计算机网络技术基础：3.计算机网络的拓扑结构

        网络拓扑结构是指用传输媒体互连各种设备的物理布局，即用什么方式把网络中的计算机等设备连接起来。将工作站、服务站等网络设备抽象为点，称为“节点”；将通信线路抽象为线，称为“链路”。由节点和链路构成的抽象结构就是网络拓扑结构。

        常见的网络拓扑结构有总线型、星型、环型、树型和网状拓扑结构。

一、总线型拓扑结构

        总线型拓扑结构由单根总线连接网络中所有节点，如图所示。

        在总线型拓扑结构中，所有节点共享总线的全部容量。当一个节点向另一个节点发送数据时，它先向整个网络广播一条消息，通知其他节点它将发送数据，正式发送数据时则目的节点将接受发送给它的数据，其他节点将忽略这条数据消息。

        总线型拓扑结构简单、便于扩充、价格相对较低、安装使用方便。但是由于单信道的限制，一个综总线型网络上的节点越多，网络发送和接受数据的速率越慢。另外，一旦总线出现故障，整个网络将陷于瘫痪。

二、星型拓扑结构

        在星型拓扑结构中，每个节点都通过一条点对点链路与中心节点相连，如图所示。任意两个节点之间都必须通过中心节点，并且只能通过中心节点进行通信。中心节点通过存储转发技术实现两个节点之间的数据传送，其设备可以是集线器，也可以是交换机。

        星型拓扑结构的特点是结构简单、组网容易，便于控制和管理，网络延迟小。其缺点是中心负荷较重，容易形成系统的“瓶颈”，线路的利用率也不高。

三、环型拓扑结构

        环型拓扑结构是由各节点首尾相连形成的闭合环形线路，如图所示。环型网络中的数据传送是单向的，即沿一个方向从一个节点传到另一个节点；每个节点都需要安装中继器，以接受、放大信号。

        环型拓扑结构的优点是结构简单，组网容易，便于管理。其缺点是若某个节点发生故障，则整个网络瘫痪；且当节点过多时，将影响数据传输效率，非常不利于扩展。

四、树型拓扑结构

        在实际建造较大型的网络时，往往采用多级星型网络，然后将多级星型网络按层次方式排列，即形成树型网络。因此，树型拓扑结构可以看成是星型拓扑结构的扩展，如图所示。

        在树型拓扑结构中，节点按层次进行连接，顶部节点是中央处理机，底部节点是终端，而其他各层可以是多路转换器、集中器或者部门用计算机。信息交换主要在上、下层节点之间进行，相邻及同层节点之间一般不进行数据交换或数据交换量小。

        树型拓扑结构的优点是易于扩展，可以延伸出许多分支；故障隔离容易。其缺点是越靠近顶部的节点，处理能力越强，其可靠性要求就越高。由于对顶部节点的依赖性较大，如果顶部节点发生故障，则全网不能正常工作。

五、网状拓扑结构

        在网状拓扑结构中，节点之间的连接是任意的，如图所示。网状拓扑结构的主要特点是可靠性高，但结构复杂，必须采用路由选择算法和流量控制方法；线路成本高，不易管理和维护。

        在实际组网中，拓扑结构不是单一的，而是要根据具体需要和环境混用几种拓扑结构。