通信互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)知識(shí)點(diǎn)精講之拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

       下面是由希賽小編整理的通信互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)知識(shí)點(diǎn)精講之拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，希望能幫助學(xué)友們。具體內(nèi)容如下：

       拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

       局域網(wǎng)的主要特征由網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、所采用的協(xié)議類型及介質(zhì)訪問(wèn)控制方法決定。本節(jié)介紹局域網(wǎng)使用的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)形式。局域網(wǎng)中所采用的協(xié)議類型和介質(zhì)訪問(wèn)控制方法將在后繼小節(jié)中介紹。

       局域網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是指連接網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的傳輸介質(zhì)的鋪設(shè)形式，局域網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)主要有星型、總線型、環(huán)型和混合型。

       1.星型結(jié)構(gòu)

       星型結(jié)構(gòu)由中心節(jié)點(diǎn)和分支節(jié)點(diǎn)構(gòu)成。各個(gè)分支節(jié)點(diǎn)與中心節(jié)點(diǎn)間均具有點(diǎn)到點(diǎn)的物理連接，分支節(jié)點(diǎn)之間沒(méi)有直接的物理通路。如果分支節(jié)點(diǎn)間需要傳輸信息，必須通過(guò)中心節(jié)點(diǎn)進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā);或者由中心節(jié)點(diǎn)周期性地詢問(wèn)各分支節(jié)點(diǎn)，協(xié)助分支節(jié)點(diǎn)進(jìn)行信息的轉(zhuǎn)發(fā)。星型結(jié)構(gòu)可以通過(guò)級(jí)聯(lián)的方式很方便地將網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展到很大的規(guī)模。星型結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖如圖4-2(a)所示。

       圖4-2局域網(wǎng)的基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖

       由于在這種結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，中心節(jié)點(diǎn)是控制中心，任意兩個(gè)分支節(jié)點(diǎn)間的通信最多只需兩步，所以傳輸速度很快，而且星型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、建網(wǎng)方便、便于控制和管理。但是，這種網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的可靠性很大程度上取決于中心節(jié)點(diǎn)的可靠性，對(duì)中心節(jié)點(diǎn)的可靠性和冗余度要求很高。一旦中心節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障，則會(huì)導(dǎo)致全網(wǎng)癱瘓。

       在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中，星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)通常用集線器(Hub)或交換機(jī)作為中心連接設(shè)備。集線器包括多個(gè)端口，可以連接多臺(tái)計(jì)算機(jī)。集線器工作在物理層，是擴(kuò)充網(wǎng)絡(luò)、連接更多工作站的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之一，只具有放大和重發(fā)數(shù)據(jù)的功能。它的工作原理是數(shù)據(jù)從一臺(tái)成員計(jì)算機(jī)發(fā)送到集線器上以后，被轉(zhuǎn)發(fā)到集線器中的其他所有端口上，供網(wǎng)絡(luò)上的每位用戶使用。使用集線器作中心節(jié)點(diǎn)的優(yōu)點(diǎn)是在集線器正常工作的情況下，局部的線路故障只會(huì)在局部造成影響，不會(huì)影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的通信。由于集線器上的指示燈能夠告知該點(diǎn)的計(jì)算機(jī)是否正常連通，所以能夠很快查到故障點(diǎn)?而且網(wǎng)絡(luò)的增容非常方便，需要在網(wǎng)絡(luò)中添加計(jì)算機(jī)時(shí)，只需要在新增加的計(jì)算機(jī)和集線器之間用網(wǎng)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(jí)的服務(wù)。有些集線器會(huì)在分發(fā)之前對(duì)弱信號(hào)進(jìn)行重新生成，有些集線器會(huì)整理信號(hào)的時(shí)序以提供所有端口間的同步數(shù)據(jù)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(gè)端口接收的信號(hào)重復(fù)地分發(fā)給其他端口，以此來(lái)擴(kuò)展物理介質(zhì)。所有連接到集線器的設(shè)備共享同一介質(zhì)，因此它們也共享同一個(gè)沖突域、廣播和帶寬。

       在采用交換機(jī)作中間節(jié)點(diǎn)的星型網(wǎng)絡(luò)中，交換機(jī)根據(jù)收到的數(shù)據(jù)幀中的MAC地址決定數(shù)據(jù)幀應(yīng)發(fā)向交換機(jī)的哪個(gè)端口。因?yàn)槎丝陂g的幀傳輸彼此屏蔽，因此節(jié)點(diǎn)發(fā)送的幀在通過(guò)交換機(jī)時(shí)不會(huì)與其他節(jié)點(diǎn)發(fā)送的幀產(chǎn)生沖突，這樣可以極大地減少?zèng)_突的發(fā)生?

       2.總線型結(jié)構(gòu)

       總線型結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)是將各個(gè)節(jié)點(diǎn)設(shè)備和一根總線相連。網(wǎng)絡(luò)中所有節(jié)點(diǎn)的工作站都是通過(guò)總線進(jìn)行信息傳輸?shù)??？偩€型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖4-2(b)所示。工作站發(fā)出的數(shù)據(jù)組成幀，數(shù)據(jù)幀沿著總線向兩端傳播，每個(gè)數(shù)據(jù)幀中都含有源地址和目標(biāo)地址，工作站監(jiān)視總線上的信號(hào)，并將發(fā)送給自己的數(shù)據(jù)復(fù)制下來(lái)。由于總線是共享介質(zhì)，多個(gè)站同時(shí)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)會(huì)發(fā)生沖突，因此需要采用介質(zhì)訪問(wèn)控制協(xié)議來(lái)防止沖突的發(fā)生，如帶有沖突檢測(cè)的載波監(jiān)聽(tīng)多路訪問(wèn)CSMA/CD技術(shù)。

       總線型結(jié)構(gòu)可使用的通信介質(zhì)包括同軸電纜、雙絞線及光纖。雙絞線價(jià)格便宜，便于安裝;同軸電纜和光纖則能提供更高的數(shù)據(jù)速率，連接更多的設(shè)備，傳輸?shù)木嚯x也更遠(yuǎn)。在總線型結(jié)構(gòu)中，總線的負(fù)載能力是有限的，這是由通信介質(zhì)本身的物理性能決定的。因此總線網(wǎng)絡(luò)中工作站節(jié)點(diǎn)的數(shù)量是有限的。如果工作站節(jié)點(diǎn)的數(shù)最超出了總線的負(fù)載能力，就需要延長(zhǎng)總線的長(zhǎng)度，并加入相當(dāng)數(shù)量的附加轉(zhuǎn)接部件，使總線負(fù)載達(dá)到容量要求。

       總線型結(jié)構(gòu)易于布線和維護(hù)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單;傳輸介質(zhì)是無(wú)源元件，從硬件的角度看，十分可靠;可擴(kuò)充性好，節(jié)點(diǎn)設(shè)備的插入與拆除都非常方便。另外，總線結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)間響應(yīng)速度快、共享資源能力強(qiáng)、設(shè)備投入量少、成本低、安裝使用方便。當(dāng)某個(gè)工作站節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障時(shí)，對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)影響較小。因此，總線型結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)是使用最普遍的一種網(wǎng)絡(luò)。但是，由于所有工作站間的通信均通過(guò)一條共用的總線，所以實(shí)時(shí)性較差。而且總線拓?fù)渚W(wǎng)鉻不是集中控制的，所以故障檢測(cè)功能要在網(wǎng)絡(luò)的各個(gè)站點(diǎn)上進(jìn)行：在擴(kuò)展總線的干線長(zhǎng)度時(shí)，需重新配置中繼器、剪裁電纜、調(diào)整終端器等;總線上的站點(diǎn)需要具備介質(zhì)訪問(wèn)控制功能，增加了站點(diǎn)的硬件和軟件費(fèi)用。

       以太網(wǎng)和令牌總線網(wǎng)采用的是總線型結(jié)構(gòu)。

       3.環(huán)型結(jié)構(gòu)

       環(huán)型結(jié)構(gòu)是指網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點(diǎn)通過(guò)一條首尾相連的通信鏈路連接起來(lái)，形成的一個(gè)閉合的環(huán)，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖4-2(c)所示。工作站通過(guò)環(huán)接口設(shè)備(如中繼器)接入環(huán)路。當(dāng)某個(gè)節(jié)點(diǎn)有數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)，首先將數(shù)據(jù)發(fā)送到對(duì)應(yīng)的環(huán)接口設(shè)備，并沿環(huán)路發(fā)往其下行的環(huán)接口設(shè)備，該設(shè)備對(duì)其進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)或者遞交給設(shè)備附接的節(jié)點(diǎn)。環(huán)接口設(shè)備通常從一端接收數(shù)據(jù)，從另一端發(fā)出數(shù)據(jù)。因此整個(gè)環(huán)路中的數(shù)據(jù)是單向流動(dòng)的。環(huán)型結(jié)構(gòu)中各工作站地位相等，相互獨(dú)立。如果某個(gè)工作站節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障，此工作站節(jié)點(diǎn)就會(huì)自動(dòng)旁路，不影響全網(wǎng)的工作，可靠性較高。兩個(gè)工作站節(jié)點(diǎn)之間僅有-條通路，系統(tǒng)中無(wú)信道選擇問(wèn)題：但在傳輸路徑過(guò)長(zhǎng)、傳輸經(jīng)過(guò)的節(jié)點(diǎn)數(shù)過(guò)多的情況下，將導(dǎo)致數(shù)據(jù)的端到端傳送時(shí)延過(guò)大。因此。環(huán)型網(wǎng)絡(luò)在短距離、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單時(shí)具有較大的優(yōu)勢(shì)，但不適用于大規(guī)模的長(zhǎng)途骨干網(wǎng)。

       由于環(huán)型網(wǎng)絡(luò)是一系列點(diǎn)對(duì)點(diǎn)鏈路串接起來(lái)的，所以可以使用任何傳輸介質(zhì)。最常用的是價(jià)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(shù)據(jù)傳輸速率。

       環(huán)型網(wǎng)絡(luò)的典型代表是令牌環(huán)局域網(wǎng)。在令牌環(huán)網(wǎng)絡(luò)中，擁有“令牌”的設(shè)備才能在網(wǎng)絡(luò)中傳輸數(shù)據(jù)，以此來(lái)保證在某一時(shí)間內(nèi)網(wǎng)絡(luò)中只有一臺(tái)設(shè)備可以傳送信息。

       4.混合型結(jié)構(gòu)

       混合型結(jié)構(gòu)就是將上述各種拓?fù)浠旌掀饋?lái)的結(jié)構(gòu)，常見(jiàn)的有樹型(總線型結(jié)構(gòu)的演變或者總線和星型的混合)、環(huán)星型(星型和環(huán)型拓?fù)涞幕旌?等。

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