計算機網絡拓撲介紹

在計算機網絡中, 拓撲指的是連接設備的佈局。 本文介紹了網絡的標準拓撲。

網絡設計中的拓撲

將拓撲看作網絡的虛擬形狀或結構。 此形狀不一定對應於網絡上設備的實際物理佈局。 例如,家庭網絡上的計算機可能會被安排在家庭房間的一個圓圈內,但是很難在那裡找到環形拓撲。

網絡拓撲分為以下基本類型:

更複雜的網絡可以構建為兩種或更多種上述基本拓撲的混合。

總線拓撲

總線網絡(不要與計算機的系統總線混淆)使用公共骨幹網連接所有設備。 單根電纜,骨幹作為設備連接或與接口連接器連接的共享通信媒介。 想要與網絡上的其他設備通信的設備將廣播消息發送到所有其他設備看到的廣播消息,但是只有預期的接收者實際接受並處理該消息。

與其他選擇相比,以太網總線拓撲相對易於安裝,不需要太多佈線。 許多年前,10Base-2(“ThinNet”)和10Base-5(“ThickNet”)都是流行的以太網佈線選項,用於總線拓撲。 但是,總線網絡適用於數量有限的設備。 如果將多台計算機添加到網絡總線上,可能會導致性能問題。 另外,如果主乾電纜出現故障,整個網絡將無法使用。

插圖: 總線拓撲圖

環形拓撲

在環形網絡中,每個設備都有兩個用於通信的鄰居。 所有消息以相同的方向通過一個環(順時針或逆時針)。 任何電纜或設備發生故障都會中斷環路並可能導致整個網絡中斷。

為了實現環形網絡,通常使用FDDI, SONET令牌環技術。 環形拓撲可以在一些辦公樓或學校校園中找到。

插圖: 環形拓撲圖

星型拓撲

許多家庭網絡使用星型拓撲。 星型網絡具有稱為“集線器節點”的中央連接點,其可以是網絡集線器交換機路由器 。 設備通常使用非屏蔽雙絞線(UTP)以太網連接到集線器。

與總線拓撲相比,星形網絡通常需要更多的電纜,但任何星形網絡電纜的故障只會導致一台計算機的網絡訪問而不是整個LAN 。 (但是,如果集線器發生故障,整個網絡也會失敗。)

插圖: 星形拓撲圖

樹拓撲

樹形拓撲結構將多個星形拓撲結構連接到一個總線上。 最簡單的形式是,只有集線器設備直接連接到樹型總線,並且每個集線器都作為設備樹的根。 這種總線/星型混合方法支持將來的網絡擴展比總線(由於其產生的廣播流量而限制的設備數量)或明星(僅限於集線器連接點的數量)更好。

插圖: 樹拓撲圖

網格拓撲

網狀拓撲引入了路由的概念。 與以前的每個拓撲不同,在網狀網絡上發送的消息可以採用從源到目標的幾種可能路徑中的任何一種。 (回想一下,即使在一個環中,儘管存在兩條電纜路徑,但消息只能在一個方向上傳播。)一些廣域網 (最著名的是互聯網)使用網狀路由。

每個設備相互連接的網狀網絡稱為全網狀網狀網。 如下圖所示,也存在部分網狀網絡 ,其中一些設備僅間接連接到其他設備。

插圖: 網格拓撲圖

概要

拓撲仍然是網絡設計理論的重要組成部分。 如果不了解總線設計和明星設計之間的差異,您可以構建家庭或小型企業計算機網絡,但熟悉標準拓撲結構後,您可以更好地了解諸如集線器,廣播和路由等重要網絡概念。