1. 互联网采用的网络拓扑结构一般是
算机网络,是指将地理位置不同的具有独立功能的多台计算机及其外部设备,通过通信线路连接起来,在网络操作系统,网络管理软件及网络通信协议的管理和协调下,实现资源共享和信息传递的计算机系统。
简单地说,计算机网络就是通过电缆、电话线或无线通讯将两台以上的计算机互连起来的集合。
计算机网络的发展经历了面向终端的单级计算机网络、计算机网络对计算机网络和开放式标准化计算机网络三个阶段。
计算机网络通俗地讲就是由多台计算机(或其它计算机网络设备)通过传输介质和软件物理(或逻辑)连接在一起组成的。总的来说计算机网络的组成基本上包括:计算机、网络操作系统、传输介质(可以是有形的,也可以是无形的,如无线网络的传输介质就是空气)以及相应的应用软件四部分。
在定义上非常简单:网络就是一群通过一定形式连接起来的计算机。
一个网络可以由两台计算机组成,也可以拥有在同一大楼里面的上千台计算机和使用者。我们通常指这样的网络为局域网(LAN,LocalAreaNetwork),由LAN再延伸出去更大的范围,比如整个城市甚至整个国家,这样的网络我们称为广域网(WAN,WideAreaNetwork),当然您如果要再仔细划分的话,还可以有MAN(MetropolitanAreaNetwork)和CAN(CitywideAreaNetwork),这些网络都需要有专门的管理人员进行维护。
而我们最常触的Internet则是由这些无数的LAN和WAN共同组成的。Internet仅是提供了它们之间的连接,但却没有专门的人进行管理(除了维护连接和制定使用标准外),可以说Internet是最自由和最没王管的地方了。在Internet上面是没有国界种族之分的,只要连上去,在地球另一边的计算机和您室友的计算机其实没有什么两样的。
因为我们最常使用的还是LAN,(即使我们从家中连上Internet,其实也是先连上ISP的LAN),所以这里我们主要讨论的还是以LAN为主。LAN可以说是众多网络里面的最基本单位了,等您对LAN有了一定的认识,再去了解WAN和Internet就比较容易入手了,只不过需要了解更多更复杂的通讯手段而已。
Internet?Intranet?Extranet?
接触过网络的朋友,或多或少都应该听过上面几个名词吧?不过,大家可知道它们之间的分别和如何定义吗?
其实,最早出现的名词应该是Internet,然后人民将Internet的概念和技巧引入到内部的私人网络,可以是独立的一个LAN也可以是专属的WAN,于是就称为Intranet了。它们之间的最大分别是:开放性。Internet是开放的,不属于任何人,只要能连接得到您就属于其中一员,也就能获得上面开放的资源;相对而言,Intranet则是专属的、非开放的,它往往存在于于私有网络之上,只是其结构和服务方式和设计,都参考Internet的模式而已。
InternetvsIntranet
至于Extranet,算得上是针对Intranet而延伸出来的概念。既然Intranet是指内网络部而言,那么Extranet则指外部的网络了。Extranet通常是企业和Internet连接,以向公共提供服务的网络。不过,这并非是单纯根据物理或逻辑位置来定义,主要是以连接的形式和功能来区分。例如某个外部网络,如果单纯的透过网络来连接我们的Extranet或Intranet,那它只是一个毫不相关的外部个体而已;但是,如果我们用VPN或其它信任形式将对方连接起来,那么对方也可以属于Extranet或Internet的部份。
Internetvsinternet
Internet是个专业名词,特指英特网。
internet是互联网的泛指,着重于网络的互连互通,英特网就是由多个互联网连接而成。
计算机网络分类
一、计算机网络的组成及分类
计算机网络通俗地讲就是由多台计算机(或其它计算机网络设备)通过传输介质和软件物理(或逻辑)连接在一起组成的。总的来说计算机网络的组成基本上包括:计算机、网络操作系统、传输介质(可以是有形的,也可以是无形的,如无线网络的传输介质就是空气)以及相应的应用软件四部分。
要学习网络,首先就要了解目前的主要网络类型,分清哪些是我们初级学者必须掌握的,哪些是目前的主流网络类型。
虽然网络类型的划分标准各种各样,但是从地理范围划分是一种大家都认可的通用网络划分标准。按这种标准可以把各种网络类型划分为局域网、城域网、广域网和互联网四种。局域网一般来说只能是一个较小区域内,城域网是不同地区的网络互联,不过在此要说明的一点就是这里的网络划分并没有严格意义上地理范围的区分,只能是一个定性的概念。下面简要介绍这几种计算机网络。
1。?局域网(LocalAreaNetwork;LAN)
通常我们常见的“LAN”就是指局域网,这是我们最常见、应用最广的一种网络。现在局域网随着整个计算机网络技术的发展和提高得到充分的应用和普及,几乎每个单位都有自己的局域网,有的甚至家庭中都有自己的小型局域网。很明显,所谓局域网,那就是在局部地区范围内的网络,它所覆盖的地区范围较小。局域网在计算机数量配置上没有太多的限制,少的可以只有两台,多的可达几百台。一般来说在企业局域网中,工作站的数量在几十到两百台次左右。在网络所涉及的地理距离上一般来说可以是几米至10公里以内。局域网一般位于一个建筑物或一个单位内,不存在寻径问题,不包括网络层的应用。
这种网络的特点就是:连接范围窄、用户数少、配置容易、连接速率高。目前局域网最快的速率要算现今的10G以太网了。IEEE的802标准委员会定义了多种主要的LAN网:以太网(Ethernet)、令牌环网(TokenRing)、光纤分布式接口网络(FDDI)、异步传输模式网(ATM)以及最新的无线局域网(WLAN)。这些都将在后面详细介绍。
2。?城域网(MetropolitanAreaNetwork;MAN)
这种网络一般来说是在一个城市,但不在同一地理小区范围内的计算机互联。这种网络的连接距离可以在10 ̄100公里,它采用的是IEEE802.6标准。MAN与LAN相比扩展的距离更长,连接的计算机数量更多,在地理范围上可以说是LAN网络的延伸。在一个大型城市或都市地区,一个MAN网络通常连接着多个LAN网。如连接政府机构的LAN、医院的LAN、电信的LAN、公司企业的LAN等等。由于光纤连接的引入,使MAN中高速的LAN互连成为可能。
城域网多采用ATM技术做骨干网。ATM是一个用于数据、语音、视频以及多媒体应用程序的高速网络传输方法。ATM包括一个接口和一个协议,该协议能够在一个常规的传输信道上,在比特率不变及变化的通信量之间进行切换。ATM也包括硬件、软件以及与ATM协议标准一致的介质。ATM提供一个可伸缩的主干基础设施,以便能够适应不同规模、速度以及寻址技术的网络。ATM的最大缺点就是成本太高,所以一般在政府城域网中应用,如邮政、银行、医院等。
3。广域网(WideAreaNetwork;WAN)
这种网络也称为远程网,所覆盖的范围比城域网(MAN)更广,它一般是在不同城市之间的LAN或者MAN网络互联,地理范围可从几百公里到几千公里。因为距离较远,信息衰减比较严重,所以这种网络一般是要租用专线,通过IMP(接口信息处理)协议和线路连接起来,构成网状结构,解决循径问题。这种城域网因为所连接的用户多,总出口带宽有限,所以用户的终端连接速率一般较低,通常为9.6Kbps ̄45Mbps如:邮电部的CHINANET,CHINAPAC,和CHINADDN网。
4.互联网(Internet)
互联网又因其英文单词“Internet”的谐音,又称为“英特网”。在互联网应用如此发展的今天,它已是我们每天都要打交道的一种网络,无论从地理范围,还是从网络规模来讲它都是最大的一种网络,就是我们常说的“Web”、“WWW”和“万维网”等多种叫法。从地理范围来说,它可以是全球计算机的互联,这种网络的最大的特点就是不定性,整个网络的计算机每时每刻随着人们网络的接入在不变的变化。当您连在互联网上的时候,您的计算机可以算是互联网的一部分,但一旦当您断开互联网的连接时,您的计算机就不属于互联网了。但它的优点也是非常明显的,就是信息量大,传播广,无论你身处何地,只要联上互联网你就可以对任何可以联网用户发出你的信函和广告。因为这种网络的复杂性,所以这种网络实现的技术也是非常复杂的,这一点我们可以通过后面要讲的几种互联网接入设备详细地了解到。
上面讲了网络的几种分类,其实在现实生活中我们真正遇得最多的还要算是局域网,因为它可大可小,无论在单位还是在家庭实现起来都比较容易,应用也是最广泛的一种网络,所以在下面我们有必要对局域网及局域网中的接入设备作一个进一步的认识。
二、局域网的分类
虽然目前我们所能看到的局域网主要是以双绞线为代表传输介质的以太网,那只不过是我们所看到都基本上是企、事业单位的局域网,在网络发展的早期或在其它各行各业中,因其行业特点所采用的局域网也不一定都是以太网,目前在局域网中常见的有:以太网(Ethernet)、令牌网(TokenRing)、FDDI网、异步传输模式网(ATM)等几类,下面分别作一些简要介绍。
1。以太网(EtherNet)
以太网最早是由Xerox(施乐)公司创建的,在1980年由DEC、Intel和Xerox三家公司联合开发为一个标准。以太网是应用最为广泛的局域网,包括标准以太网(10Mbps)、快速以太网(100Mbps)、千兆以太网(1000Mbps)和10G以太网,它们都符合IEEE802.3系列标准规范。
(1)标准以太网
最开始以太网只有10Mbps的吞吐量,它所使用的是CSMA/CD(带有冲突检测的载波侦听多路访问)的访问控制方法,通常把这种最早期的10Mbps以太网称之为标准以太网。以太网主要有两种传输介质,那就是双绞线和同轴电缆。所有的以太网都遵循IEEE802.3标准,下面列出是IEEE802.3的一些以太网络标准,在这些标准中前面的数字表示传输速度,单位是“Mbps”,最后的一个数字表示单段网线长度(基准单位是100m),Base表示“基带”的意思,Broad代表“带宽”。
·10Base-5使用粗同轴电缆,最大网段长度为500m,基带传输方法;
·10Base-2使用细同轴电缆,最大网段长度为185m,基带传输方法;
·10Base-T使用双绞线电缆,最大网段长度为100m;
·1Base-5使用双绞线电缆,最大网段长度为500m,传输速度为1Mbps;
·10Broad-36使用同轴电缆(RG-59/UCATV),最大网段长度为3600m,是一种宽带传输方式;
·10Base-F使用光纤传输介质,传输速率为10Mbps;
(2)快速以太网(FastEthernet)
随着网络的发展,传统标准的以太网技术已难以满足日益增长的网络数据流量速度需求。在1993年10月以前,对于要求10Mbps以上数据流量的LAN应用,只有光纤分布式数据接口(FDDI)可供选择,但它是一种价格非常昂贵的、基于100Mpbs光缆的LAN。1993年10月,GrandJunction公司推出了世界上第一台快速以太网集线器FastSwitch10/100和网络接口卡FastNIC100,快速以太网技术正式得以应用。随后Intel、SynOptics、3COM、BayNetworks等公司亦相继推出自己的快速以太网装置。与此同时,IEEE802工程组亦对100Mbps以太网的各种标准,如100BASE-TX、100BASE-T4、MII、中继器、全双工等标准进行了研究。1995年3月IEEE宣布了IEEE802.3u100BASE-T快速以太网标准(FastEthernet),就这样开始了快速以太网的时代。
快速以太网与原来在100Mbps带宽下工作的FDDI相比它具有许多的优点,最主要体现在快速以太网技术可以有效的保障用户在布线基础实施上的投资,它支持3、4、5类双绞线以及光纤的连接,能有效的利用现有的设施。
快速以太网的不足其实也是以太网技术的不足,那就是快速以太网仍是基于载波侦听多路访问和冲突检测(CSMA/CD)技术,当网络负载较重时,会造成效率的降低,当然这可以使用交换技术来弥补。
100Mbps快速以太网标准又分为:100BASE-TX、100BASE-FX、100BASE-T4三个子类。
·100BASE-TX:是一种使用5类数据级无屏蔽双绞线或屏蔽双绞线的快速以太网技术。它使用两对双绞线,一对用于发送,一对用于接收数据。在传输中使用4B/5B编码方式,信号频率为125MHz。符合EIA586的5类布线标准和IBM的SPT1类布线标准。使用同10BASE-T相同的RJ-45连接器。它的最大网段长度为100米。它支持全双工的数据传输。
·100BASE-FX:是一种使用光缆的快速以太网技术,可使用单模和多模光纤(62.5和125um)多模光纤连接的最大距离为550米。单模光纤连接的最大距离为3000米。在传输中使用4B/5B编码方式,信号频率为125MHz。它使用MIC/FDDI连接器、ST连接器或SC连接器。它的最大网段长度为150m、412m、2000m或更长至10公里,这与所使用的光纤类型和工作模式有关,它支持全双工的数据传输。100BASE-FX特别适合于有电气干扰的环境、较大距离连接、或高保密环境等情况下的适用。
·100BASE-T4:是一种可使用3、4、5类无屏蔽双绞线或屏蔽双绞线的快速以太网技术。它使用4对双绞线,3对用于传送数据,1对用于检测冲突信号。在传输中使用8B/6T编码方式,信号频率为25MHz,符合EIA586结构化布线标准。它使用与10BASE-T相同的RJ-45连接器,最大网段长度为100米。
(3)千兆以太网(GBEthernet)
随着以太网技术的深入应用和发展,企业用户对网络连接速度的要求越来越高,1995年11月,IEEE802.3工作组委任了一个高速研究组(HigherSpeedStudyGroup),研究将快速以太网速度增至更高。该研究组研究了将快速以太网速度增至1000Mbps的可行性和方法。1996年6月,IEEE标准委员会批准了千兆位以太网方案授权申请(GigabitEthernetProjectAuthorizationRequest)。随后IEEE802.3工作组成立了802.3z工作委员会。IEEE802.3z委员会的目的是建立千兆位以太网标准:包括在1000Mbps通信速率的情况下的全双工和半双工操作、802.3以太网帧格式、载波侦听多路访问和冲突检测(CSMA/CD)技术、在一个冲突域中支持一个中继器(Repeater)、10BASE-T和100BASE-T向下兼容技术千兆位以太网具有以太网的易移植、易管理特性。千兆以太网在处理新应用和新数据类型方面具有灵活性,它是在赢得了巨大成功的10Mbps和100MbpsIEEE802.3以太网标准的基础上的延伸,提供了1000Mbps的数据带宽。这使得千兆位以太网成为高速、宽带网络应用的战略性选择。
1000Mbps千兆以太网目前主要有以下三种技术版本:1000BASE-SX,-LX和-CX版本。1000BASE-SX系列采用低成本短波的CD(compactdisc,光盘激光器)或者VCSEL(VerticalCavitySurfaceEmittingLaser,垂直腔体表面发光激光器)发送器;而1000BASE-LX系列则使用相对昂贵的长波激光器;1000BASE-CX系列则打算在配线间使用短跳线电缆把高性能服务器和高速外围设备连接起来。
(4)10G以太网
现在10Gbps的以太网标准已经由IEEE802.3工作组于2000年正式制定,10G以太网仍使用与以往10Mbps和100Mbps以太网相同的形式,它允许直接升级到高速网络。同样使用IEEE802.3标准的帧格式、全双工业务和流量控制方式。在半双工方式下,10G以太网使用基本的CSMA/CD访问方式来解决共享介质的冲突问题。此外,10G以太网使用由IEEE802.3小组定义了和以太网相同的管理对象。总之,10G以太网仍然是以太网,只不过更快。但由于10G以太网技术的复杂性及原来传输介质的兼容性问题(目前只能在光纤上传输,与原来企业常用的双绞线不兼容了),还有这类设备造价太高(一般为2 ̄9万美元),所以这类以太网技术目前还处于研发的初级阶段,还没有得到实质应用。
2。令牌环网
令牌环网是IBM公司于70年代发展的,现在这种网络比较少见。在老式的令牌环网中,数据传输速度为4Mbps或16Mbps,新型的快速令牌环网速度可达100Mbps。令牌环网的传输方法在物理上采用了星形拓扑结构,但逻辑上仍是环形拓扑结构。结点间采用多站访问部件(MultistationAccessUnit,MAU)连接在一起。MAU是一种专业化集线器,它是用来围绕工作站计算机的环路进行传输。由于数据包看起来像在环中传输,所以在工作站和MAU中没有终结器。
在这种网络中,有一种专门的帧称为“令牌”,在环路上持续地传输来确定一个结点何时可以发送包。令牌为24位长,有3个8位的域,分别是首定界符(StartDelimiter,SD)、访问控制(AccessControl,AC)和终定界符(EndDelimiter,ED)。首定界符是一种与众不同的信号模式,作为一种非数据信号表现出来,用途是防止它被解释成其它东西。这种独特的8位组合只能被识别为帧首标识符(SOF)。由于目前以太网技术发展迅速,令牌网存在固有缺点,令牌在整个计算机局域网已不多见,原来提供令牌网设备的厂商多数也退出了市场,所以在目前局域网市场中令牌网可以说是“昨日黄花”了。
3。FDDI网(FiberDistributedDataInterface)
FDDI的英文全称为“FiberDistributedDataInterface”,中文名为“光纤分布式数据接口”,它是于80年代中期发展起来一项局域网技术,它提供的高速数据通信能力要高于当时的以太网(10Mbps)和令牌网(4或16Mbps)的能力。FDDI标准由ANSIX3T9.5标准委员会制订,为繁忙网络上的高容量输入输出提供了一种访问方法。FDDI技术同IBM的Tokenring技术相似,并具有LAN和Tokenring所缺乏的管理、控制和可靠性措施,FDDI支持长达2KM的多模光纤。FDDI网络的主要缺点是价格同前面所介绍的“快速以太网”相比贵许多,且因为它只支持光缆和5类电缆,所以使用环境受到限制、从以太网升级更是面临大量移植问题。
当数据以100Mbps的速度输入输出时,在当时FDDI与10Mbps的以太网和令牌环网相比性能有相当大的改进。但是随着快速以太网和千兆以太网技术的发展,用FDDI的人就越来越少了。因为FDDI使用的通信介质是光纤,这一点它比快速以太网及现在的100Mbps令牌网传输介质要贵许多,然而FDDI最常见的应用只是提供对网络服务器的快速访问,所以在目前FDDI技术并没有得到充分的认可和广泛的应用。
FDDI的访问方法与令牌环网的访问方法类似,在网络通信中均采用“令牌”传递。它与标准的令牌环又有所不同,主要在于FDDI使用定时的令牌访问方法。FDDI令牌沿网络环路从一个结点向另一个结点移动,如果某结点不需要传输数据,FDDI将获取令牌并将其发送到下一个结点中。如果处理令牌的结点需要传输,那么在指定的称为“目标令牌循环时间”(TargetTokenRotationTime,TTRT)的时间内,它可以按照用户的需求来发送尽可能多的帧。因为FDDI采用的是定时的令牌方法,所以在给定时间中,来自多个结点的多个帧可能都在网络上,以为用户提供高容量的通信。
FDDI可以发送两种类型的包:同步的和异步的。同步通信用于要求连续进行且对时间敏感的传输(如音频、视频和多媒体通信);异步通信用于不要求连续脉冲串的普通的数据传输。在给定的网络中,TTRT等于某结点同步传输需要的总时间加上最大的帧在网络上沿环路进行传输的时间。FDDI使用两条环路,所以当其中一条出现故障时,数据可以从另一条环路上到达目的地。连接到FDDI的结点主要有两类,即A类和B类。A类结点与两个环路都有连接,由网络设备如集线器等组成,并具备重新配置环路结构以在网络崩溃时使用单个环路的能力;B类结点通过A类结点的设备连接在FDDI网络上,B类结点包括服务器或工作站等。
4。ATM网
ATM的英文全称为“asynchronoustransfermode”,中文名为“异步传输模式”,它的开发始于70年代后期。ATM是一种较新型的单元交换技术,同以太网、令牌环网、FDDI网络等使用可变长度包技术不同,ATM使用53字节固定长度的单元进行交换。它是一种交换技术,它没有共享介质或包传递带来的延时,非常适合音频和视频数据的传输。ATM主要具有以下优点:
(1)?ATM使用相同的数据单元,可实现广域网和局域网的无缝连接。
(2)?ATM支持VLAN(虚拟局域岗)功能,可以对网络进行灵活的管理和配置。
(3)?ATM具有不同的速率,分别为25、51、155、622Mbps,从而为不同的应用提供不同的速率。
ATM是采用“信元交换”来替代“包交换”进行实验,发现信元交换的速度是非常快的。信元交换将一个简短的指示器称为虚拟通道标识符,并将其放在TDM时间片的开始。这使得设备能够将它的比特流异步地放在一个ATM通信通道上,使得通信变得能够预知且持续的,这样就为时间敏感的通信提供了一个预QoS,这种方式主要用在视频和音频上。通信可以预知的另一个原因是ATM采用的是固定的信元尺寸。ATM通道是虚拟的电路,并且MAN传输速度能够达到10Gbps。
5。无线局域网(WirelessLocalAreaNetwork;WLAN)
无线局域网是目前最新,也是最为热门的一种局域网,特别是自Intel今年3月份推出首款自带无线网络模块的迅驰笔记本处理器以来。无线局域网与传统的局域网主要不同之处就是传输介质不同,传统局域网都是通过有形的传输介质进行连接的,如同轴电缆、双绞线和光纤等,而无线局域网则是采用空气作为传输介质的。正因为它摆脱了有形传输介质的束缚,所以这种局域网的最大特点就是自由,只要在网络的覆盖范围内,可以在任何一个地方与服务器及其它工作站连接,而不需要重新铺设电缆。这一特点非常适合那些移动办公一簇,有时在机场、宾馆、酒店等(通常把这些地方称为“热点”),只要无线网络能够覆盖到,它都可以随时随地连接上无线网络,甚至Internet。
无线局域网所采用的是802.11系列标准,它也是由IEEE802标准委员会制定的。目前这一繁育列标准主要有4个标准,分别为:802.11b、802.11a、802.11g和802.11z,前三个标准都是针对传输速度地热异常进行的改进,最开始推出的是802.11b,它的传输速度为11MB/s,因为它的连接速度比较低,随后推出了802.11a标准,它的连接速度可达54MB/s。但由于两者不互相兼容,致使一些早已购买802.11b标准的无线网络设备在新的802.11a网络中不能用,所以在今年前些时候正式推出了兼容802.11b与802.11a两种标准的802.11g,这样原有的802.11b和802.11a两种标准的设备都可以在同一网络中使用。802.11z是一种专门为了加强无线局域网安全的标准。因为无线局域网的“无线”特点,致使任何进入此网络覆盖区的用户都可以轻松以临时用户身份进入网络,给网络带来了极大的不安全因素,为此802.11z标准专门就无线网络的安全性方面作了明确规定,加强了用户身份论证制度,并对传输的数据进行加密。
2. 拓扑结构是将网络可分为哪些基本结构
计算机网络是由网络硬件系统和网络软件系统构成的。从拓扑结构来看,计算机网络是由一些网络节点和连接这些网络节点的通信链路构成,从逻辑功能上看,计算机网络则是由资源子网和通信子网组成的。
访问节点:又称端节点,是指拥有计算机资源的用户设备,主要起信源和信宿作用,常见的访问节点有用户主机和终端。
3. 网络最常用的拓扑结构是
最基本的网络拓扑结构有:环形拓扑、星行拓扑、总线拓扑三个。拓扑这个名词是从几何学中借用来的。网络拓扑是网络形状,或者是网络在物理上的连通性。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。拓扑图给出网络服务器、工作站的网络配置和相互间的连接。网络的拓扑结构有很多种,主要有星型结构、环型结构、总线结构、分布式结构、树型结构、网状结构、蜂窝状结构等。参考资料
4. 最常用的网络拓扑结构是
拓扑结构是星型,环型,总线型
5. 网络拓扑结构是指网络上
网络拓扑结构是指用于连接网络设备的物理线缆铺设的几何形状,常用于表示网络形状。其实网络的拓扑结构就是计算机与网络终端的连接结构。是指网络节点和节点间相互连接形成的结构关系,不同的通信网络需要采用不同的网络拓扑结构,而拓扑结构又决定了整个网络的特性。
网络的拓扑结构有很多种,主要有星型结构、环型结构、总线结构、分布式结构、树型结构、网状结构、蜂窝状结构等。
常用的计算机网络拓扑结构有五种:
1、总线型拓扑结构,总线型网络结构是指所以设备共用一条物理传输线路,都通过相应的硬件接口连接,在一根传输线路是,这根线路被称为总线。传递方式是指总是从发送信息的结点开始,向两端扩散该传输方式又称 “广播式网络”。
2、星行拓扑结构,有一个唯一的中心结点,每个外围结点都通过一条点对点的链路直接与
中心结点连接,各外围结点间不能直接通信,所以数据需要经过中心结点。
3、环形拓扑结构,由网络中若干结点,通过环接口连在一条首尾,相连形成的闭合环的通信链路上,这种结构使用公共传输,电缆组成环形连接。
4、树状拓扑结构,树状拓扑结构可以看作是星形结构的扩展,是一种分层结构,具有根结点和各分支结点,比星状结构更为负责,数据在传输的过程中需要经过多条链路,时延较大,所以根结点和分支结点,都具有转发功能。
5、网状拓扑结构,网状拓扑结构是一种不规则的结构。该结构由分布在不同地点、各自独立的结点链路连接而成,每一个结点至少有一条链路,与其他结点相连,两个结点之间的通信链路不止一条,需进行路由选择。
6. 按照网络的拓扑结构,网络可以划分为
星型拓扑
星形拓扑是由中央节点和通过点到点通信链路接到中央节点的各个站点组成。中央节点执行集中式通信控制策略,因此中央节点相当复杂,而各个站点的通信处理负担都很小。星形网采用的交换方式有电路交换和报文交换,尤以电路交换更为普遍。这种结构一旦建立了通道连接,就可以无延迟地在连通的两个站点之间传送数据。目前流行的专用交换机PBX (Private Branch exchange)就是星形拓扑结构的典型实例。
星型拓扑结构的优点
(1)结构简单,连接方便,管理和维护都相对容易,而且扩展性强。
(2)网络延迟时间较小,传输误差低。
(3)在同一网段内支持多种传输介质,除非中央节点故障,否则网络不会轻易瘫痪。
(4)每个节点直接连到中央节点,故障容易检测和隔离,可以很方便地排除有故障的节点。
因此,星型网络拓扑结构是目前应用最广泛的一种网络拓扑结构。
星型拓扑结构的缺点
(1)安装和维护的费用较高
(2)共享资源的能力较差
(3)一条通信线路只被该线路上的中央节点和边缘节点使用,通信线路利用率不高
(4)对中央节点要求相当高,一旦中央节点出现故障,则整个网络将瘫痪。
星形拓扑结构广泛应用于网络的智能集中于中央节点的场合。从目前的趋势看,计算机的发展已从集中的主机系统发展到大量功能很强的微型机和工作站,在这种形势下,传统的星形拓扑的使用会有所减少。
星型结构是最古老的一种连接方式,大家每天都使用的电话属于这种结构。一般网络环境都被设计成星型拓扑结构。星型网是广泛而又首选使用的网络拓扑设计之一。
星型结构是指各工作站以星型方式连接成网。网络有中央节点,其他节点(工作站、服务器)都与中央节点直接相连,这种结构以中央节点为中心,因此又称为集中式网络。
星型拓扑结构便于集中控制,因为端用户之间的通信必须经过中心站。由于这一特点,也带来了易于维护和安全等优点。端用户设备因为故障而停机时也不会影响其它端用户间的通信。同时星型拓扑结构的网络延迟时间较小,系统的可靠性较高。
在星型拓扑结构中,网络中的各节点通过点到点的方式连接到一个中央节点(又称中央转接站,一般是集线器或交换机)上,由该中央节点向目的节点传送信息。中央节点执行集中式通信控制策略,因此中央节点相当复杂,负担比各节点重得多。在星型网中任何两个节点要进行通信都必须经过中央节点控制。
现有的数据处理和声音通信的信息网大多采用星型网,流行的专用小交换机PBX(Private Branch Exchange),即电话交换机就是星型网拓扑结构的典型实例。它在一个单位内为综合语音和数据工作站交换信息提供信道,还可以提供语音信箱和电话会议等业务,是局域网的一个重要分支。
在星型网中任何两个节点要进行通信都必须经过中央节点控制。因此,中央节点的主要功能有三项:当要求通信的站点发出通信请求后,控制器要检查中央转接站是否有空闲的通路,被叫设备是否空闲,从而决定是否能建立双方的物理连接;在两台设备通信过程中要维持这一通路;当通信完成或者不成功要求拆线时,中央转接站应能拆除上述通道。
由于中央节点要与多机连接,线路较多,为便于集中连线,目前多采用交换设备(交换机)的硬件作为中央节点。[1]
集中式结构便于集中控制。同时它的网络延迟时间较小,传输误差较低。但这种结构非常不利的是,中心系统必须具有极高的可靠性,因为中心系统一旦损坏,整个系统便趋于瘫痪。对此中心系统通常采用双机热备份,以提高系统的可靠性。
总线拓扑
总线拓扑
总线拓扑结构采用一个信道作为传输媒体,所有站点都通过相应的硬件接口直接连到这一公共传输媒体上,该公共传输媒体即称为总线。任何一个站发送的信号都沿着传输媒体传播,而且能被所有其它站所接收。
因为所有站点共享一条公用的传输信道,所以一次只能由一个设备传输信号。通常采用分布式控制策略来确定哪个站点可以发送o发送时,发送站将报文分成分组,然后逐个依次发送这些分组,有时还要与其它站来的分组交替地在媒体上传输。当分组经过各站时,其中的目的站会识别到分组所携带的目的地址,然后复制下这些分组的内容。
总线拓扑结构的优点
(1)总线结构所需要的电缆数量少,线缆长度短,易于布线和维护。
(2)总线结构简单,又是元源工作,有较高的可靠性。传输速率高,可达1~100Mbps。
(3)易于扩充,增加或减少用户比较方便,结构简单,组网容易,网络扩展方便
(4)多个节点共用一条传输信道,信道利用率高。
总线拓扑的缺点
(1)总线的传输距离有限,通信范围受到限制。
(2)故障诊断和隔离较困难。
(3)分布式协议不能保证信息的及时传送,不具有实时功能。站点必须是智能的,要有媒体访问控制功能,从而增加了站点的硬件和软件开销。
总线型
总线上传输信息通常多以基带形式串行传递,每个结点上的网络接口板硬件均具有收、发功能,接收器负责接收总线上的串行信息并转换成并行信息送到PC工作站;发送器是将并行信息转换成串行信息后广播发送到总线上,总线上发送信息的目的地址与某结点的接口地址相符合时,该结点的接收器便接收信息。由于各个结点之间通过电缆直接连接,所以总线型拓扑结构中所需要的电缆长度是最小的,但总线只有一定的负载能力,因此总线长度又有一定限制,一条总线只能连接一定数量的结点。
因为所有的结点共享一条公用的传输链路,所以一次只能由一个设备传输。需要某种形式的访问控制策略、来决定下一次哪一个站可以发送。通常采取分布式控制策略。发送时,发送站将报文分成分组;然后一次一个地依次发送这些分组。有时要与其它站来的分组交替地在介质上传输。当分组经过各站时,目的站将识别分组的地址,然后拷贝下这些分组的内容。这种拓扑结构减轻了网络通信处理的负担,它仅仅是一个无源的传输介质,而通信处理分布在各站点进行。
在总线两端连接有端结器(或终端匹配器),主要与总线进行阻抗匹配,最大限度吸收传送端部的能量,避免信号反射回总线产生不必要的干扰。
总线结构是使用同一媒体或电缆连接所有端用户的一种方式,也就是说,连接端用户的物理媒体由所有设备共享,各工作站地位平等,无中央结点控制,公用总线上的信息多以基带形式串行传递,其传递方向总是从发送信息的结点开始向两端扩散,如同广播电台发射的信息一样,因此又称广播式计算机网络。各结点在接受信息时都进行地址检查,看是否与自己的工作站地址相符,相符则接收网上的信息。
使用这种结构必须解决的一个问题是确保端用户使用媒体发送数据时不能出现冲突。在点到点链路配置时,这是相当简单的。如果这条链路是半双工操作,只需使用很简单的机制便可保证两个端用户轮流工作。在一点到多点方式中,对线路的访问依靠控制端的探询来确定。然而,在LAN环境下,由于所有数据站都是平等的,不能采取上述机制。对此,研究了一种在总线共享型网络使用的媒体访问方法:带有碰撞检测的载波侦听多路访问,英文缩写成CSMA/CD。
这种结构具有费用低、数据端用户入网灵活、站点或某个端用户失效不影响其它站点或端用户通信的优点。缺点是一次仅能一个端用户发送数据,其它端用户必须等待到获得发送权;媒体访问获取机制较复杂;维护难,分支结点故障查找难。尽管有上述一些缺点,但由于布线要求简单,扩充容易,端用户失效、增删不影响全网工作,所以是LAN技术中使用最普遍的一种。
分布式
分布式结构的网络是将分布在不同地点的计算机通过线路互连起来的一种网络形式。分布式结构的网络具有如下特点:由于采用分散控制,即使整个网络中的某个局部出现故障,也
不会影响全网的操作,因而具有很高的可靠性;网中的路径选择最短路径算法,故网上延迟时间少,传输速率高,但控制复杂;各个结点间均可以直接建立数据链路,信息流程最短;便于全网范围内的资源共享。缺点为连接线路用电缆长,造价高;网络管理软件复杂;报文分组交换、路径选择、流向控制复杂;在一般局域网中不采用这种结构。
环形拓扑
环形拓扑
在环形拓扑中各节点通过环路接口连在一条首尾相连的闭合环形通信线路中,环路上任何节点均可以请求发送信息。请求一旦被批准,便可以向环路发送信息。环形网中的数据可以是单向也可是双向传输。由于环线公用,一个节点发出的信息必须穿越环中所有的环路接口,信息流中目的地址与环上某节点地址相符时,信息被该节点的环路接口所接收,而后信息继续流向下一环路接口,一直流回到发送该信息的环路接口节点为止。
环形拓扑的优点
(1)电缆长度短。环形拓扑网络所需的电缆长度和总线拓扑网络相似,但比星形拓扑网络要短得多。
(2)增加或减少工作站时,仅需简单的连接操作。
(3)可使用光纤。光纤的传输速率很高,十分适合于环形拓扑的单方向传输。
环形拓扑的缺点
(1)节点的故障会引起全网故障。这是因为环上的数据传输要通过接在环上的每一个节点,一旦环中某一节点发生故障就会引起全网的故障。
(2)故障检测困难。这与总线拓扑相似,因为不是集中控制,故障检测需在网上各个节点进行,因此就不很容易。
(3)环形拓扑结构的媒体访问控制协议都采用令牌传递的方式,在负载很轻时,信道利用率相对来说就比较低。
环型结构在LAN中使用较多。这种结构中的传输媒体从一个端用户到另一个端用户,直到将所有的端用户连成环型。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。这种结构显而易见消除了端用户通信时对中心系统的依赖性。
环行结构的特点是:每个端用户都与两个相临的端用户相连,因而存在着点到点链路,但总是以单向方式操作,于是便有上游端用户和下游端用户之称;信息流在网中是沿着固定方向流动的,两个节点仅有一条道路,故简化了路径选择的控制;环路上各节点都是自举控制,故控制软件简单;由于信息源在环路中是串行地穿过各个节点,当环中节点过多时,势必影响信息传输速率,使网络的响应时间延长;环路是封闭的,不便于扩充;可靠性低,一个节点故障,将会造成全网瘫痪;维护难,对分支节点故障定位较难。[1]
令牌环传递是环形网络上传送数据的一种方法。令牌传递过程中,一个3字节的称为令牌的数据包绕这环从一个节点发送到另一个节点。如果环上的一台计算机需要发送信息,它将截取令牌数据包,加入控制和数据信息以及目标节点的地址,将令牌转变成一个数据帧;然后该计算机将该令牌继续传递到下一个节点。被转变的令牌,就以帧的形式绕着网络循环直到它到达预期的目标节点。目标节点接收该令牌并向发起节点返回一个验证消息。在发送节点接受到应答后,它将释放出一个新的空闲令牌并沿着环发送它。这种方法确保在任一给定时间仅仅只有一个工作站在发送数据。
一个简单环形拓扑结构的缺点是单个发生故障的工作站可能使整个网络瘫痪。除此之外,如同在一个总线拓扑结构中,参与令牌传递的工作站越多,响应时间也就越长。因此,单纯的环形拓扑结构非常不灵活或不易于扩展。
当前的局域网几乎不使用单纯的环形拓扑结构。而环形拓扑结构的一种改变形式,也称为星形环拓扑结构流行于某些类型的网络中。
树形拓扑
树形拓扑
树形拓扑可以认为是多级星形结构组成的,只不过这种多级星形结构自上而下呈三角形分布的,就像一颗树一样,最顶端的枝叶少些,中间的多些,而最下面的枝叶最多。树的最下端相当于网络中的边缘层,树的中间部分相当于网络中的汇聚层,而树的顶端则相当于网络中的核心层。它采用分级的集中控制方式,其传输介质可有多条分支,但不形成闭合回路,每条通信线路都必须支持双向传输。
树形拓扑的优点
(1)易于扩展。这种结构可以延伸出很多分支和子分支,这些新节点和新分支都能容易地加入网内。
(2)故障隔离较容易。如果某一分支的节点或线路发生故障,很容易将故障分支与整个系统隔离开来。
树形拓扑的缺点
各个节点对根的依赖性太大,如果根发生故障,则全网不能正常工作。从这一点来看,树形拓扑结构的可靠性有点类似于星形拓扑结构。
树型结构是分级的集中控制式网络,与星型相比,它的通信线路总长度短,成本较低,节点易于扩充,寻找路径比较方便,但除了叶节点及其相连的线路外,任一节点或其相连的线路故障都会使系统受到影响。
混合形拓扑
混合型结构
混合形拓扑是将两种单一拓扑结
7. 目前,互联网的拓扑结构是
以太网是局域网的一种类型,除此之外,还有令牌环网、FDDI、ATM、WLAN等局域网类型。它规定了局域网的网络拓扑结构,访问控制方式,传输速率等。
互联网即INTERNET,它是包括了局域网的一个全球性互联网络。它以TCP/IP协议簇作为通信方式,体系结构分为4层:应用层,传输层,网络层,网络接口层。
通常来说,以太网是工作在网络接口层的一种小型网络,而互联网是将各种不同的小型网络连接起来的一个超大型网络。
8. 互联网采用的网络拓扑结构一般是什么
拓扑学是几何学的一个分支,从图论演变过来,是研究与大小、形状无关的点、线、面构成的图形特征的方法。
计算机网络拓扑是将构成网络的节点和连接节点的线路抽象成点和线,用几何关系表示网络结构,从而反映出网络中各实体的结构关系。
常见的网络拓扑结构主要有总线型、星型、环型、树型和网状型。
总线型拓扑结构
网络中各个节点由一根总线相连,数据在总线上由一个节点传向另一个节点。
优点:节点的加入和退出都很方便,可靠性高,而且结构简单,成本低,因此这种结构是局域网普遍采用的形式。
缺点:故障检测比较困难。
星型拓扑结构
星型拓扑结构是最早的通用网络拓扑结构形式,在星型拓扑中,每个节点与中心点连接,中心节点控制全网的通信,任何两个节点之间的通信都要通过中心节点。因此,要求中心节点有很好的可靠性。
优点:星型拓扑结构简单,易于实现和管理。
缺点:由于其集中控制方式的结构,一旦中心节点出现故障,就会造成全网的瘫痪,可靠性较差。
环型拓扑结构
各个节点通过中继器连接到一个闭合的环路上,环中的数据沿着一个方向传输,由目的节点接收。
优点:环型拓扑结构简单、成本低,是用于数据不需要在中心节点上处理而主要在各自节点上进行处理的情况。
缺点:环中任意一个节点的故障都可能造成网络瘫痪,成为环型网络可靠性的瓶颈。
树型拓扑结构
节点按层次进行连接,像树一样,有分支、根节点、叶子节点等,信息交换主要在上、下节点之间进行,树型拓扑可以看作是星型拓扑的一种扩展,主要适用于汇集信息的应用要求。
有点:易于扩展和故障隔离。
缺点:对根节点依赖性太大。
网状型拓扑结构
网状型拓扑结构没有上述四种那么明显的规则,所以又成为无规则型。节点与节点之间的连接是任意的,没有规律。
目前实际存在和使用的广域网基本上都是采用网状型拓扑结构。
优点:系统可靠性高。
缺点:由于结构复杂,就必须采用路由协议、流量控制等方法。
9. 网络的互联模式称为网络的拓扑结构
网络拓扑结构就是指用传输媒体把计算机等各种设备互相连接起来的物理布局,是指互连过程中构成的几何形状,它能表示出网络服务器、工作站的网络配置和互相之间的连接。网络拓扑结构可按形状分类,分别有:星型、环型、总线型、树型、总线/星型和网状型拓扑结构。
星型拓扑结构将各个节点与中心节点连接,呈现出放射状排列,通过中心节点对全网的通信进行控制。总线型计算机网络拓扑结构主要是通过一条高速主干电缆对周围节点进行连接。环型计算机网络拓扑结构可以对节点收尾的信息进行循环,形成闭合的环型线路,提高单项传输的完整性。
树型计算机网络拓扑结构可以保证两节点之间的无回路传输,保证计算机网络拓扑结构扩充的方便性。网状型计算机网络拓扑结构将节点之间的线路进行网状连接,有效提高了线路之间信息传递的可靠性。
计算机网络的拓扑结构分析是指从逻辑上抽象出网上计算机、网络设备以及传输媒介所构成的线与节点间的关系加以研究的一种研究方式。在进行计算机网络拓扑结构设计的过程中,通过对网络节点进行有效控制,对节点与线的连接形式进行有效选取,已经成为合理计算机网络拓扑结构构建的关键。设计人员对计算机网络拓扑结构进行有效选择,可以在很大程度上促进当前网络体系的运行效果,从根本上改善技术性能的可靠性、安全性。
随着计算机网络的发展,人们发现计算机网络拓扑结构存在着节点度的幂律分布特点。节点度的幂律分布特点促使了网络拓扑模型的巨大转变。越来越多的模型构建都是从幂律规律中的优先连接和优先生长的特点入手,让那些比较符合计算机拓扑性质的模型根据其中一些简单的演化规则自动地产生、生长和连接。通过这种优先连接和优先生长的规律不断地加入新节点。正是网络拓扑结构的这些特点,使得网络的发展变得越来越复杂,其性能越来越可靠,从而也促使了许多网络拓扑连接规则的出现,即网络拓扑结构形成机制的构建。