第十期安防弱电资料包内容
后台有朋友问电脑拓扑结构，今天我们就来看看几种常见的电脑网络结构。
拓扑结构一般指向线的几何排列或几何图形。
计算机网络的拓扑结构是指网络通信链路和结点的几何排列或物理布局图。
链路是网络中两个相邻结点之间的物理通路，指计算机和相关网络设备，甚至指网络。
计算机网络按拓扑结构可分为以下五类。
一、总线型
这种网络拓扑结构中的所有设备都直接连接到总线，其介质通常是同轴电缆（包括粗电缆和细电缆），但现在也使用光缆作为总线传输介质，如ATM网、Cable Modem所使用的网络都属于总线网络结构。
总线结构是指工作站和服务器挂在总线上，工作站地位平等，无中心节点控制，公共总线信息以基带形式串行，其传输方向总是从发送信息的节点扩散到两端，如广播电台发送的信息，也称为广播计算机网络。每个节点在接收信息时都要检查地址，看是否与自己的工作站地址一致，一致时接收网上信息。
网络特征如下：
结构简单，可扩展性好；
当需要添加节点时，只需在总线上添加一个分支接口即可连接到分支节点，当总线负载不允许时也可扩展总线；
电缆少，安装方便；
设备相对简单，可靠性高；
难以维护，难以发现分支节点故障。
该结构具有以下特点：
(1)网络成本低:从示意图上看，这样的结构根本不需要其他互联设备，而是直接通过总线连接，所以网络成本低；
(2)由于每个节点都是共用总线带宽，因此传输速度会随着接入网络的用户数量的增加而下降；
(3)网络用户扩展灵活:需要扩展用户时，只需添加接线器，但可连接的用户数量有限；
(4)易于维护:单个节点故障不影响整个网络的正常通信。但如果总线断开，整个网络或相应的主要网段就会断开。
(5)这种网络拓扑结构的缺点是只有一个端用户一次发送数据，其他端用户必须等到发送权。
二、环形结构
环型结构由网络中若干节点通过点到点的链路首尾相连形成一个闭合的环，这种结构使公共传输电缆组成环型连接，数据在环路中沿着一个方向在各个节点间传输，信息从一个节点传到另一个节点。
该结构的网络形式主要用于令牌网络。在这种网络结构中，各种设备直接通过电缆串联，最终形成闭环。整个网络发送的信息在此环中传输，通常称为令牌环网。
事实上，在大多数情况下，这种拓扑结构的网络并不是所有计算机都需要连接到物理环。一般来说，环的两端通过阻抗匹配器关闭，因为在实际网络组装过程中，由于地理位置的限制，环的两端物理连接真的很不方便。
该网络具有以下特点：
(1)这种网络结构一般只适用于IEEE 802.5的令牌网(Token ring network)，在这种网络中，令牌在环形连接中依次传输。传输介质通常是同轴电缆。
(2)这种网络实现也很简单，投资最少。从其网络结构示意图可以看出，除了每个工作站都是传输介质-同轴电缆和一些连接设备外，没有昂贵的节点集中设备，如集线器和交换机。但正因为如此，这个网络所能实现的功能最简单，只能作为一般的文件服务模式；
(3)传输速度快:令牌网允许16Mbps它的传输速度比普通的快10Mbps以太网要快得多。当然，随着以太网的广泛应用和以太网技术的发展，以太网的速度也有了很大的提高，目前一般可以提供100个Mbps网速远比16Mbps要高。
(4)维护困难：从其网络结构可以看到，整个网络各节点间是直接串联，这样任何一个节点出了故障都会造成整个网络的中断、瘫痪，维护起来非常不便。另一方面因为同轴电缆所采用的是插针式的接触方式，所以非常容易造成接触不良，网络中断，而且这样查找起来非常困难，这一点相信维护过这种网络的人都会深有体会。
（5）扩展性能差：由于其环结构，其扩展性能远低于星结构。如果要添加新的或移动节点，则必须中断整个网络，并在环的两端连接连接器。
环形结构具有以下特点：
信息流在网络中沿固定方向流动，两个节点只有一条路，简化了路径选择的控制；
环路上的节点都是自举控制的，所以控制软件很简单；
由于信息源在环路中串行中的每个节点，当环节点过多时，必然会影响信息传输速率，延长网络响应时间；
环路封闭，不易扩展；
可靠性低，节点故障会导致全网瘫痪；
维护难，分支节点故障定位难。
星型结构
星形拓扑结构是以节点为中心节点，其他节点直接连接到中心节点的网络。中心节点可以是文件服务器或连接设备。常见的中心节点是集线器。
星形拓扑结构的网络属于集中控制网络。整个网络由中心节点进行集中通行控制管理，每个节点之间的通信应通过中心节点进行。每个需要发送数据的节点将发送数据发送到中心节点，然后中心节点将数据发送到当地节点。因此，中心节点非常复杂，每个节点的通信处理负担非常小，只需满足链路的简单通信要求。
优点：
(1)控制简单。任何站点只与中央节点连接，因此介质访问控制方法简单，导致访问协议非常简单。易于网络监控和管理。
（2）故障诊断和隔离很容易。中央节点可以逐一检测和定位连接线。单个连接点的故障只影响一个设备，不影响整个网络。
(3)服务方便。中央节点可以方便地为每个网站提供服务和网络重新配置。
缺点：
(1)需要消耗大量电缆，安装维护工作量也急剧增加。
(2)中央节点负担重，形成瓶颈
(3)各站点分布处理能力低。
一般来说，星拓扑结构相对简单，管理方便，网络建设方便。它是目前局域网中常用的拓扑结构。采用星拓扑结构的局域网一般采用双绞线或光纤作为传输介质，符合综合布线标准，可满足各种宽带需求。
虽然物理星型拓扑的实施成本高于物理总线拓扑，但星型拓扑的优势使其物有所值。每个设备通过自己的电缆连接到中央设备，因此当电缆出现问题时，只会影响设备，网络的其他部件仍然可以正常运行。这一优势非常重要，这就是为什么所有新设计的以太网都使用物理星型拓扑。
扩展星型拓扑：
如果星形网络扩展到其他与主网络设备相连的网络设备，则该拓扑称为扩展星形拓扑。
如果中心点出现故障，网络的大部分组件将被切断。
4、树型结构
树结构是一个分级的集中控制网络。与星形相比，其通信线路总长度短，成本低，节点容易扩展，找到路径更方便。然而，除了叶节点及其连接线路外，任何节点或其连接线路故障都会影响系统。
星形网络的特点是：
网络结构简单，管理方便；
控制简单，建网容易；
网络延迟时间短，误码率低；
网络共享能力差；
通信线路利用率低；
中央结点负荷过重。
大学校园网结构示意图
1. 优点
易于扩展。树形结构可以延伸许多分支和子分支，这些新节点和新分支可以很容易地添加到网络中。
故障隔离更容易。如果某个分支的节点或线路出现故障，很容易将故障分支与整个系统隔离。
2. 缺点
每个节点都过于依赖根节点。若根发生故障，整个网络无法正常工作。
5.分布式结构 / 网状结构
网状网络如下图所示，为分组交换网络示意图。图虚线内部为通信子网络，每个结点上的计算机称为结点交换机。图中虚线以外的计算机(Host)统称为数据处理子网或资源子网资源子网。
网状网是广域网中最常用的网络形式，是典型的点到点结构。
在网络拓扑结构中，网络的每个设备之间都有一个点到点的连接，这是不经济的，只有在每个网站频繁发送信息时才使用。其安装也很复杂，但系统可靠性高，容错性强。有时也被称为分布式结构。
网状拓扑的优点：
(1) 网络可靠性高，一般来说，通信子网络中任何两个节点交换机之间都有两个或两个以上的通信路径。这样，当一条路径出现故障时，信息也可以通过另一条路径发送到节点交换机。
(2) 网络可形成多种形状，采用多种通信通道，多种传输速率。
(3) 网内节点共享资源容易。
(4) 可以改善线路的信息流分配。
(5) 可选择最佳路径，传输延迟小。
网状拓扑的缺点：
(1) 复杂的控制，复杂的软件。
(2) 线路成本高，不易扩展。
网状拓扑结构一般用于Internet在骨干网络上，使用路由算法来计算发送数据的最佳路径。
总结
以上介绍了五种基本的网络拓扑结构。事实上，在此基础上，还可以构建一些复合网络拓扑结构。例如，中国教育科研计算机网络(CERNET)它可以被认为是网状网、树形网和环形网的复合材料，如下图所示。主网为网状结构，连接的大学多为树形结构或环形结构。
中国教育科研计算机网络拓扑图
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