區域網拓撲結構

美容 06-22

一、拓撲結構的定義

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」，也就是說這些網路設備如何連接在一起。在區域網中常用的拓撲結構有星型結構、環型結構、匯流排型結構、網格型結構。本書以星型區域網來進行講解。

二、星型拓撲結構

星型拓撲結構是目前應用最為廣泛的區域網拓撲結構。它用一個結點作為中心結點，其他結點直接與中心結點相連構成網路。中心結點可以是文件伺服器，也可以是連接設備。常見的中心結點為交換機或集線器。星型拓撲結構如圖所示。

圖星型拓撲結構

星型拓撲結構的網路屬於集中控制型網路，整個網路由中心結點執行集中式通行控制管理，各結點間的通信都要通過中心結點。每一個要發送數據的結點都將要發送的數據發送到中心結點，再由中心結點負責將數據送到目地結點。因此，中心結點相當複雜，而各個結點的通信處理負擔都很小，只需要滿足鏈路的簡單通信要求。

1.星型結構優點

（1）控制簡單。任何一結點只和中央結點相連接，因而介質訪問控制方法簡單，致使訪問協議也十分簡單。易於網路監控和管理。

（2）故障診斷和隔離容易。中央結點對連接線路可以逐一隔離進行故障檢測和定位，單個連接點的故障隻影響一個設備，不會影響全網。

（3）方便服務。中央結點可以方便地對各個站點提供服務和網路重新配置。

2.星型結構缺點

（1）需要耗費大量的電纜，安裝和維護的工作量也驟增。

（2）中央結點負擔重，形成「瓶頸」，一旦發生故障，則全網受影響。

（3）各站點的分布處理能力較低。

總的來說星型拓撲結構相對簡單，便於管理，建網容易。採用星型拓撲結構的區域網，一般使用雙絞線或光纖作為傳輸介質，符合綜合布線標準，能夠滿足多種寬頻需求。

儘管物理星型拓撲的實施費用高於物理匯流排拓撲，然而星型拓撲的優勢卻使其物超所值。每台設備通過各自的線纜連接到中心設備，因此某根電纜出現問題時只會影響到該線纜連接的那一台設備，而網路的其他組件依然可正常運行。這個優點極其重要，這也正是所有新設計的乙太網都採用的物理星型拓撲的原因所在。

三、環型拓撲結構

環型結構由網路中若干結點通過點到點的鏈路首尾相連形成一個閉合的環，這種結構使公共傳輸電纜組成環型連接，數據在環路中沿著一個方向在各個結點間傳輸，信息從一個結點傳到另一個結點。環型拓撲結構如圖所示。

圖環型拓撲結構

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在這個環中傳遞，通常把這類網路稱為「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的，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。組成這個網路除了各工作站就是傳輸介質，以及一些連接器材，沒有價格昂貴的結點集中設備，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，僅能當做一般的文件服務模式。

（3）傳輸速度較快：在令牌網中允許有16Mb/s的傳輸速度，它比普通的10Mb/s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100Mb/s的網速，遠比16Mb/s要高。

（4）維護困難：從其網路結構可以看到，整個網路各結點間是直接串聯的，這樣任何一個結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。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結點，就必須中斷整個網路，在環的兩端做好連接器才能連接。

環型結構具有如下特點：信息流在網中是沿著固定方向流動的，兩個結點僅有一條道路，故簡化了路徑選擇的控制；環路上各結點都是自舉控制，故控制軟體簡單；由於信息源在環路中串列地穿過各個結點，當環中結點過多時，勢必影響信息傳輸速率，使網路的響應時間延長；環路是封閉的，不便於擴充；可靠性低，一個結點故障，將會造成全網癱瘓；維護難，對分支結點故障定位較難。

四、匯流排型拓撲結構

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ATM網、Cable Modem所採用的網路等都屬於匯流排型網路結構。匯流排型拓撲結構如圖所示。

圖匯流排型拓撲結構

匯流排結構是指各工作站和伺服器均掛在一條匯流排上，各工作站地位平等，無中心結點控制，公用匯流排上的信息多以基帶形式串列傳遞，其傳遞方向總是從發送信息的結點開始向兩端擴散，如同廣播電台發射的信息一樣，因此又稱廣播式計算機網路。各結點在接受信息時都進行地址檢查，看是否與自己的工作站地址相符，相符則接收網上的信息。

匯流排型結構的網路特點如下：結構簡單，可擴充性好。當需要增加結點時，只需要在匯流排上增加一個分支介面便可與分支結點相連，當匯流排負載不允許時還可以擴充匯流排；使用的電纜少，且安裝容易；使用的設備相對簡單，可靠性高；維護難，分支結點故障查找難。

這種結構具有以下幾個方面的特點。

（1）組網費用低：從示意圖可以看出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的，所以組網費用較低。

（2）這種網路因為各結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集線器即可，但所能連接的用戶數量有限。

（4）維護較容易：單個結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有一個端用戶發送數據，其他端用戶必須等待直到獲得發送權。

五、網狀型拓撲結構

在網狀型拓撲結構中，網路的每台設備之間均有點到點的鏈路連接，這種連接不經濟，只有每個站點都要頻繁發送信息時才使用這種方法。它的安裝也很複雜，但系統可靠性高，容錯能力強。有時也稱為分散式結構。網格型拓撲結構如圖所示。