通信互聯網技術知識點精講之拓撲結構

       下面是由希賽小編整理的通信互聯網技術知識點精講之拓撲結構，希望能幫助學友們。具體內容如下：

       拓撲結構

       局域網的主要特征由網絡的拓撲結構、所采用的協議類型及介質訪問控制方法決定。本節(jié)介紹局域網使用的拓撲結構形式。局域網中所采用的協議類型和介質訪問控制方法將在后繼小節(jié)中介紹。

       局域網的拓撲結構是指連接網絡設備的傳輸介質的鋪設形式，局域網的拓撲結構主要有星型、總線型、環(huán)型和混合型。

       1.星型結構

       星型結構由中心節(jié)點和分支節(jié)點構成。各個分支節(jié)點與中心節(jié)點間均具有點到點的物理連接，分支節(jié)點之間沒有直接的物理通路。如果分支節(jié)點間需要傳輸信息，必須通過中心節(jié)點進行轉發(fā);或者由中心節(jié)點周期性地詢問各分支節(jié)點，協助分支節(jié)點進行信息的轉發(fā)。星型結構可以通過級聯的方式很方便地將網絡擴展到很大的規(guī)模。星型結構的網絡拓撲結構圖如圖4-2(a)所示。

       圖4-2局域網的基本拓撲結構圖

       由于在這種結構的網絡系統中，中心節(jié)點是控制中心，任意兩個分支節(jié)點間的通信最多只需兩步，所以傳輸速度很快，而且星型網絡結構簡單、建網方便、便于控制和管理。但是，這種網絡系統的可靠性很大程度上取決于中心節(jié)點的可靠性，對中心節(jié)點的可靠性和冗余度要求很高。一旦中心節(jié)點出現故障，則會導致全網癱瘓。

       在計算機網絡中，星型拓撲結構通常用集線器(Hub)或交換機作為中心連接設備。集線器包括多個端口，可以連接多臺計算機。集線器工作在物理層，是擴充網絡、連接更多工作站的網絡設備之一，只具有放大和重發(fā)數據的功能。它的工作原理是數據從一臺成員計算機發(fā)送到集線器上以后，被轉發(fā)到集線器中的其他所有端口上，供網絡上的每位用戶使用。使用集線器作中心節(jié)點的優(yōu)點是在集線器正常工作的情況下，局部的線路故障只會在局部造成影響，不會影響整個網絡的通信。由于集線器上的指示燈能夠告知該點的計算機是否正常連通，所以能夠很快查到故障點?而且網絡的增容非常方便，需要在網絡中添加計算機時，只需要在新增加的計算機和集線器之間用網線互連即可。

       集線器有很多種，每種都具有特定的功能，提供不同等級的服務。有些集線器會在分發(fā)之前對弱信號進行重新生成，有些集線器會整理信號的時序以提供所有端口間的同步數據通信。

       如前所述，集線器并不處理或檢查其上的通信量，僅將一個端口接收的信號重復地分發(fā)給其他端口，以此來擴展物理介質。所有連接到集線器的設備共享同一介質，因此它們也共享同一個沖突域、廣播和帶寬。

       在采用交換機作中間節(jié)點的星型網絡中，交換機根據收到的數據幀中的MAC地址決定數據幀應發(fā)向交換機的哪個端口。因為端口間的幀傳輸彼此屏蔽，因此節(jié)點發(fā)送的幀在通過交換機時不會與其他節(jié)點發(fā)送的幀產生沖突，這樣可以極大地減少沖突的發(fā)生?

       2.總線型結構

       總線型結構網絡是將各個節(jié)點設備和一根總線相連。網絡中所有節(jié)點的工作站都是通過總線進行信息傳輸的。總線型拓撲結構如圖4-2(b)所示。工作站發(fā)出的數據組成幀，數據幀沿著總線向兩端傳播，每個數據幀中都含有源地址和目標地址，工作站監(jiān)視總線上的信號，并將發(fā)送給自己的數據復制下來。由于總線是共享介質，多個站同時發(fā)送數據時會發(fā)生沖突，因此需要采用介質訪問控制協議來防止沖突的發(fā)生，如帶有沖突檢測的載波監(jiān)聽多路訪問CSMA/CD技術。

       總線型結構可使用的通信介質包括同軸電纜、雙絞線及光纖。雙絞線價格便宜，便于安裝;同軸電纜和光纖則能提供更高的數據速率，連接更多的設備，傳輸的距離也更遠。在總線型結構中，總線的負載能力是有限的，這是由通信介質本身的物理性能決定的。因此總線網絡中工作站節(jié)點的數量是有限的。如果工作站節(jié)點的數最超出了總線的負載能力，就需要延長總線的長度，并加入相當數量的附加轉接部件，使總線負載達到容量要求。

       總線型結構易于布線和維護：結構簡單;傳輸介質是無源元件，從硬件的角度看，十分可靠;可擴充性好，節(jié)點設備的插入與拆除都非常方便。另外，總線結構網絡節(jié)點間響應速度快、共享資源能力強、設備投入量少、成本低、安裝使用方便。當某個工作站節(jié)點出現故障時，對整個網絡系統影響較小。因此，總線型結構網絡是使用最普遍的一種網絡。但是，由于所有工作站間的通信均通過一條共用的總線，所以實時性較差。而且總線拓撲網鉻不是集中控制的，所以故障檢測功能要在網絡的各個站點上進行：在擴展總線的干線長度時，需重新配置中繼器、剪裁電纜、調整終端器等;總線上的站點需要具備介質訪問控制功能，增加了站點的硬件和軟件費用。

       以太網和令牌總線網采用的是總線型結構。

       3.環(huán)型結構

       環(huán)型結構是指網絡中各節(jié)點通過一條首尾相連的通信鏈路連接起來，形成的一個閉合的環(huán)，拓撲結構如圖4-2(c)所示。工作站通過環(huán)接口設備(如中繼器)接入環(huán)路。當某個節(jié)點有數據發(fā)送時，首先將數據發(fā)送到對應的環(huán)接口設備，并沿環(huán)路發(fā)往其下行的環(huán)接口設備，該設備對其進行轉發(fā)或者遞交給設備附接的節(jié)點。環(huán)接口設備通常從一端接收數據，從另一端發(fā)出數據。因此整個環(huán)路中的數據是單向流動的。環(huán)型結構中各工作站地位相等，相互獨立。如果某個工作站節(jié)點出現故障，此工作站節(jié)點就會自動旁路，不影響全網的工作，可靠性較高。兩個工作站節(jié)點之間僅有-條通路，系統中無信道選擇問題：但在傳輸路徑過長、傳輸經過的節(jié)點數過多的情況下，將導致數據的端到端傳送時延過大。因此。環(huán)型網絡在短距離、拓撲結構簡單時具有較大的優(yōu)勢，但不適用于大規(guī)模的長途骨干網。

       由于環(huán)型網絡是一系列點對點鏈路串接起來的，所以可以使用任何傳輸介質。最常用的是價格較低廉的雙絞線;使用同軸電纜則可獲得較高的帶寬：而光纖則能提供更大的數據傳輸速率。

       環(huán)型網絡的典型代表是令牌環(huán)局域網。在令牌環(huán)網絡中，擁有“令牌”的設備才能在網絡中傳輸數據，以此來保證在某一時間內網絡中只有一臺設備可以傳送信息。

       4.混合型結構

       混合型結構就是將上述各種拓撲混合起來的結構，常見的有樹型(總線型結構的演變或者總線和星型的混合)、環(huán)星型(星型和環(huán)型拓撲的混合)等。

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