计算机网络及其拓扑结构

2023-11-20 理论教育版权反馈

【摘要】：网络拓扑结构、信号方式、访问控制方式、传输介质是影响网络性能的主要因素。网络的拓扑结构是指网络中节点的互联形式。总线型拓扑结构如图2-16所示。图2-16 总线型拓扑结构图2-17 树形拓扑结构

由于计算机的广泛使用，为用户提供了分散而有效的数据处理与计算能力。计算机和以计算机为基础的智能设备一般除了处理本身业务之外，还要求与其他计算机彼此沟通信息，共享资源，协同工作，于是，出现了用通信线路将各计算机连接起来的计算机群，以实现资源共享和作业分布处理，这就是计算机网络。Internet就是当今世界上最大的非集中式的计算机网络的集合，是全球范围成千上万个网连接起来的互联网，并已成为当代信息社会的重要基础设施——信息高速公路。

计算机网络的种类繁多，分类方法各异。按地域范围可分为远程网和局域网。远程网的跨越范围可从几十千米到几万千米，其传输线造价很高。考虑到信道上的传输衰减，远程网的传输速度不能太高，一般小于100kbit/s。若要提高传输速率，就要大大增加通信费用，或采用通信卫星、微波通信技术等。局域网络的距离只限于几十米到25km，一般为10km以内。其传输速率较高，在0.1～100Mbit/s间，误码率很低，为10^-11～10^-8。具有多样化的通信媒体，如同轴电缆、光缆、双绞线、电话线等。

网络拓扑结构、信号方式、访问控制方式、传输介质是影响网络性能的主要因素。网络的拓扑结构是指网络中节点的互联形式。

2.星形拓扑

在星形拓扑中，每个站通过点-点链路连接到中央节点，任何两站之间通信都通过中央节点进行。一个站要传送数据，先向中央节点发出请求，要求与目的站建立连接。连接建立后，该站才向目的站发送数据。这种拓扑结构采用集中式通信控制策略，所有通信均由中央节点控制，中央节点必须建立和维持许多并行数据通路，因此，中央节点的结构显得非常复杂。但每个站的通信处理负担很小，只需满足点-点链路简单通信要求，结构很简单。星形拓扑结构如图2-14所示。

3.环形拓扑

在环形拓扑中，网络中有许多中继器进行点-点链路连接，构成一个封闭的环路。中继器接收前站发来的数据，然后按原来速度一位一位地从另一条链路发送出去。链路是单向的，数据沿一个方向（顺时针或逆时针）在网上环行。每个工作站通过中继器再连至网络。一个站发送数据，按分组进行，数据拆成分组加上控制信息插入环上，通过其他中继器到达目的站。由于多个工作站要共享环路，需有某种访问控制方式，确定每个站何时能向环上插入分组。它们一般采用分布控制，每个站有存取逻辑和收发控制。

环形拓扑正好与星形拓扑相反。星形拓扑的网络设备需有较复杂的网络处理功能，而工作站负担最小；环形拓扑的网络设备只是很简单的中继器，而工作站则需提供拆包和存取控制逻辑较复杂的功能。环形网络的中继器之间可使用高速链路（如光纤），因此环形网络与其他拓扑相比，可提供更大的吞吐量，适用于工业环境，但在网络设备数量、数据类型、可靠性方面存在某些局限。环形拓扑结构如图2-15所示。

图2-14 星形拓扑结构(www.chuimin.cn)

图2-15 环形拓扑结构

4.总线型拓扑

在总线型拓扑中，传输介质是一条总线，工作站通过相应硬件接口接至总线上，一个站发送数据，所有其他站都能接收。树形拓扑是总线型拓扑的扩展形式，传输介质是不封闭的分支电缆。它和总线型拓扑一样，一个站发送数据，其他都能接收。因此，总线型和树形拓扑的传输介质称为多点式或广播式。因为所有节点共享一条传输链路，一次只允许一个站发送信息，需有某种存取控制方式，确定下一个可以发送的站。信息也是按分组发送，达到目的站后，经过地址识别，将信息复制下来。总线型拓扑结构如图2-16所示。

5.树形拓扑

树形拓扑的适应性很强，如对网络设备的数量、数据率和数据类型等没有太多限制，可达到很高的带宽。树形拓扑结构在单个局域网系统中采用不多。如果把多个总线型或星形网连在一起，或连到另一个大型机或一个环形网上，就形成了树形拓扑结构，这在实际应用环境中是非常需要的。树形拓扑结构非常适合分主次、分等级的层次型管理系统。树形拓扑结构如图2-17所示。

图2-16 总线型拓扑结构

图2-17 树形拓扑结构

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