2018通信互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)重要知識(shí)點(diǎn)：局域網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的分類

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       拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的分類

       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。

       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。

       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)的工作站都是通過總線進(jìn)行信息傳輸?shù)?。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。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)訪問控制協(xié)議來防止沖突的發(fā)生，如帶有沖突檢測(cè)的載波監(jiān)聽多路訪問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)訪問控制功能，增加了站點(diǎn)的硬件和軟件費(fèi)用。

       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)通過一條首尾相連的通信鏈路連接起來，形成的一個(gè)閉合的環(huán)，工作站通過環(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)中無信道選擇問題：但在傳輸路徑過長(zhǎng)、傳輸經(jīng)過的節(jié)點(diǎn)數(shù)過多的情況下，將導(dǎo)致數(shù)據(jù)的端到端傳送時(shí)延過大。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)浠旌掀饋淼慕Y(jié)構(gòu)，常見的有樹型(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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