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网络拓扑结构简论

 ekylin 2008-11-14
网络拓扑结构简论

□ 作者:   侯勇
作者单位:山东经贸职业学院


电子商务 2008年 第10期 字号:【
 
       
        ◆ 中图分类号:TP393.02    文献标识码:A
       
        内容摘要:本文对网络拓扑结构作了简要的介绍,其中包括点对点信道拓扑结构,广播信道拓扑结构两大部分,以期对网络拓扑结构做尝试性总结。
        关键词:点对点信道   广播信道通   总线型
       
        网络拓扑结构是指网络电缆的物理连接等物理布局特征,抽象地来讨论网络系统中各个端点相互连接的方法、形式与几何形状,可表示出网终服务器、工作站、网络设备的网络配置和相互之间的连接。计算机网络拓扑结构可根据其通信子网中通信信道的类型分为点对点连接信道拓扑结构与广播信道拓扑结构两类。
        在点对点信道的计算机网络中,每条物理线路介质仅仅连接一对对等实体,不涉及第三方。在某一个时间片内,点对点网络只有两个设备进行通信,独享整个信道带宽,不存在冲突问题。这种拓扑结构适用于简单、实用、设备数量少的无线网络通信中,其建网络的传输距离远、速率高,且受外界环境影响较小。
       
        星形拓扑结构
       
        星形拓扑结构是目前局域网最常见的方式。星形拓扑结构有中央节点及中心节点,它与周围各个节点连接,各节点与中央节点通过点对点方式连接,周围节点呈辐射状排列在中心节点周围。任意两个站点所进行的通信,都必须通过中央节点转接路由。中央节点的主要功能为:为通信的节点设备建立物理连接;在通信过程中,维持这一通道;在通信失败或通信成功结束时,拆除通道。
        中央节点执行集中式通信控制策略,因此中央节点相当复杂,负担较重,容易形成系统的瓶颈。如果中心节点出现故障,将会导致整个网络瘫痪。
        一般情况下,星形拓扑结构网络上的计算机之间是通过集线器或交换机来相互通信的,且把与两台交换机全冗余连接的网络称作双星形网络。
       
        环形拓扑结构
       
        环形拓扑结构网也称令牌环网。环形网中各节点首尾相连形成—个闭合的环,各个节点通过环路接口连在一条闭合环形路上,环路上任何节点均可以发送“令牌”,请求同其他站点通信。如果请求通信被批准,便可以向环路发送信息,由于环型线路是公用的,发出的信息在环中的数据沿着一个方向绕环路逐站传输。一个节点发出的信息肯定会穿越环中所有的环路接口。在信息流的目的地址与环上其他某节点地址相符的情况下,节点的环路接口便接收该信息,然后信息继续流向下一环路接口,最终流回到发送该信息的环路接口节点。环形网中的数据可以是双向传输,也可以是单向传输。
        环形网的特点是:信息在网络中沿固定方向流动,两个节点间仅有一条物理链路,大大简化了路径选择的控制,使传输机制比较简单。当某个节点发生故障时,可以自动旁路,可靠性较高,抗故障性能好;由于信息是串行穿过多个节点环路接口,当节点过多时,影响传输效率,使网络传输响应时间变长。但当网络节点确定时,其延时是固定的,实时性强,能够提供优先权服务;由于环路封闭故扩充不方便,因此当网络中的任意一个节点或一条传输介质出现故障都将导致整个网络故障,而且故障难以检测。
        环形网曾经是局域网常用拓扑结构之一,其主要优点是延时的可控制性。适用于对时间要求较苛刻的信息采集、信息处理系统和工厂自动化系统。而且,当网络负载较大时,环形网的传输效率要比总线型以太网优秀。其缺点是单个环网的结点数有限,控制电路较复杂,通信令牌容易丢失。
       
        总线型拓扑结构
       
        用一条单根主干线缆作为传输介质,所有的站点通过相应的硬件接口直接连接到传输总线上,这种布局方式被称为总线型拓扑。
        在总线结构中,所有的节点共享一条数据通道,任何一个节点发出的信息都可以沿着总线向两个方向传输扩散,总线上传输信息通常多以基带形式串行传递,每个节点上的网络接口板硬件均具有收、发功能,接收器负责接收总线上的串行信息并转换成并行信息送到工作节点上;发送器是将并行信息转换成串行信息后广播发送到总线上,总线上发送信息的目的地址与某节点的接口地址相符合时,该节点的接收器便接收信息。
        总线拓扑结构中所需要的电缆长度是最小的,由于总线的负载能力是一定的,因此总线长度有一定限制,一条总线只能连接一定数量的节点。在总线两端连接的器件称为端结器或终结器(其中一端接地),主要与总线进行阻抗匹配,最大限度吸收传送端部的能量,避免信号反射回总线产生不必要的干扰。
        总线布局的特点是:结构简单灵活,便于扩充,设备少,价格低,安装使用方便,某个站点失效不会影响到其他站点。
       
        树形拓扑结构
       
        从实质上说,树形结构是星形结构的拓展,在一个结构复杂的网络中,星形网的分层罗列也就构成了树形网络结构。从原理上说,树形结构又是总线型结构的延伸。它是在总线网上进行分层分支。树形网是种分层广播式网,任何一个节点发送的信息,其它节点都能接收。其联系固定,结构对称,具有一定容错能力,一个分支和节点的故障不影响另一分支节点的工作,无须对原网络做任何改动就可以很容易的扩充工作站。但线路利用率不如总线形结构高。一些较大型的局域网、园区网、校园网,无一不是树形结构的杰作。   

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