網(wǎng)絡(luò)分類和拓撲結(jié)構(gòu)

網(wǎng)絡(luò)分類和拓撲結(jié)構(gòu)第一頁，共33頁。一計算機網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展圖1.1終端－計算機網(wǎng)絡(luò)模型主機TTTT1.具有通信功能的單機系統(tǒng)該系統(tǒng)又稱終端—計算機網(wǎng)絡(luò)，是早期計算機網(wǎng)絡(luò)的主要形式。它是將一臺計算機經(jīng)通信線路與若干終端直接相連。第二頁，共33頁。一計算機網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展2.具有通信功能的多機系統(tǒng)在簡單的“終端―通信線路―計算機”這樣的單機系統(tǒng)中，主計算機負擔(dān)較重，既要進行數(shù)據(jù)處理，又要承擔(dān)通信功能，為了減輕主計算機負擔(dān)，60年代出現(xiàn)了在主計算機和通信線路之間設(shè)置通信控制處理機（或稱為前端處理機，簡稱前端機）的方案，前端機專門負責(zé)通信控制的功能。此外，在終端聚集處設(shè)置多路器（或稱集中器），組成終端群―低速通信線路―集中器―高速通信線路―前端機―主計算機結(jié)構(gòu)。第三頁，共33頁。一計算機網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展主計算機前端機集中器TTT具有通信功能的多機系統(tǒng)模型第四頁，共33頁。一計算機網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展3.以共享資源為主要目的計算機網(wǎng)絡(luò)階段（計算機―計算機網(wǎng)絡(luò)）計算機―計算機網(wǎng)絡(luò)是60年代中期發(fā)展起來的，它是由若干臺計算機相互連接起來的系統(tǒng)，即利用通信線路將多臺計算機連接起來，實現(xiàn)了計算機―計算機之間的通信。第五頁，共33頁。一計算機網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展主機TTT計算機－計算機網(wǎng)絡(luò)模型主機TT主機主機T第六頁，共33頁。一計算機網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展這一階段結(jié)構(gòu)上的主要特點是：以通信子網(wǎng)為中心，多主機多終端。1969年在美國建成的ARPAnet是這一階段的代表。在ARPAnet上首先實現(xiàn)了以資源共享為目的不同計算機互連的網(wǎng)絡(luò)，它奠定了計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的基礎(chǔ)，成為今天因特網(wǎng)的前身。第七頁，共33頁。一計算機網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展4.標(biāo)準(zhǔn)、開放的計算機網(wǎng)絡(luò)階段（網(wǎng)絡(luò)——網(wǎng)絡(luò)）70年代末80年代初，微型計算機得到了廣泛的應(yīng)用，各機關(guān)和企、事業(yè)單位為了適應(yīng)辦公自動化的需要，迫切要求將自己擁有的為數(shù)眾多的微機、工作站、小型機等連接起來，以達到資源共享和相互傳遞信息的目的，而且迫切要求降低聯(lián)網(wǎng)費用，提高數(shù)據(jù)傳輸效率。為此，有力地推動了計算機局域網(wǎng)的產(chǎn)生和發(fā)展。

第八頁，共33頁。一計算機網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展另外，隨著數(shù)字技術(shù)和光纖技術(shù)的發(fā)展，使得寬帶通信技術(shù)得到了迅速發(fā)展，出現(xiàn)了光纖分布式數(shù)據(jù)接口FDDI、分布式隊列雙總線DQDB和高速局域網(wǎng)相關(guān)技術(shù)，為城市區(qū)域內(nèi)實現(xiàn)多媒體寬帶通信奠定了基礎(chǔ)。第九頁，共33頁。一計算機網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展5.高速、智能的計算機網(wǎng)絡(luò)階段近年來，計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)得到了迅猛的發(fā)展。千兆乃至萬兆傳輸速率的以太網(wǎng)已經(jīng)被越來越多地用于局域網(wǎng)和城域網(wǎng)中，而基于光纖的廣域網(wǎng)鏈路的主干帶寬也已達到10G數(shù)量級。計算機網(wǎng)絡(luò)正朝著寬帶化、無線化、智能化和個人化的方向發(fā)展。第十頁，共33頁。2、我國計算機網(wǎng)絡(luò)發(fā)展情況1980年，鐵道部開始進行計算機連網(wǎng)實驗；1989年11月，我國第一個公用分組交換網(wǎng)CNPAC（后改名為CHINAPAC）建成運行。1993年，由10個節(jié)點城市組成的國家主干網(wǎng)了各省、地、縣的本地子網(wǎng)組成了覆蓋全國的CHINAPAC，

20世紀(jì)80年代到20世紀(jì)90年代的十年里，國內(nèi)各企業(yè)機關(guān)、大學(xué)、研究院所相繼安裝了大量的局域網(wǎng)，促進了我國計算機網(wǎng)絡(luò)的普及和應(yīng)用。

一計算機網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展第十一頁，共33頁。20世紀(jì)90年代，我國開始構(gòu)建全國范圍的公用計算機網(wǎng)絡(luò)，很快就有可以與因特網(wǎng)互連的四個全國范圍的互連網(wǎng)。中國科學(xué)技術(shù)網(wǎng)（CSTNET）中國教育和科研計算機網(wǎng)（CERNET）中國公用計算機互連網(wǎng)（CHINANET）中國金橋信息網(wǎng)（CHINAGBN）一計算機網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展第十二頁，共33頁。局域網(wǎng)（LAN，LocalAreaNetwork）廣域網(wǎng)（WAN，WideAreaNetwork）城域網(wǎng)（MAN，MetropolitanAreaNetwork）。

2．按拓撲結(jié)構(gòu)分類

星型網(wǎng)絡(luò)、環(huán)型網(wǎng)絡(luò)、總線型網(wǎng)絡(luò)、樹型網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)。

3．按通信交換方式分類電路交換網(wǎng)絡(luò)（CircuitSwitching）報文交換網(wǎng)絡(luò)（MessageSwitching）分組交換網(wǎng)絡(luò)（PacketSwitching）。二計算機網(wǎng)絡(luò)的分類1．按覆蓋分類

第十三頁，共33頁。5．按傳輸技術(shù)分類廣播式網(wǎng)絡(luò)、點——點式網(wǎng)路4．按通信傳輸介質(zhì)分類

雙絞線網(wǎng)、同軸電纜網(wǎng)、光纖網(wǎng)和衛(wèi)星網(wǎng)。二計算機網(wǎng)絡(luò)的分類采用分組存儲轉(zhuǎn)發(fā)和路由選擇機制是兩者重要分別第十四頁，共33頁。6．按網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分類資源子網(wǎng)和通信子網(wǎng)7.按網(wǎng)絡(luò)組件的關(guān)系分類按照網(wǎng)絡(luò)中的各組件的功能來劃分，常見的有兩種類型的網(wǎng)絡(luò)：對等網(wǎng)絡(luò)和基于服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)6．按網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分類資源子網(wǎng)和通信子網(wǎng)二計算機網(wǎng)絡(luò)的分類第十五頁，共33頁。

拓撲學(xué)是幾何學(xué)的一個分支，它是從圖論演變過來的。拓撲學(xué)首先把實體的線路抽象成線，而研究點、線、面之間的關(guān)系。計算機網(wǎng)絡(luò)拓撲是通過網(wǎng)中節(jié)點或節(jié)點與通信線路之間的幾何關(guān)系表示網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，反映同一網(wǎng)絡(luò)中各實體的結(jié)構(gòu)關(guān)系。拓撲設(shè)計是建設(shè)計算機網(wǎng)絡(luò)的第一步，也是實現(xiàn)各種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的基礎(chǔ)，它對網(wǎng)絡(luò)的性能、系統(tǒng)可靠性與通信費用都有重大影響。計算機網(wǎng)絡(luò)拓撲定義三計算機網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)第十六頁，共33頁。計算機網(wǎng)絡(luò)拓撲的分類計算機網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)星型拓撲結(jié)構(gòu)

總線型拓撲結(jié)構(gòu)

環(huán)型拓撲結(jié)構(gòu)樹型拓撲結(jié)構(gòu)混合型拓撲網(wǎng)狀拓撲結(jié)構(gòu)“星-環(huán)”式混合型拓撲“星-總”式混合型拓撲三計算機網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)第十七頁，共33頁。

星型拓撲結(jié)構(gòu)由中央節(jié)點和通過點到點通信鏈路連接到中央節(jié)點的各個站點組成，中央節(jié)點執(zhí)行集中式通信控制策略。因此，星型又稱集中型星型拓撲網(wǎng)絡(luò)采用的交換方式有電路交換和報文交換，其中，尤以電路交換更為普遍。這種結(jié)構(gòu)一旦建立了通道連接，就可以無延遲地在連通的兩個站點之間傳送數(shù)據(jù)。其結(jié)構(gòu)如下圖所示。

1、星型拓撲結(jié)構(gòu)三計算機網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)第十八頁，共33頁。

（1）控制簡單。在星型網(wǎng)絡(luò)中，任何站點只和中央節(jié)點連接，因而媒體訪問控制方法簡單，也導(dǎo)致訪問協(xié)議十分簡單。（2）故障診斷和隔離容易。在星型網(wǎng)絡(luò)中，中央節(jié)點對連接線路可以逐一地隔離開來進行故障檢測和定位，單個連接點的故障只影響一個設(shè)備，不會影響全網(wǎng)。（3）方便服務(wù)。中央節(jié)點可以方便地對各個站點提供服務(wù)和對網(wǎng)絡(luò)提供重新配置。星型拓撲結(jié)構(gòu)的優(yōu)點：三計算機網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)第十九頁，共33頁。

（1）電纜長度較長和安裝工作量大。因為每個站點都要和中央節(jié)點直接連接，需要耗費大量的電纜，安裝、維護的工作量大。（2）中央節(jié)點的負擔(dān)較重，形成瓶頸效應(yīng)。一旦發(fā)生故障，則全網(wǎng)受影響，因此，對中央節(jié)點的可靠性和冗余度方面的要求很高。

星型拓撲結(jié)構(gòu)的缺點：三計算機網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)第二十頁，共33頁?？偩€型拓撲結(jié)構(gòu)采用一個信道作為傳輸媒體，所有站點都通過相應(yīng)的硬件接口直接連到這一公共媒體上，公共傳輸媒體就是總線。其結(jié)構(gòu)如下圖所示，任何一個站發(fā)送的信號都沿著傳輸媒體傳播，而且能被所有其他站接收。

2、總線型拓撲結(jié)構(gòu)三計算機網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)第二十一頁，共33頁。（1）總線結(jié)構(gòu)所需的電纜數(shù)量少；（2）總線結(jié)構(gòu)簡單，是無源工作，有較高可靠性；（3）易于擴充，增加或減少用戶比較方便。

總線型拓撲結(jié)構(gòu)的優(yōu)點：（1）總線的傳輸距離有限，通信范圍受到限制；（2）故障診斷和隔離較困難；

總線型拓撲結(jié)構(gòu)的缺點：三計算機網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)第二十二頁，共33頁。環(huán)形拓撲網(wǎng)絡(luò)由站點連接站點的鏈路組成一個全閉環(huán)路，其結(jié)構(gòu)如下圖所示。每個站點能夠接收從一條鏈路傳來的數(shù)據(jù)，并以同樣的速率串行地把該數(shù)據(jù)沿環(huán)送到另一端鏈路上，這種鏈路可以是單向的，也可以是雙向的，通常以單向為多見。

3、環(huán)型拓撲結(jié)構(gòu)三計算機網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)第二十三頁，共33頁。（1）電纜長度短。環(huán)型拓撲結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)所需的電纜長度與總線型拓撲結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)相似，電纜長度比較短。（2）增加或減少工作站時，僅需作簡單連接。（3）可使用光纖作傳輸媒體。光纖的傳輸速率很高，既適合環(huán)型拓撲的單方向傳輸，更適合于雙環(huán)的兩個方向傳輸。

環(huán)型拓撲結(jié)構(gòu)的優(yōu)點：三計算機網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)第二十四頁，共33頁。三計算機網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)

（1）節(jié)點的故障會引起全網(wǎng)故障。因為環(huán)上的數(shù)據(jù)傳輸要通過接在環(huán)上的每一個節(jié)點，一旦環(huán)中某一節(jié)點發(fā)生故障就會引起全網(wǎng)的故障。（2）故障檢測困難。這與總線型拓撲結(jié)構(gòu)相似，因為不是集中控制，故障檢測需在網(wǎng)上各個節(jié)點進行，因此，實施起來有困難。環(huán)型拓撲結(jié)構(gòu)的缺點：第二十五頁，共33頁。樹型拓撲結(jié)構(gòu)是從總線型拓撲演變而來的，形狀像一顆倒立的樹，頂端是根，樹根以下帶分支，每個分支再帶分支。由樹根接收各站發(fā)送來的數(shù)據(jù)，然后再廣播發(fā)送到全網(wǎng)。樹型拓撲的特點大多與總線型拓撲的特點相同，但也有其特殊之處。

4、樹型拓撲結(jié)構(gòu)三計算機網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)第二十六頁，共33頁。

（1）易于擴展。這種結(jié)構(gòu)可以延伸出很多分支和子分支，這些新節(jié)點和新分支都很容易加入網(wǎng)內(nèi)。（2）故障隔離容易。如果某一分支的節(jié)點或線路發(fā)生故障，很容易將故障分支與整個系統(tǒng)隔離開來。樹形拓撲結(jié)構(gòu)的優(yōu)點：

各個節(jié)點對根的依賴性太大，如果根發(fā)生故障，則全網(wǎng)不能正常工作。由此可見，樹形拓撲結(jié)構(gòu)的可靠性有點類似星形拓撲結(jié)構(gòu)。

樹形拓撲結(jié)構(gòu)的缺點：三計算機網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)第二十七頁，共33頁?；旌贤負涫菍⑸鲜瞿硟煞N單一拓撲結(jié)構(gòu)混合起來，取兩者的優(yōu)點構(gòu)成的拓撲結(jié)構(gòu)。常用的混合拓撲有兩種，一種是由星型拓撲和環(huán)型拓撲混合成的“星—環(huán)”式拓撲結(jié)構(gòu)；另一種則由星型拓撲和總線型拓撲混合成的“星—總”式拓撲結(jié)構(gòu)。其結(jié)構(gòu)如下圖所示。5、混合型拓撲結(jié)構(gòu)三計算機網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)“星-總”式混合型拓撲

“星-環(huán)”式混合型拓撲

第二十八頁，共33頁。（1）故障診斷和隔離較為方便。一旦網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障，只要診斷出哪個集中器有故障，將該集中器和全網(wǎng)隔離即可。（2）易于擴展。要擴展用戶時，可以加入新的集中器，也可以在每個集中器留出一些備用的可插入的站點接口。（3）安裝方便。網(wǎng)絡(luò)的主電纜只要連通這些集中器即可。這種安裝和傳統(tǒng)的電話系統(tǒng)電纜安裝很相似?；旌闲屯負浣Y(jié)構(gòu)的優(yōu)點：三計算機網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)第二十九頁，共33頁。

（1）需要選用智能型的集中器。這是為了實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)故障自動診斷和故障節(jié)點的隔離所必需的。（2）像星型拓撲結(jié)構(gòu)一樣，集中器到各個站點的電纜安裝長度會增加。

混合型拓撲結(jié)構(gòu)的缺點：三計算機網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)第三十頁，共33頁。6、網(wǎng)狀拓撲結(jié)構(gòu)網(wǎng)狀拓撲結(jié)構(gòu)中，由于節(jié)點之間有許多條路徑相連，可以為數(shù)據(jù)流的傳輸選擇最佳路由，從而避開有故障的部件或過忙的節(jié)點。但是，這種結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，成本也比較高，提供上述功能的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議也較復(fù)雜。這種拓撲結(jié)構(gòu)一般在可靠性要求高、不計較成本的場合下使用，例如，軍用網(wǎng)，其故障排除比較復(fù)雜，不適宜常用不線方案。三計算機網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)6、網(wǎng)狀拓撲第三十一頁，共33頁。拓撲的