网络物理拓扑：计算机网络技术基础

2023-10-22 理论教育版权反馈

【摘要】：图1—23星形网络星形拓扑采用集中式通信控制策略，所有的通信均由中央结点控制。图1—24环形网络环形拓扑结构主要具有以下优点：数据传输质量高。单个结点故障会引起整个网络的瘫痪。环形网平时使用的比较少，主要用于跨越较大地理范围的网络，环形拓扑更适用于网间网等超大规模的网络。图1—25树状拓扑网状拓扑又称为无规则拓扑。

在研究计算机网络拓扑结构的时候，我们可以采用拓扑学中一种研究与大小形状无关的点、线特性的方法，即抛开网络中的具体设备，把工作站、服务器等网络单元抽象为“结点”，把网络中的电缆等通信介质抽象为“线”，这样，从拓扑学的观点来看，计算机网络就变成了点和线组成的几何图形，人们称它为网络的拓扑结构。

网络中的结点有两类：一类是只转接和交换信息的转接结点，它包括结点交换机、集线器和终端控制器等；另一类是访问结点，它包括主计算机和终端等，它们是信息交换的源结点和目的结点。

网络的拓扑类型较多，基本的拓扑类型有以下3种：总线型、星形、环形，如图1—21所示。

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图1—21　网络的拓扑结构

1.总线型结构

如图1—22所示，总线型网络是将各个结点用一根总线相连起来。总线网络上的数据以电子信号的形式发送给网络中的所有计算机，但只有计算机地址与信号中的目的地址相匹配的计算机才能接收到。由于所有站点共享一条传输链路，在任何时刻，网络中只有一台计算机可以发送信息，其他需要发送信息的计算机只有等待，直到网络空闲时才能发送信息。这就需要有一种访问控制策略来决定下一次哪个站点可以发送，在总线型网络中，通常采取分布式访问控制策略。

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图1—22　总线型网络

数据发送时，发送站将报文分成若干组，然后一个一个地依次发送这些分组，网络较忙时，还要与其他站点的分组交替地在介质上传输。当分组经过各个站点时，目的站点将识别分组地址，然后复制这些分组的内容。在这种结构中，总线仅仅是一个传输介质，通告处理分布在各个站点内进行。

为了消除信号反射，在传输介质的两端需要安装终结器，用于吸收传送到电缆端点的信号。在总线型网络中，传输介质的每一个端点都必须连接到某个器件上，任何开放的缆线端口都必须接入终结器以阻止信号的反射。如果网络中的缆线被分成两部分或者缆线的一端没有连接器件，网络会由于断开部分没有终结器而发生信号反射，使其处于失效的状态，数据通信终止。但此时网络中各个站点计算机仍可作为独立计算机进行工作。

2.星形结构

星形拓扑是由中央结点和与中央结点直接通过各自独立的电缆连接起来的站点组成的，中央结点（交换机或集线器）位于网络的中心，其他站点通过中央结点进行数据通信，如图1—23所示。

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图1—23　星形网络

星形拓扑采用集中式通信控制策略，所有的通信均由中央结点控制。一个站点需要传送数据时首先向中央结点发出请求，要求与目的站点建立连接；连接建立完成后，该站点才向目的站点发送数据。由于网络上需要进行数据交换的结点比较多，中央结点必须建立和维持许多并行数据通路，这种集中式传输控制使得网络的协调与管理更容易，但也成为一个潜在的影响网络速度的瓶颈。

3.环形结构

如图1—24所示，环形结构中的各结点是连接在一条首尾相连的闭合环形线路中的。环形网络中的信息传送是单向的，即沿一个方向从一个结点传到另一个结点。由于信息按固定方向单向流动，两个结点之间仅有一条通路，所以系统中无信道选择的问题。在环形网络中，当信息流中的目的地址与环上的某个结点的地址相符时，信息被该结点接收，再根据不同的控制方法决定信息不再继续向下传送或信息继续流向下一个结点，一直流回到发送该信息的结点为止。因此，任何结点的故障均能导致环路不能正常工作。目前已有许多解决这些矛盾的办法，如建立双环结构等。

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