網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的分類

網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的分類北京電子科技職業(yè)學(xué)院CONTENT231概述星型拓?fù)洵h(huán)形拓?fù)?總線拓?fù)?網(wǎng)狀拓?fù)?樹(shù)形拓?fù)?混合型拓?fù)?其他類型拓?fù)涓攀鯬artone1拓?fù)溥@個(gè)名詞是從幾何學(xué)中借用來(lái)的。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涫蔷W(wǎng)絡(luò)形狀，或者是網(wǎng)絡(luò)在物理上的連通性。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是指用傳輸媒體互連各種設(shè)備的物理布局也就是網(wǎng)絡(luò)中通信線路和結(jié)點(diǎn)(計(jì)算機(jī)或設(shè)備)的幾何排列形式，即用什么方式把網(wǎng)絡(luò)中的計(jì)算機(jī)等設(shè)備連接起來(lái)。拓?fù)鋱D給出網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、工作站的網(wǎng)絡(luò)配置和相互間的連接。網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有很多種，主要有星型結(jié)構(gòu)、環(huán)型結(jié)構(gòu)、總線結(jié)構(gòu)、分布式結(jié)構(gòu)、樹(shù)型結(jié)構(gòu)、網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)、蜂窩狀結(jié)構(gòu)等。星型拓?fù)銹arttwo2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(jì)成星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。星型網(wǎng)是廣泛而又首選使用的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湓O(shè)計(jì)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(diǎn)，其他節(jié)點(diǎn)（工作站、服務(wù)器）都與中央節(jié)點(diǎn)直接相連，這種結(jié)構(gòu)以中央節(jié)點(diǎn)為中心，因此又稱為集中式網(wǎng)絡(luò)。

星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)便于集中控制，因?yàn)槎擞脩糁g的通信必須經(jīng)過(guò)中心站。由于這一特點(diǎn)，也帶來(lái)了易于維護(hù)和安全等優(yōu)點(diǎn)。端用戶設(shè)備因?yàn)楣收隙C(jī)時(shí)也不會(huì)影響其它端用戶間的通信。同時(shí)星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)延遲時(shí)間較小，系統(tǒng)的可靠性較高。在星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，網(wǎng)絡(luò)中的各節(jié)點(diǎn)通過(guò)點(diǎn)到點(diǎn)的方式連接到一個(gè)中央節(jié)點(diǎn)（又稱中央轉(zhuǎn)接站，一般是集線器或交換機(jī)）上，由該中央節(jié)點(diǎn)向目的節(jié)點(diǎn)傳送信息。中央節(jié)點(diǎn)執(zhí)行集中式通信控制策略，因此中央節(jié)點(diǎn)相當(dāng)復(fù)雜，負(fù)擔(dān)比各節(jié)點(diǎn)重得多。在星型網(wǎng)中任何兩個(gè)節(jié)點(diǎn)要進(jìn)行通信都必須經(jīng)過(guò)中央節(jié)點(diǎn)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(jī)PBX（PrivateBranchExchange），即電話交換機(jī)就是星型網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的典型實(shí)例。它在一個(gè)單位內(nèi)為綜合語(yǔ)音和數(shù)據(jù)工作站交換信息提供信道，還可以提供語(yǔ)音信箱和電話會(huì)議等業(yè)務(wù)，是局域網(wǎng)的一個(gè)重要分支。在星型網(wǎng)中任何兩個(gè)節(jié)點(diǎn)要進(jìn)行通信都必須經(jīng)過(guò)中央節(jié)點(diǎn)控制。因此，中央節(jié)點(diǎn)的主要功能有三項(xiàng)：當(dāng)要求通信的站點(diǎn)發(fā)出通信請(qǐng)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(tái)設(shè)備通信過(guò)程中要維持這一通路；當(dāng)通信完成或者不成功要求拆線時(shí)，中央轉(zhuǎn)接站應(yīng)能拆除上述通道。由于中央節(jié)點(diǎn)要與多機(jī)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(jī)）的硬件作為中央節(jié)點(diǎn)。

集中式結(jié)構(gòu)便于集中控制。同時(shí)它的網(wǎng)絡(luò)延遲時(shí)間較小，傳輸誤差較低。但這種結(jié)構(gòu)非常不利的是，中心系統(tǒng)必須具有極高的可靠性，因?yàn)橹行南到y(tǒng)一旦損壞，整個(gè)系統(tǒng)便趨于癱瘓。對(duì)此中心系統(tǒng)通常采用雙機(jī)熱備份，以提高系統(tǒng)的可靠性。環(huán)形拓?fù)銹artthree3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(gè)端用戶到另一個(gè)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(gè)方向在各個(gè)節(jié)點(diǎn)間傳輸，信息從一個(gè)節(jié)點(diǎn)傳到另一個(gè)節(jié)點(diǎn)。這種結(jié)構(gòu)顯而易見(jiàn)消除了端用戶通信時(shí)對(duì)中心系統(tǒng)的依賴性。

環(huán)行結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是：每個(gè)端用戶都與兩個(gè)相臨的端用戶相連，因而存在著點(diǎn)到點(diǎn)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(dòng)的，兩個(gè)節(jié)點(diǎn)僅有一條道路，故簡(jiǎn)化了路徑選擇的控制；環(huán)路上各節(jié)點(diǎn)都是自舉控制，故控制軟件簡(jiǎn)單；由于信息源在環(huán)路中是串行地穿過(guò)各個(gè)節(jié)點(diǎn)，當(dāng)環(huán)中節(jié)點(diǎn)過(guò)多時(shí)，勢(shì)必影響信息傳輸速率，使網(wǎng)絡(luò)的響應(yīng)時(shí)間延長(zhǎng)；環(huán)路是封閉的，不便于擴(kuò)充；可靠性低，一個(gè)節(jié)點(diǎn)故障，將會(huì)造成全網(wǎng)癱瘓；維護(hù)難，對(duì)分支節(jié)點(diǎn)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(guò)程中，一個(gè)3字節(jié)的稱為令牌的數(shù)據(jù)包繞這環(huán)從一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送到另一個(gè)節(jié)點(diǎn)。如果環(huán)上的一臺(tái)計(jì)算機(jī)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(biāo)節(jié)點(diǎn)的地址，將令牌轉(zhuǎn)變成一個(gè)數(shù)據(jù)幀；然后該計(jì)算機(jī)將該令牌繼續(xù)傳遞到下一個(gè)節(jié)點(diǎn)。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(dá)預(yù)期的目標(biāo)節(jié)點(diǎn)。目標(biāo)節(jié)點(diǎn)接收該令牌并向發(fā)起節(jié)點(diǎn)返回一個(gè)驗(yàn)證消息。在發(fā)送節(jié)點(diǎn)接受到應(yīng)答后，它將釋放出一個(gè)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(shí)間僅僅只有一個(gè)工作站在發(fā)送數(shù)據(jù)。一個(gè)簡(jiǎn)單環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)是單個(gè)發(fā)生故障的工作站可能使整個(gè)網(wǎng)絡(luò)癱瘓。除此之外，如同在一個(gè)總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，參與令牌傳遞的工作站越多，響應(yīng)時(shí)間也就越長(zhǎng)。因此，單純的環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)非常不靈活或不易于擴(kuò)展。當(dāng)前的局域網(wǎng)幾乎不使用單純的環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。而環(huán)形拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的一種改變形式，也稱為星形環(huán)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)流行于某些類型的網(wǎng)絡(luò)中?？偩€拓?fù)銹artfour4總線上傳輸信息通常多以基帶形式串行傳遞，每個(gè)結(jié)點(diǎn)上的網(wǎng)絡(luò)接口板硬件均具有收、發(fā)功能，接收器負(fù)責(zé)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(diǎn)的接口地址相符合時(shí)，該結(jié)點(diǎn)的接收器便接收信息。由于各個(gè)結(jié)點(diǎn)之間通過(guò)電纜直接連接，所以總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中所需要的電纜長(zhǎng)度是最小的，但總線只有一定的負(fù)載能力，因此總線長(zhǎng)度又有一定限制，一條總線只能連接一定數(shù)量的結(jié)點(diǎn)。

因?yàn)樗械慕Y(jié)點(diǎn)共享一條公用的傳輸鏈路，所以一次只能由一個(gè)設(shè)備傳輸。需要某種形式的訪問(wèn)控制策略、來(lái)決定下一次哪一個(gè)站可以發(fā)送。通常采取分布式控制策略。發(fā)送時(shí)，發(fā)送站將報(bào)文分成分組；然后一次一個(gè)地依次發(fā)送這些分組。有時(shí)要與其它站來(lái)的分組交替地在介質(zhì)上傳輸。當(dāng)分組經(jīng)過(guò)各站時(shí)，目的站將識(shí)別分組的地址，然后拷貝下這些分組的內(nèi)容。這種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)減輕了網(wǎng)絡(luò)通信處理的負(fù)擔(dān)，它僅僅是一個(gè)無(wú)源的傳輸介質(zhì)，而通信處理分布在各站點(diǎn)進(jìn)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(jìn)行阻抗匹配，最大限度吸收傳送端部的能量，避免信號(hào)反射回總線產(chǎn)生不必要的干擾?？偩€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(shuō)，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(wú)中央結(jié)點(diǎn)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(diǎn)開(kāi)始向兩端擴(kuò)散，如同廣播電臺(tái)發(fā)射的信息一樣，因此又稱廣播式計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)。各結(jié)點(diǎn)在接受信息時(shí)都進(jìn)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(gè)問(wèn)題是確保端用戶使用媒體發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)不能出現(xiàn)沖突。在點(diǎn)到點(diǎn)鏈路配置時(shí)，這是相當(dāng)簡(jiǎn)單的。如果這條鏈路是半雙工操作，只需使用很簡(jiǎn)單的機(jī)制便可保證兩個(gè)端用戶輪流工作。在一點(diǎn)到多點(diǎn)方式中，對(duì)線路的訪問(wèn)依靠控制端的探詢來(lái)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(jī)制。對(duì)此，研究了一種在總線共享型網(wǎng)絡(luò)使用的媒體訪問(wèn)方法：帶有碰撞檢測(cè)的載波偵聽(tīng)多路訪問(wèn)，英文縮寫成CSMA/CD。這種結(jié)構(gòu)具有費(fèi)用低、數(shù)據(jù)端用戶入網(wǎng)靈活、站點(diǎn)或某個(gè)端用戶失效不影響其它站點(diǎn)或端用戶通信的優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)是一次僅能一個(gè)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(wèn)獲取機(jī)制較復(fù)雜；維護(hù)難，分支結(jié)點(diǎn)故障查找難。盡管有上述一些缺點(diǎn)，但由于布線要求簡(jiǎn)單，擴(kuò)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。網(wǎng)狀拓?fù)銹artfive5網(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)又稱無(wú)規(guī)則型拓?fù)?，主要指各?jié)點(diǎn)通過(guò)傳輸線互聯(lián)連接起來(lái)，并且每一個(gè)節(jié)點(diǎn)至少與其他兩個(gè)節(jié)點(diǎn)相連。網(wǎng)狀拓?fù)涞娜蒎e(cuò)能力強(qiáng)，如果網(wǎng)絡(luò)中的一個(gè)結(jié)點(diǎn)或一段鏈路發(fā)生故障，信息可通過(guò)其他鏈路到達(dá)目的結(jié)點(diǎn)，故系統(tǒng)可靠性高。但是，這種結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)起來(lái)費(fèi)用較高，不易管理和維護(hù)，不常用于局域網(wǎng)，必須采用路由選擇算法與流量控制方法。目前，大多數(shù)遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和Internet的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)就是網(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。將多個(gè)子網(wǎng)或多個(gè)網(wǎng)絡(luò)連接起來(lái)構(gòu)成網(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。在一個(gè)子網(wǎng)中，集線器、中繼器將多個(gè)設(shè)備連接起來(lái)，而橋接器、路由器及網(wǎng)關(guān)則將子網(wǎng)連接起來(lái)。根據(jù)組網(wǎng)硬件不同,主要有三種網(wǎng)狀拓?fù)洌壕W(wǎng)狀網(wǎng)：在一個(gè)大的區(qū)域內(nèi)，用無(wú)線電通信鏈路連接一個(gè)大型網(wǎng)絡(luò)時(shí)，網(wǎng)狀網(wǎng)是最好的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。通過(guò)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)。主干網(wǎng)：通過(guò)橋接器與路由器把不同的子網(wǎng)或LAN連接起來(lái)形成單個(gè)總線或環(huán)型拓?fù)浣Y(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(jí)集線器的設(shè)備將網(wǎng)絡(luò)連接起來(lái)，由于星型結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，網(wǎng)絡(luò)中任一處的故障都可容易查找并修復(fù)。樹(shù)形拓?fù)銹artsix6樹(shù)型拓?fù)涫切切屯負(fù)涞囊环N擴(kuò)展，各結(jié)點(diǎn)層次進(jìn)行連接，信息交換主要在上、下結(jié)點(diǎn)間進(jìn)行。樹(shù)型結(jié)構(gòu)是分級(jí)的集中控制式網(wǎng)絡(luò)，與星型相比，它的通信線路總長(zhǎng)度短，成本較低，節(jié)點(diǎn)易于擴(kuò)充，尋找路徑比較方便，但除了葉節(jié)點(diǎn)及其相連的線路外，任一節(jié)點(diǎn)或其相連的線路故障都會(huì)使系統(tǒng)受到影響。樹(shù)型拓?fù)溥m用于匯集信息的應(yīng)用系統(tǒng)中?；旌闲屯?fù)銹artseven7將兩種或幾種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)混合起來(lái)構(gòu)成的一種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)稱為混合型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)（也有的稱之為雜合型結(jié)構(gòu)）。這種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(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?fù)浣Y(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(shí)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?fù)浣Y(jié)構(gòu)同時(shí)兼顧了星型網(wǎng)與總線型網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點(diǎn)，在缺點(diǎn)方面得到了一定的彌補(bǔ)。這種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)主要用于較大型的局域網(wǎng)中，如果一個(gè)單位有幾棟在地理位置上分布較遠(yuǎn)（當(dāng)然是同一小區(qū)中），如果單純用星型網(wǎng)來(lái)組整個(gè)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(lái)布線則很難承受公司的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的需求。結(jié)合這兩種拓?fù)浣Y(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(dāng)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(lái)作傳輸介質(zhì)，如果在180m之內(nèi)還可以采用細(xì)同軸電纜來(lái)作傳輸介質(zhì)。但是如果超過(guò)500m我們只有采用光纜或者粗纜加中繼器來(lái)滿足了。這種布線方式就是我們常見(jiàn)的綜合布線方式。其他類型拓?fù)銹arteight8蜂窩拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

蜂窩拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是無(wú)線局域網(wǎng)中常用的結(jié)構(gòu)，它以無(wú)線傳輸介質(zhì)（微波、衛(wèi)星、紅外等）點(diǎn)到點(diǎn)和多點(diǎn)