網(wǎng)絡(luò)分類和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

網(wǎng)絡(luò)分類和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)第一頁，共33頁。一計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展圖1.1終端－計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)模型主機(jī)TTTT1.具有通信功能的單機(jī)系統(tǒng)該系統(tǒng)又稱終端—計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，是早期計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的主要形式。它是將一臺(tái)計(jì)算機(jī)經(jīng)通信線路與若干終端直接相連。第二頁，共33頁。一計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展2.具有通信功能的多機(jī)系統(tǒng)在簡單的“終端―通信線路―計(jì)算機(jī)”這樣的單機(jī)系統(tǒng)中，主計(jì)算機(jī)負(fù)擔(dān)較重，既要進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，又要承擔(dān)通信功能，為了減輕主計(jì)算機(jī)負(fù)擔(dān)，60年代出現(xiàn)了在主計(jì)算機(jī)和通信線路之間設(shè)置通信控制處理機(jī)（或稱為前端處理機(jī)，簡稱前端機(jī)）的方案，前端機(jī)專門負(fù)責(zé)通信控制的功能。此外，在終端聚集處設(shè)置多路器（或稱集中器），組成終端群―低速通信線路―集中器―高速通信線路―前端機(jī)―主計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)。第三頁，共33頁。一計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展主計(jì)算機(jī)前端機(jī)集中器TTT具有通信功能的多機(jī)系統(tǒng)模型第四頁，共33頁。一計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展3.以共享資源為主要目的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)階段（計(jì)算機(jī)―計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)）計(jì)算機(jī)―計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)是60年代中期發(fā)展起來的，它是由若干臺(tái)計(jì)算機(jī)相互連接起來的系統(tǒng)，即利用通信線路將多臺(tái)計(jì)算機(jī)連接起來，實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)―計(jì)算機(jī)之間的通信。第五頁，共33頁。一計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展主機(jī)TTT計(jì)算機(jī)－計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)模型主機(jī)TT主機(jī)主機(jī)T第六頁，共33頁。一計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展這一階段結(jié)構(gòu)上的主要特點(diǎn)是：以通信子網(wǎng)為中心，多主機(jī)多終端。1969年在美國建成的ARPAnet是這一階段的代表。在ARPAnet上首先實(shí)現(xiàn)了以資源共享為目的不同計(jì)算機(jī)互連的網(wǎng)絡(luò)，它奠定了計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的基礎(chǔ)，成為今天因特網(wǎng)的前身。第七頁，共33頁。一計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展4.標(biāo)準(zhǔn)、開放的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)階段（網(wǎng)絡(luò)——網(wǎng)絡(luò)）70年代末80年代初，微型計(jì)算機(jī)得到了廣泛的應(yīng)用，各機(jī)關(guān)和企、事業(yè)單位為了適應(yīng)辦公自動(dòng)化的需要，迫切要求將自己擁有的為數(shù)眾多的微機(jī)、工作站、小型機(jī)等連接起來，以達(dá)到資源共享和相互傳遞信息的目的，而且迫切要求降低聯(lián)網(wǎng)費(fèi)用，提高數(shù)據(jù)傳輸效率。為此，有力地推動(dòng)了計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)的產(chǎn)生和發(fā)展。

第八頁，共33頁。一計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展另外，隨著數(shù)字技術(shù)和光纖技術(shù)的發(fā)展，使得寬帶通信技術(shù)得到了迅速發(fā)展，出現(xiàn)了光纖分布式數(shù)據(jù)接口FDDI、分布式隊(duì)列雙總線DQDB和高速局域網(wǎng)相關(guān)技術(shù)，為城市區(qū)域內(nèi)實(shí)現(xiàn)多媒體寬帶通信奠定了基礎(chǔ)。第九頁，共33頁。一計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展5.高速、智能的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)階段近年來，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)得到了迅猛的發(fā)展。千兆乃至萬兆傳輸速率的以太網(wǎng)已經(jīng)被越來越多地用于局域網(wǎng)和城域網(wǎng)中，而基于光纖的廣域網(wǎng)鏈路的主干帶寬也已達(dá)到10G數(shù)量級(jí)。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)正朝著寬帶化、無線化、智能化和個(gè)人化的方向發(fā)展。第十頁，共33頁。2、我國計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)發(fā)展情況1980年，鐵道部開始進(jìn)行計(jì)算機(jī)連網(wǎng)實(shí)驗(yàn)；1989年11月，我國第一個(gè)公用分組交換網(wǎng)CNPAC（后改名為CHINAPAC）建成運(yùn)行。1993年，由10個(gè)節(jié)點(diǎn)城市組成的國家主干網(wǎng)了各省、地、縣的本地子網(wǎng)組成了覆蓋全國的CHINAPAC，

20世紀(jì)80年代到20世紀(jì)90年代的十年里，國內(nèi)各企業(yè)機(jī)關(guān)、大學(xué)、研究院所相繼安裝了大量的局域網(wǎng)，促進(jìn)了我國計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的普及和應(yīng)用。

一計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展第十一頁，共33頁。20世紀(jì)90年代，我國開始構(gòu)建全國范圍的公用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，很快就有可以與因特網(wǎng)互連的四個(gè)全國范圍的互連網(wǎng)。中國科學(xué)技術(shù)網(wǎng)（CSTNET）中國教育和科研計(jì)算機(jī)網(wǎng)（CERNET）中國公用計(jì)算機(jī)互連網(wǎng)（CHINANET）中國金橋信息網(wǎng)（CHINAGBN）一計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展第十二頁，共33頁。局域網(wǎng)（LAN，LocalAreaNetwork）廣域網(wǎng)（WAN，WideAreaNetwork）城域網(wǎng)（MAN，MetropolitanAreaNetwork）。

2．按拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分類

星型網(wǎng)絡(luò)、環(huán)型網(wǎng)絡(luò)、總線型網(wǎng)絡(luò)、樹型網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)。

3．按通信交換方式分類電路交換網(wǎng)絡(luò)（CircuitSwitching）報(bào)文交換網(wǎng)絡(luò)（MessageSwitching）分組交換網(wǎng)絡(luò)（PacketSwitching）。二計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類1．按覆蓋分類

第十三頁，共33頁。5．按傳輸技術(shù)分類廣播式網(wǎng)絡(luò)、點(diǎn)——點(diǎn)式網(wǎng)路4．按通信傳輸介質(zhì)分類

雙絞線網(wǎng)、同軸電纜網(wǎng)、光纖網(wǎng)和衛(wèi)星網(wǎng)。二計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類采用分組存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)和路由選擇機(jī)制是兩者重要分別第十四頁，共33頁。6．按網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分類資源子網(wǎng)和通信子網(wǎng)7.按網(wǎng)絡(luò)組件的關(guān)系分類按照網(wǎng)絡(luò)中的各組件的功能來劃分，常見的有兩種類型的網(wǎng)絡(luò)：對(duì)等網(wǎng)絡(luò)和基于服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)6．按網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分類資源子網(wǎng)和通信子網(wǎng)二計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類第十五頁，共33頁。

拓?fù)鋵W(xué)是幾何學(xué)的一個(gè)分支，它是從圖論演變過來的。拓?fù)鋵W(xué)首先把實(shí)體的線路抽象成線，而研究點(diǎn)、線、面之間的關(guān)系。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涫峭ㄟ^網(wǎng)中節(jié)點(diǎn)或節(jié)點(diǎn)與通信線路之間的幾何關(guān)系表示網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，反映同一網(wǎng)絡(luò)中各實(shí)體的結(jié)構(gòu)關(guān)系。拓?fù)湓O(shè)計(jì)是建設(shè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的第一步，也是實(shí)現(xiàn)各種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的基礎(chǔ)，它對(duì)網(wǎng)絡(luò)的性能、系統(tǒng)可靠性與通信費(fèi)用都有重大影響。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涠x三計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)第十六頁，共33頁。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞姆诸愑?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

環(huán)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)樹型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)混合型拓?fù)渚W(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)“星-環(huán)”式混合型拓?fù)洹靶?總”式混合型拓?fù)淙?jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)第十七頁，共33頁。

星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)由中央節(jié)點(diǎn)和通過點(diǎn)到點(diǎn)通信鏈路連接到中央節(jié)點(diǎn)的各個(gè)站點(diǎn)組成，中央節(jié)點(diǎn)執(zhí)行集中式通信控制策略。因此，星型又稱集中型星型拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)采用的交換方式有電路交換和報(bào)文交換，其中，尤以電路交換更為普遍。這種結(jié)構(gòu)一旦建立了通道連接，就可以無延遲地在連通的兩個(gè)站點(diǎn)之間傳送數(shù)據(jù)。其結(jié)構(gòu)如下圖所示。

1、星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)三計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)第十八頁，共33頁。

（1）控制簡單。在星型網(wǎng)絡(luò)中，任何站點(diǎn)只和中央節(jié)點(diǎn)連接，因而媒體訪問控制方法簡單，也導(dǎo)致訪問協(xié)議十分簡單。（2）故障診斷和隔離容易。在星型網(wǎng)絡(luò)中，中央節(jié)點(diǎn)對(duì)連接線路可以逐一地隔離開來進(jìn)行故障檢測(cè)和定位，單個(gè)連接點(diǎn)的故障只影響一個(gè)設(shè)備，不會(huì)影響全網(wǎng)。（3）方便服務(wù)。中央節(jié)點(diǎn)可以方便地對(duì)各個(gè)站點(diǎn)提供服務(wù)和對(duì)網(wǎng)絡(luò)提供重新配置。星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)：三計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)第十九頁，共33頁。

（1）電纜長度較長和安裝工作量大。因?yàn)槊總€(gè)站點(diǎn)都要和中央節(jié)點(diǎn)直接連接，需要耗費(fèi)大量的電纜，安裝、維護(hù)的工作量大。（2）中央節(jié)點(diǎn)的負(fù)擔(dān)較重，形成瓶頸效應(yīng)。一旦發(fā)生故障，則全網(wǎng)受影響，因此，對(duì)中央節(jié)點(diǎn)的可靠性和冗余度方面的要求很高。

星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)：三計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)第二十頁，共33頁?？偩€型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)采用一個(gè)信道作為傳輸媒體，所有站點(diǎn)都通過相應(yīng)的硬件接口直接連到這一公共媒體上，公共傳輸媒體就是總線。其結(jié)構(gòu)如下圖所示，任何一個(gè)站發(fā)送的信號(hào)都沿著傳輸媒體傳播，而且能被所有其他站接收。

2、總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)三計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)第二十一頁，共33頁。（1）總線結(jié)構(gòu)所需的電纜數(shù)量少；（2）總線結(jié)構(gòu)簡單，是無源工作，有較高可靠性；（3）易于擴(kuò)充，增加或減少用戶比較方便。

總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)：（1）總線的傳輸距離有限，通信范圍受到限制；（2）故障診斷和隔離較困難；

總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)：三計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)第二十二頁，共33頁。環(huán)形拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)由站點(diǎn)連接站點(diǎn)的鏈路組成一個(gè)全閉環(huán)路，其結(jié)構(gòu)如下圖所示。每個(gè)站點(diǎn)能夠接收從一條鏈路傳來的數(shù)據(jù)，并以同樣的速率串行地把該數(shù)據(jù)沿環(huán)送到另一端鏈路上，這種鏈路可以是單向的，也可以是雙向的，通常以單向?yàn)槎嘁姟?/p>

3、環(huán)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)三計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)第二十三頁，共33頁。（1）電纜長度短。環(huán)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)所需的電纜長度與總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)相似，電纜長度比較短。（2）增加或減少工作站時(shí)，僅需作簡單連接。（3）可使用光纖作傳輸媒體。光纖的傳輸速率很高，既適合環(huán)型拓?fù)涞膯畏较騻鬏敚m合于雙環(huán)的兩個(gè)方向傳輸。

環(huán)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)：三計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)第二十四頁，共33頁。三計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

（1）節(jié)點(diǎn)的故障會(huì)引起全網(wǎng)故障。因?yàn)榄h(huán)上的數(shù)據(jù)傳輸要通過接在環(huán)上的每一個(gè)節(jié)點(diǎn)，一旦環(huán)中某一節(jié)點(diǎn)發(fā)生故障就會(huì)引起全網(wǎng)的故障。（2）故障檢測(cè)困難。這與總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相似，因?yàn)椴皇羌锌刂疲收蠙z測(cè)需在網(wǎng)上各個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行，因此，實(shí)施起來有困難。環(huán)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)：第二十五頁，共33頁。樹型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是從總線型拓?fù)溲葑兌鴣淼?，形狀像一顆倒立的樹，頂端是根，樹根以下帶分支，每個(gè)分支再帶分支。由樹根接收各站發(fā)送來的數(shù)據(jù)，然后再廣播發(fā)送到全網(wǎng)。樹型拓?fù)涞奶攸c(diǎn)大多與總線型拓?fù)涞奶攸c(diǎn)相同，但也有其特殊之處。

4、樹型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)三計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)第二十六頁，共33頁。

（1）易于擴(kuò)展。這種結(jié)構(gòu)可以延伸出很多分支和子分支，這些新節(jié)點(diǎn)和新分支都很容易加入網(wǎng)內(nèi)。（2）故障隔離容易。如果某一分支的節(jié)點(diǎn)或線路發(fā)生故障，很容易將故障分支與整個(gè)系統(tǒng)隔離開來。樹形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)：

各個(gè)節(jié)點(diǎn)對(duì)根的依賴性太大，如果根發(fā)生故障，則全網(wǎng)不能正常工作。由此可見，樹形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的可靠性有點(diǎn)類似星形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

樹形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)：三計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)第二十七頁，共33頁?；旌贤?fù)涫菍⑸鲜瞿硟煞N單一拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)混合起來，取兩者的優(yōu)點(diǎn)構(gòu)成的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。常用的混合拓?fù)溆袃煞N，一種是由星型拓?fù)浜铜h(huán)型拓?fù)浠旌铣傻摹靶恰h(huán)”式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；另一種則由星型拓?fù)浜涂偩€型拓?fù)浠旌铣傻摹靶恰偂笔酵負(fù)浣Y(jié)構(gòu)。其結(jié)構(gòu)如下圖所示。5、混合型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)三計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)“星-總”式混合型拓?fù)?/p>

“星-環(huán)”式混合型拓?fù)?/p>

第二十八頁，共33頁。（1）故障診斷和隔離較為方便。一旦網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障，只要診斷出哪個(gè)集中器有故障，將該集中器和全網(wǎng)隔離即可。（2）易于擴(kuò)展。要擴(kuò)展用戶時(shí)，可以加入新的集中器，也可以在每個(gè)集中器留出一些備用的可插入的站點(diǎn)接口。（3）安裝方便。網(wǎng)絡(luò)的主電纜只要連通這些集中器即可。這種安裝和傳統(tǒng)的電話系統(tǒng)電纜安裝很相似?；旌闲屯?fù)浣Y(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)：三計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)第二十九頁，共33頁。

（1）需要選用智能型的集中器。這是為了實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)故障自動(dòng)診斷和故障節(jié)點(diǎn)的隔離所必需的。（2）像星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)一樣，集中器到各個(gè)站點(diǎn)的電纜安裝長度會(huì)增加。

混合型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)：三計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)第三十頁，共33頁。6、網(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)網(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，由于節(jié)點(diǎn)之間有許多條路徑相連，可以為數(shù)據(jù)流的傳輸選擇最佳路由，從而避開有故障的部件或過忙的節(jié)點(diǎn)。但是，這種結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，成本也比較高，提供上述功能的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議也較復(fù)雜。這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)一般在可靠性要求高、不計(jì)較成本的場(chǎng)合下使用，例如，軍用網(wǎng)，其故障排除比較復(fù)雜，不適宜常用不線方案。三計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)6、網(wǎng)狀拓?fù)涞谌豁?，?3頁。拓?fù)涞?/p>