓扑结构
树型结构是分级的集中控制式网路,与星型相比,它的通信线路总长度短,成本较低,节点易于扩充,寻找路径比较方便,但除了叶节点及其相连的线路外,任一节点或其相连的线路故障都会使系统受到影响。
网状拓扑结构
在网状拓扑结构中,网路的每台设备之间均有点到点的链路连线,这种连线不经济,只有每个站点都要频繁传送信息时才使用这种方法。它的安装也複杂,但系统可靠性高,容错能力强。有时也称为分散式结构。
蜂窝拓扑结构
蜂窝拓扑结构是无线区域网路中常用的结构。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徵,是一种无线网,适用于城市网、校园网、企业网。
混合拓扑结构
混合拓扑结构是由星型结构或环型结构和汇流排型结构结合在一起的网路结构,这样的拓扑结构更能满足较大网路的拓展,解决星型网路在传输距离上的局限,而同时又解决了汇流排型网路在连线用户数量上的限制。
混合拓扑的优点:套用相当广泛,它解决了星型和汇流排型拓扑结构的不足,满足了大公司组网的实际需求。扩展相当灵活。速度较快:因为其骨干网採用高速的同轴电缆或光缆,所以整个网路在速度上应不受太多的限制。缺点是:由于仍採用广播式的讯息传送方式,所以在汇流排长度和节点数量上也会受到限制。同样具有汇流排型网路结构的网路速率会随着用户的增多而下降的弱点。较难维护,这主要受到汇流排型网路拓扑结构的制约,如果汇流排断,则整个网路也就瘫痪了。
主流与优缺点
大多数LAN使用的拓扑结构有3种:
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星型拓扑结构
星形拓扑结构的主要优点有:
1.结构简单,容易管理维护;
2.重新配置灵活;
3.方便故障检测与隔离;
4.控制简单,便于建网;
5.网路延迟时间较小,传输误差较低;
星形拓扑结构的主要缺点有:
1.成本高、可靠性较低;
环型拓扑结构
优点是由于每个节点都同时与两个方向的各一个节点相连线,此路不通彼路通,因此环状拓扑具有天然的容错性。缺点是由于存在来自两个方向的数据流,因此必须对这两个方向加以区分,或者进行限制,以避免无法区分的冗余数据流对正常通信的干扰。管理和维护比较複杂。
汇流排型拓扑结构
优点是结构简单,可扩充性好。缺点是维护难、单点的结构可能会影响全网路。