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區域網拓撲結構

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網路中的計算機等設備要實現互聯,就需要以一定的結構方式進行連接,這種連接方式就叫做"拓撲結構",通俗地講這些網路設備如何連接在一起的。

1 區域網拓撲結構 -區域網拓撲結構簡介

  
區域網拓撲結構區域網拓撲結構
絡中的計算機等設備要實現互聯,就需要以一定的結構方式進行連接,這種連接方式就叫做"拓撲結構",通俗地講這些網路設備如何連接在一起的。目前常見的網路拓撲結構主要有以下四大類:
  (1)星型結構
  (2)環型結構
  (3)匯流排型結構
  (4)星型和匯流排型結合的複合型結構
[編輯本段]詳解
  點和通信鏈路,網路中結點的互連模式叫網路的拓撲結構。在區域網中常用的拓撲結構有:星形結構、環形結構、匯流排型結構。

2 區域網拓撲結構 -星形拓撲結構


  星形網通過點到點鏈路接到中央結點的各站點組成的。通過中心設備實現許多點到點連接。在數據網路中,這種設備是主機或集線器。在星形網中,可以在不影響系統其他設備工作 的情況下,非常容易地增加和減少設備。星型拓撲的 優點是:利用中央結點可方便地提供服務和重新配置網路;單個連接點的故障隻影響一個設備,不會影響全網,容易檢測和隔離故障,便於維護;任何一個連接只涉及到中央結點和一個站點,因此控制介質訪問的方法很簡單,從而訪問協議也十分簡單。星型拓撲的缺點是:每個站點直接與中央結點相連,需要大量電纜,因此費用較高;如果中央結點產生故障,則全網不能工作,所以對中央結點的可靠性和冗餘度要求很高。
  這種結構是目前在區域網中應用得最為普遍的一種,在企業網路中幾乎都是採用這一方式。星型網路幾乎是Ethernet(乙太網)網路專用,它是因網路中的各工作站節點設備通過一個網路集中設備(如集線器或者交換機)連接在一起,各節點呈星狀分佈而得名。這類網路目前用的最多的傳輸介質是雙絞線,如常見的五類線、超五類雙絞線等。
  這種拓撲結構網路的基本特點主要有如下幾點:
  (1)容易實現:
  它所採用的傳輸介質一般都是採用通用的雙絞線,這種傳輸介質相對來說比較便宜,如目前正品五類雙絞線每米也僅1.5元左右,而同軸電纜最便宜的也要2.00元左右一米,光纜那更不用說了。這種拓撲結構主要應用於IEEE 802.2、IEEE 802.3標準的以太區域網中;
  (2)節點擴展、移動方便:
  節點擴展時只需要從集線器或交換機等集中設備中拉一條線即可,而要移動一個節點只需要把相應節點設備移到新節點即可,而不會像環型網路那樣"牽其一而動全局";
  (3)維護容易;
  一個節點出現故障不會影響其它節點的連接,可任意拆走故障節點;
  (4)採用廣播信息傳送方式:
  任何一個節點發送信息在整個網中的節點都可以收到,這在網路方面存在一定的隱患,但這在區域網中使用影響不大;
  (5)網路傳輸數據快:
  這一點可以從目前最新的1000Mbps到10G乙太網接入速度可以看出。
  其實它的主要特點遠不止這些,但因為後面我們還要具體講一下各類網路接入設備,而網路的特點主要是受這些設備的特點來制約的,所以其它一些方面的特點等我們在後面講到相應網路設備時再補充。
  

3 區域網拓撲結構 -匯流排拓撲結構


  匯流排型網路採用單根傳輸線作為傳輸介質,所有的站點都通過相應的硬體介面直接連接到傳輸介質或稱匯流排上。使用一定長度的電纜將設備連接在一起。設備可以在不影響系統中其他設備工作的情況下從匯流排中取下。任何一個站點發送的信號都可以沿著介質傳播,而且能被其他所有站點接收。匯流排拓撲的優點是:電纜長度短,易於布線和維護;結構簡單,傳輸介質又是無源元件,從硬體的角度看,十分可靠。匯流排拓撲的缺點是:因為匯流排拓撲的網不是集中控制的,所以故障檢測需要在網上的各個站點上進行;在擴展匯流排的幹線長度時,需重新配置中繼器、剪裁電纜、調整終端器等;匯流排上的站點需要介質訪問控制功能,這就增加了站點的硬體和軟體費用。
  這種網路拓撲結構中所有設備都直接與匯流排相連,它所採用的介質一般也是同軸電纜(包括粗纜和細纜),不過現在也有採用光纜作為匯流排型傳輸介質的,如後面我們將要講的ATM網、Cable Modem所採用的網路等都屬於匯流排型網路結構。
  這種結構具有以下幾個方面的特點:
  (1)組網費用低:
  從示意圖可以這樣的結構根本不需要另外的互聯設備,是直接通過一條匯流排進行連接,所以組網費用較低;
  (2)這種網路因為各節點是共用匯流排帶寬的,
  所以在傳輸速度上會隨著接入網路的用戶的增多而下降;
  (3)網路用戶擴展較靈活:
  需要擴展用戶時只需要添加一個接線器即可,但所能連接的用戶數量有限;
  (4)維護較容易:
  單個節點失效不影響整個網路的正常通信。但是如果匯流排一斷,則整個網路或者相應主幹網段就斷了。
  (5)這種網路拓撲結構的缺點是一次僅能一個端用戶發送數據,其它端用戶必須等待到獲得發送權。

4 區域網拓撲結構 -環形拓撲結構


  由連接成封閉迴路的網路結點組成的,每一結點與它左右相鄰的結點連接。環形網路的一個典型代表是令牌環區域網,它的傳輸速率為4Mbps或16Mbps,這種網路結構最早由IBM推出,但現在被其他廠家採用。在令牌環網路中,擁有" 令牌" 的設備允許在網路中傳輸數據。這 樣可以保證在某一時間內網路中只有一台設備可以傳送信息。在環形網路中信息流只能是單方向的,每個收到信息包的站點都向它的下游站點轉發該信息包。信息包在環網中「旅行」一圈,最後由發送站進行回收。
  這種結構的網路形式主要應用於令牌網中,在這種網路結構中各設備是直接通過電纜來串接的,最後形成一個閉環,整個網路發送的信息就是在這個環中傳遞,通常把這類網路稱之為"令牌環網"。實際上大多數情況下這種拓撲結構的網路不會是所有計算機真的要連接成物理上的環型,一般情況下,環的兩端是通過一個阻抗匹配器來實現環的封閉的,因為在實際組網過程中因地理位置的限制不方便真的做到環的兩端物理連接。
  這種拓撲結構的網路主要有如下幾個特點:
  (1)這種網路結構一般僅適用於IEEE 802.5的令牌網(Token Ring NetWork),
  在這種網路中,"令牌"是在環型連接中依次傳遞。所用的傳輸介質一般是同軸電纜。
  (2)這種網路實現也非常簡單,投資最小。
  可以從其網路結構示意圖中看出,組成這個網路除了各工作站就是傳輸介質--同軸電纜,以及一些連接器材,沒有價格昂貴的節點集中設備,如集線器和交換機。但也正因為這樣,所以這種網路所能實現的功能最為簡單,僅能當作一般的文件服務模式;
  (3)傳輸速度較快:
  在令牌網中允許有16Mbps的傳輸速度,它比普通的10Mbps乙太網要快許多。當然隨著乙太網的廣泛應用和乙太網技術的發展,乙太網的速度也得到了極大提高,目前普遍都能提供100Mbps的網速,遠比16Mbps要高。
  (4)維護困難:
  從其網路結構可以看到,整個網路各節點間是直接串聯,這樣任何一個節點出了故障都會造成整個網路的中斷、癱瘓,維護起來非常不便。另一方面因為同軸電纜所採用的是插針式的接觸方式,所以非常容易造成接觸不良,網路中斷,而且這樣查找起來非常困難,這一點相信維護過這種網路的人都會深有體會。
  (5)擴展性能差:
  也是因為它的環型結構,決定了它的擴展性能遠不如星型結構的好,如果要新添加或移動節點,就必須中斷整個網路,在環的兩端作好連接器才能連接。
[編輯本段]混合型拓撲結構
  這種網路拓撲結構是由前面所講的星型結構和匯流排型結構的網路結合在一起的網路結構,這樣的拓撲結構更能滿足較大網路的拓展,解決星型網路在傳輸距離上的局限,而同時又解決了匯流排型網路在連接用戶數量的限制。這種網路拓撲結構同時兼顧了星型網與匯流排型網路的優點,在缺點方面得到了一定的彌補。
  這種網路拓撲結構主要用於較大型的區域網中,如果一個單位有幾棟在地理位置上分佈較遠(當然是同一小區中),如果單純用星型網來組整個公司的區域網,因受到星型網傳輸介質--雙絞線的單段傳輸距離(100m)的限制很難成功;如果單純採用匯流排型結構來布線則很難承受公司的計算機網路規模的需求。結合這兩種拓撲結構,在同一棟樓層我們採用雙絞線的星型結構,而不同樓層我們採用同軸電纜的匯流排型結構,而在樓與樓之間我們也必須採用匯流排型,傳輸介質當然要視樓與樓之間的距離,如果距離較近(500m以內)我們可以採用粗同軸電纜來作傳輸介質,如果在180m之內還可以採用細同軸電纜來作傳輸介質。但是如果超過500m我們只有採用光纜或者粗纜加中繼器來滿足了。
  這種布線方式就是我們常見的綜合布線方式。這種拓撲結構主要有以下幾個方面的特點:
  (1)應用相當廣泛:
  這主要是因它解決了星型和匯流排型拓撲結構的不足,滿足了大公司組網的實際需求;
  (2)擴展相當靈活:
  這主要是繼承了星型拓撲結構的優點。但由於仍採用廣播式的消息傳送方式,所以在匯流排長度和節點數量上也會受到限制,不過在區域網中是不存在太大的問題;
  (3)同樣具有匯流排型網路結構的網路速率會隨著用戶的增多而下降的弱點;
  (4)較難維護,
  這主要受到匯流排型網路拓撲結構的制約,如果匯流排斷,則整個網路也就癱瘓了,但是如果是分支網段出了故障,則仍不影響整個網路的正常運作。再一個整個網路非常複雜,維護起來不容易;
  (5)速度較快:
  因為其骨幹網採用高速的同軸電纜或光纜,所以整個網路在速度上應不受太多的限制。
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