基于总线型结构设计的网络设计方法-乐题库

什么是拓扑？

首先，让我们解释一下拓扑的含义。所谓“拓扑”，就是将实体抽象成与其大小和形状无关的“点”，将连接实体的线抽象成“线”，然后用图形的形式表示出来。这些点和线之间的关系，其目的是研究这些点和线之间的连接关系。表示点和线之间关系的图称为拓扑图。拓扑和几何属于两个不同的数学概念。在几何学中，

我们要考察的是点和线之间的位置关系，或者说几何结构强调点和线的形状和大小。例如梯形、正方形、平行四边形和圆形属于不同的几何结构，但从拓扑结构来看，由于点和线之间的连接关系相同，它们具有相同的拓扑结构，即环结构。也就是说，不同的几何形状可能具有相同的拓扑结构。

同样，在计算机网络中，我们将计算机、终端、通信处理器等设备抽象为点，将这些设备连接起来的通信线路抽象为线，这些点和线形成的拓扑结构称为网络。拓扑。

网络拓扑反映了网络的结构关系，对网络的性能、可靠性以及建设和管理成本有重要影响。因此，网络拓扑的设计在整个网络设计中占有非常重要的地位。网络构建时，网络扩展的常用网络拓扑结构

计算机网络中常见的拓扑结构包括总线、星形、环形、树形和网状。

1.总线拓扑



如图1.4所示，总线拓扑结构中采用单根传输线作为传输介质，所有站都通过专用连接器连接到这个公共通道上，这个公共通道称为总线任何一个站点发送的数据都可以通过总线传输，并被总线上的所有其他站点接收。可见，总线结构的网络是一种广播网络。 Flutter 结构通常是首要考虑因素之一。

在总线结构中，总线具有一定的负载能力，因此总线长度是有限的，一条总线只能连接一定数量的节点。

总线布局的特点是：结构简单灵活，非常容易扩展；可靠性高，网络响应快；设备少、价格低、安装使用方便；资源共享能力强，广播工作非常方便，点发送时所有节点都可以接收。总线拓扑是局域网拓扑的基本形式之一。

连接在总线两端的设备称为终结器（终端阻抗匹配器，或终结器）。主要与总线进行阻抗匹配，最大限度地吸收传输端的能量计算机网络中终端系统的作用，避免信号反射回总线造成不必要的干扰。

线性网络结构是目前应用最广泛的结构，也是最传统的主流网络结构。适用于信息管理系统、办公自动化系统等领域的应用。

2.星型拓扑



如图1.5所示，星型拓扑中有一个中心节点，其他节点通过自己的线路连接到中心节点，形成放射状结构。各个节点之间的通信必须经过中心节点的角色，如图A到B或A到C必须经过中心节点D。

星型拓扑网络具有结构简单、组网容易、管理方便的特点。但是这种结构会消耗大量的线缆，中心节点的故障会直接导致整个网络的瘫痪。星型拓扑也常用于局域网。

星型布局是以中心节点为中心，各节点相连而成。每个节点和中心节点都是点接的，中心节点执行集中的通信控制策略，所以中心节点相当复杂和繁重。

目前流行的PBX是星型拓扑的典型例子，如图1.5（右）。

星型拓扑中的网络，其中任何两个站点都必须由一个中央节点控制才能进行通信。中等

中心节点的主要功能包括

1)为需要通信的设备建立物理连接

2)为两个设备之间的通信维护这个通道

3)通信完成或不成功时拆除通道

在文件服务器/工作站（File Server/Workstation）局域网模式下，中心点是文件服务器，存储共享资源。由于这种拓扑结构，中心点连接到多个工作站。为了方便集中连接，目前使用集线器（HUB）。

星型拓扑特点：网络结构简单，管理方便，集中控制，组网方便；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、中心节点负担过重 可同时连接双绞线、同轴电缆、光纤等多种介质。

树形拓扑可以看作是星形拓扑的扩展，也称为扩展星形拓扑。

3.环形拓扑



如图1.6所示，在环形拓扑中，每个节点都连接到一条通信线路，形成一个封闭的环。在一个循环中，数据沿一个方向传播。发送方发送的数据经过一圈后会返回给发送方，发送方会将其从环中删除。我们可以看到，任何一个节点发送的数据都可以被环上的其他节点接收到。

环形拓扑结构简单，易于实现，传输时延确定，路径选择简单。然而，网络中的每个节点或连接节点的通信线路都可能成为网络可靠性的瓶颈。当网络中的任何一个节点发生故障时，都可能导致网络瘫痪。此外，在这种拓扑中，添加和删除节点的过程更加复杂。环形拓扑也是局域网中常用的拓扑。

环形网络的特点是：信息在网络中按固定方向流动，两个节点之间只有一条路径，大大简化了路径选择的控制；当一个节点发生故障时，可以自动绕过，可靠性高；由于信息是通过多个节点循环接口串行传递的，当节点过多时，会影响传输效率，使网络响应时间变长。但是，当网络确定时，它的延迟是固定的，实时性强；闭环不方便扩展。

环网也是微机局域网常见的拓扑结构之一，适用于信息处理系统和工厂自动化系统。 IBM 于 1985 年推出的 IBM Token Ring 就是一个模型。这种结构将在FDDI应用推广后进一步采用。

4.网状拓扑



在网状拓扑中，节点之间的连接是任意的，每个节点都有多条线连接到其他节点，这样节点之间就有了多条路径，如图1.@中>7，从A对于 C，它可以是 A-B-C 或 A-D-B-C。传输数据时，可以灵活选择空闲路径或避开故障线路。

可见，网状拓扑结构能够充分、合理地利用网络资源，具有可靠性高的优点。我们知道，广域网覆盖面积大，传输距离远，网络故障会给大量用户带来严重危害。因此，在广域网中，为了提高网络的可靠性，通常采用网状拓扑计算机网络中终端系统的作用，如图1.7（右）为简单的广域网示意图。

但我们也应该看到，这种优势是以高投资和复杂管理为代价的。将多个子网或多个 LAN 连接在一起形成网状拓扑。在子网中，集线器和中继器连接多个设备，而网桥、路由器和网关连接子网。根据组网硬件不同，主要有三种网状拓扑：

网状网络：网状网络是将大型网络与大面积无线通信链路连接起来的最佳拓扑。通过路由器连接到路由器允许网络选择最快的路径来传输数据。

主干网络：通过网桥和路由器连接不同的子网或局域网，形成单一的总线或环形拓扑。这种网络通常使用光纤作为主干。

星型连接网络：使用一些称为超级集线器的设备连接网络。由于星形结构的特点，网络中任何地方的故障都可以很容易地发现和修复。需要指出的是，在实际组网中，拓扑结构不一定是单一的，通常是几种结构的混合。



例如，总线型/星型拓扑由总线型与星型组合而成。一条或多条总线用于连接多组设备，每组连接的设备呈星形分布。通过这种拓扑，用户可以轻松配置和重新配置网络设备。如图1.8.

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