信息技术 第一册（五年制高职）教案 2.2.2 网络拓扑结构-文档

2.2.2网络拓扑结构“拓扑”一词来源于拓扑学。拓扑学是几何学的一个分支，它是把实体抽象成与其大小、形状无关的点，将点—点之间的连接抽象成线段，进而研究它们之间的关系。也就是将计算机网络中的计算机和通信设备抽象成节点，将节点与节点之间的通信线路抽象成链路，因此，计算机网络被抽象成由一组节点和若干链路组成，这种由节点和链路组成的几何图形称为计算机网络拓扑结构或网络结构。计算机网络拓扑结构是组建各种网络的基础。不同的网络拓扑结构涉及不同的网络技术，对网络性能、系统可靠性与通信费用等都有重要的影响。（1）星型网络拓扑结构星型拓扑结构是一种以中央节点为中心，把若干外围节点连接起来的辐射式互联结构。如网络中以集线器或交换机作为中央结点，其他入网的计算机工作站、服务器等节点都与中央结点直接相连。中心节点采用分时或轮询的方法为入网机器服务，所有的数据都必须经过中央节点。星型拓扑结构图如图1所示：图1星型拓扑结构图①优点：结构简单、连接方便、管理和维护都相对容易，扩展性强；一个站点出了问题，不会影响整个网络的运行。②缺点：中心结点是全网络的可靠瓶颈，中心结点出现故障会引起整个网络的瘫痪；每台入网机均需物理线路与中心处理机互连，线路利用率低。③适用场合：局域网、广域网。（2）环形网络拓扑结构入网设备通过转发器接入网络，每个转发器仅与两个相邻的转发器有直接的物理线路。环形网的数据传输具有单向性，一个转发器发出的数据只能被另一个转发器接收并转发。所有的转发器及其物理线路构成了一个环状的网络系统。环形拓扑结构图如图2所示：图2环形拓扑结构图①优点：结构简单，信息流在网中是沿着固定方向流动的，两个节点仅有一条道路，简化了路径选择的控制；实时性较好，信息在网络中传输的最大时间固定。②缺点：环路是封闭的，不便于扩充；可靠性低，环网中的每个结点均成为网络可靠性的瓶颈，任意结点出现故障都会造成网络瘫痪；单个环网的节点数有限。③适用场合：局域网，实时性要求较高的环境。最著名的环形结构网络是令牌环网（TokenRing）。（3）总线型网络拓扑结构总线型结构是将所有入网设备通过相应的硬件接口直接连接到一条公共物理传输线路上，网络中所有的站点共享一条数据通道，所有的数据发往同一条线路。由于各个节点之间通过电缆直接连接，所以总线型拓扑结构中所需要的电缆长度是最小的，但总线只有一定的负载能力，因此总线长度又有一定限制，一条总线只能连接一定数量的节点。总线型拓扑结构图如图3所示：图3总线型拓扑结构图①优点：结构简单、布线容易、成本低，易于扩充；多台机器共用一条传输信道，信道利用率较高；某个站点的故障一般不会影响整个网络。②缺点：同一时刻只能由两台计算机通信；所有的数据都需经过总线传送，总线成为整个网络的瓶颈；出现故障诊断较为困难；另外，由于信道共享，连接的节点不宜过多，总线自身的故障会导致网络瘫痪。③适用场合：局域网，对实时性要求不高的环境。（4）树型网络拓扑结构树形拓扑从总线拓扑演变而来，形状像一棵倒置的树，顶端是树根，树根以下带分支,每个分支还可再带子分支。树型拓扑结构是一种层次结构，结点按层次连结，信息交换主要在上下结点之间进行，相邻结点或同层结点之间一般不进行数据交换。树型拓扑结构图如图4所示：图4树型拓扑结构图①优点：网络中节点扩充方便灵活；管理维护方便，故障隔离较容易。②缺点：根节点依赖性大，如发生故障，则全网不能正常工作。③适合场景：局域网环境。（5）网状网络拓扑结构利用专门负责数据通信和传输的节点机构成的网状网络，入网设备直接接入节点机进行通信。网状网络通常利用冗余的设备和线路来提高网络的可靠性，因此，节点机可以根据当前的网络信息流量有选择地将数据发往不同的线路。网状拓扑结构图如图5所示：图5树型拓扑结构图①优点：网络可靠性高，一般通信子网任意两