网络拓扑结构与网络体系结构

计算机网络技术

(第二版）主编傅建民中国水利水电出版社第4章网络拓扑结构与

网络体系结构

本章任务网络拓扑结构网络体系结构4.1网络拓扑结构4.1.1总线型网络结构总线型拓扑结构采用单根数据传输线作为通信介质，所有的站点都通过相应的硬件接口直接连接到通信介质。主要优点有：●布线容易、电缆用量小。●可靠性高。●易于扩充。●易于安装。总线型拓扑结构局限性：●故障诊断困难。●故障隔离困难。●中继器配置。●通信介质或中间某一接口点出现故障，整个网络随即瘫痪。4.1.2星型网络结构星型结构的网络中，每一台设备都通过传输介质与中心设备相连，而且每一台设备只能与中心设备交换数据。星型拓扑结构的优点为：●可靠性高。●方便服务。●故障诊断容易。星型拓扑结构虽有许多优点，但也有缺点：●扩展困难、安装费用高。●对中央节点的依赖性强。4.1.3环形网络结构环型拓扑结构网络是由一些中继器和连接到中继器的点到点链路组成的一个闭合环。在环型拓扑结构的网络中，所有的通信共享一条物理通道。环型拓扑结构具有以下优点：●电缆长度短。●适用于光纤。●无差错传输。环型拓扑结构的缺点为：●可靠性差。●故障诊断困难。●调整网络比较困难。4.1.4网状网络结构网状拓扑结构将网络中站点实现点对点的连接。虽然一个简单的局域网可以是一个网状网络，但这种拓扑结构更常用于企业级网络和广域网。因特网就是网状广域网的一个例子。网状拓扑结构的优点：●所有设备间采用点到点通信，没有争用信道现象，带宽充足。●每条电缆之间都相互独立，当发生故障时，故障隔离定位很方便。●任何两站点之间都有两条或者更多线路可以互相连通，网络拓扑的容错性极好。网状拓扑结构的缺点：●电缆数量多。●结构复杂、不易管理和维护。4.1.5混合型网络结构1．星型总线该混合拓扑结构组合了星型和总线构造。2．菊花链型星型总线网络拓扑还是过于简单而不能代表一种典型的中等规模局域网。3．层次结构将设备按等级分层有许多原因。将拓扑结构层次化有以下几种优点：对不同的组进行带宽隔离，易于增加或隔绝不同的网络组，易于与不同的网络类型互连，因此，层次拓扑结构构成了高速局域网和广域网设计的基础。4.2网络体系结构为了实现数据通信，相互通信的计算机必须遵守一定的协议。所谓协议是为了进行网络中的数据交换而建立的规则、标准或约定。它由语法、语义和同步三个要素组成。为了减少协议设计的复杂性，大多数网络都按层的方式来组织，每一层都建立在它的下层之上。在所有的网络中，每一层的目的都是向它的上一层提供一定的服务，而把如何实现这一层的细节对上一层加以屏蔽。图4-8说明了一个5层的协议:第5层协议第5层第4层第3层第2层第1层第5层第4层第3层第2层第1层4/5层接口3/4层接口2/3层接口1/2层接口主机1主机2第4层协议第3层协议第2层协议第1层协议物理介质图4-8层、协议和接口4.2.2ISO/OSI开放系统互连参考模型过激标准化组织（ISO）成立于1947年,它专门就一些国际标准达成世界范围的一致。为了建立一个国际范围的网络体系结构，国际标准化组织在1978年为开放系统互联成立了一个专门分委员会，并于1980年12月发表了第一个草拟的开放系统互联参考模型的协议书，在1983年把基本参考模型正式批准为国际标准，即“OSI／RM”。OSI开放系统模型包括七个层次：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。图4-9OSI参考模型分层结构图物理层协议通信子网数据链路层协议应用层协议应用层表示层会话层传输层网络层应用层表示层会话层传输层网络层7654端系统A端系统B表示层协议会话层协议传输层协议网络层协议链路层物理层链路层物理层层次321网络层网络层链路层链路层物理层物理层端节点端节点交换节点交换节点OSI参考模型各层的功能。1．物理层：主要功能是为数据链路层提供一个物理链接，以保证在通信信道上透明地传输比特流。2．数据链路层：主要功能是在两个相邻结点间的线路上，无差错地传输数据帧。3．网络层：主要功能是为数据分组进行路由选择，并负责通信子网的流量控制、拥塞控制。4．运输层：又称为传输层或传送层。主要功能是为会话层提供一个可靠的端到端连接以使两个端系统之间透明地传输报文。运输层的数据单元是报文。5．会话层：又称为会晤层。主要功能是使用运输层提供的可靠的端到端连接．在两个应用进程之间建立会话连接，并对“会话”进行管理和控制，保征“会话”数据可靠传送。在会话层以上各高层协议中，数据单元都称为报文。6．表示层：主要功能是完成被传输数据的表示工作，包括数据格式、数据转化、数据加密和数据压缩等语法变换服务。7．应用层：是OSI参考模型中的最高层，其功能与计算机应用系统所要求的网络服务目的有关。一般来讲，应用层的主要功能是为应用系统提供访问OSI环境的接口和服务。4.2.3TCP/IP模型体系结构TCP/IP模型分成了五个层次的结构，包括物理层、数据链路层、互联层、传输层、应用层。图4-11TCP/IP参考模型OSI参考模型应用层表示层会话层传输层网络层数据链路层物理层TCP/IP参考模型应用层传输层互联层数据链路层物理层物理层主要功能是为数据链路层提供一个物理链接，以保证在通信信道上透明地传输比特流。2.数据链路层主要功能是在两个相邻结点间的线路上，无差错地传输数据帧。2．互联层TCP/IP的互联层又称互联网络层，对应于OSI模型的网络层，它是网络互联的基础，提供无连接的分组交换服务。互联网络层的主要任务是将源主机的报文分组发送到网上，让每个分组独立地到达目的主机。互联层的核心协议是互联网协议IP。除IP协议之外，互联层还包括地址解析协议（ARP）、反向地址解析协议（RARP）、Internet控制报文协议（ICMP）等。3．传输层TCP／IP参考模型的传输层与OSI参考模型的运输层相对应。传输层的生要功能是提供两台机器之间端到端的数据传送。该层定义了两个协议：传输控制协议（TCP）和用户数据报协议（UDP）。4．应用层应用层是参考模型中最高层，直接为用户的应用进程提供服务。它包含了所有的高层协议，例如：超文本传输协议（HTTP）、文件传输协议（FTP）、简单邮件传送协议（SMTP）、实现域名解析的DNS协议、支持远程登录的TELNET及简单文件传送协议（TFTP）等。

TCP/IP是一系列协议组成的协议族，目前包含了100多个协议。TCP（TransmissionControlProtocol）被称为传输控制协议，它一个端到端的协议，允许从一台机器发出的字节流无差错地发往互联网上的其他机器。IP（InternetProtoco