¤ 计算机网络实用技术教程
1.4.1 拓扑结构与计算机网络拓扑
拓扑学是数学中一个重要的、基础性的分支。它最初是几何学的一个分支。它是把实际生活中的物体抽象为与其大小、形状无关的点，再将这些点之间的连接抽象为线段，以方便研究它们之间的关系。
在计算机网络中，通常也借用这种方法来描述结点之间的连接方式：将处于网络中的计算机和通信设备抽象成结点，将结点之间的通信线路抽象成链路线条，这种由结点和线路连接组成的几何图形称为计算机网络拓扑结构。总的说来，计算机网络拓扑是指一种网络形状，或者是指计算机网络在物理上的连通性。
1.4.2 计算机网络拓扑结构的分类及其特点
网络的拓扑结构主要有：星型拓扑、总线型拓扑、环型拓扑、树型拓扑和网状拓扑。 1．星型拓扑
星型拓扑是由中央结点和通过点到点通信链路连接到中央结点的各个站点组成，如 图1-3所示。 星型拓扑结构具有以下优点：
1）控制简单
在星型网络中，任意站点只和中央结点相连接，因而媒体访问控制方法和访问协议十分简单。
2）故障诊断和隔离容易
在星型网络中，中央结点对连接线路可以逐一地隔离开来进行故障检测和定位，单个连接点的故障只影响一个设备，不会影响全网，从而方便故障诊断和隔离。
3）方便服务
在星型网络中，中央结点可方便地对各个站点提供服务和网络重新配置。 星型拓扑结构的缺点有： 1）电缆长度和安装工作量大
因为每个站点都要和中央结点直接连接，需要耗费大量的电缆，安装、维护的工作量也骤增。
2）中央结点的负担较重，形成瓶颈
一旦中央结点发生故障，则全网受影响，因而对中央结点的可靠性和冗余度方面的要求很高。
3）各站点的分布处理能力较低
星型拓扑结构广泛应用于网络智能集中于中央结点的场合。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，传统的星型拓扑的使用会越来越少。
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图1-3 星型拓扑 上机系列教程︼
图1-4 树型拓扑
2．树型拓扑
第1章 计算机网络概述 ¤
树型拓扑形状像一棵倒置的树，顶端是树根，树根以下带分支，每个分支还可再带子分支，如图1-4所示。树根接收各站点发送的数据，然后再广播发送到整个网络。树型拓扑的特点大多与总线型拓扑的特点相同，但也有一些特殊之处。
树型拓扑的优点如下：
1）易于扩展
这种结构可以延伸出很多分支和子分支，这些新结点和新分支都能容易地加入网络。 2）故障隔离较容易
如果某一分支的结点或线路发生故障，很容易将故障分支与整个系统隔离开来。 树型拓扑的缺点是：各个结点对根的依赖性太大，如果根结点发生故障，则整个网络都不能正常工作。从这一点来看，树型拓扑结构的可靠性有点类似于星型拓扑结构。
3．总线型拓扑
总线型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。任何一个站点发送的信号都沿着传输媒体传播，而且能被所有其他站点所接收。总线型拓扑结构如图1-5所示。
总线型拓扑结构的优点：
? 总线结构所需要的电缆数量少。
图1-5 总线型拓扑
又是无源工作，有较高的可靠性。 ? 总线结构简单，
总线型拓扑的缺点：
? 总线的传输距离有限，通信范围受到限制。 ? 故障诊断和隔离较困难。
? 分布式协议不能保证信息的及时传输，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。 4．环型拓扑
环型拓扑网络由站点和连接站点的链路组成一个闭合环，如图1-6 所示。
环型拓扑的优点如下：
1）电缆长度短
环型拓扑网络所需的电缆长度和总线型拓扑网络相似，比星型拓扑结构短。
图1-6 环型拓扑
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2）可使用光纤
光纤的传输速率很高，十分适合于环型拓扑的单方向传输。 环型拓扑的缺点如下： 1）结点的故障会引起全网故障
因为环上的数据传输要通过接在环上的每一个结点，一旦环中某一结点发生故障就会引起全网的故障。
2）故障检测困难
这与总线型拓扑相似，因为不是集中控制，故障检测需在网上各个结点进行，因此就不容易进行故障检测和隔离。
3）信道利用率低
环型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。
5．网状拓扑
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网状拓扑如图1-7所示。这种结构在广域网中得到了广泛的应用，它的优点是不受瓶颈问题和失效问题的影响。由于结点之间有许多条路径相连，可以为数据流的传输选择适当的路由，从而绕过失效的部件或过忙的结点。这种结构由于可靠性高，受到用户的欢迎。
图1-7 网状拓扑
1.4.3 计算机网络拓扑结构的选择
计算机网络拓扑结构的选择往往与传输媒体的选择及媒体访问控制方法的确定紧密相关。在选择网络拓扑结构时，应该考虑的主要因素有以下几点：
? 可靠性：尽可能提高可靠性，以保证所有数据流能准确接收；还要考虑系统的可
维护性，使故障检测和故障隔离较为方便。
? 费用：在组建网络时，需要考虑适合特定应用的信道费用和安装费用。 ? 灵活性：需要考虑系统在今后扩展或改动时，能容易地重新配置网络拓扑结构，
能方便地处理原有站点的删除和新站点的加入。
? 响应时间和吞吐量：要为用户提供尽可能短的响应时间和最大的吞吐量。
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第1章 计算机网络概述 ¤
1.5 计算机网络的分类
计算机网络分类的方法很多，对计算机网络进行分类时，根据其强调的网络特性不同，分类方法也不同，下面将介绍几种常用的分类方法。
1.5.1 按网络覆盖范围分类
计算机网络根据覆盖的地域范围与规模可以分为3类：局域网（LAN，Local Area Network）Metropolitan Area Network）Wide Area Network） 、城域网（MAN，和广域网（WAN，。
1．局域网
局域网是指在有限的地域范围内（一般不超过几十千米），把分散的计算机、终端、大容量存储器的外围设备、控制器、显示器等相互连接起来，进行高速数据通信的计算机网络。
从功能的角度来看，局域网的服务用户个数有限，但是局域网的配置容易，速率高，一般可达4Mbps～2Gbps，使用费用也低。
2．城域网
城域网所覆盖的地域范围限在一座城市的范围内，即10km～100km的区域。早期的城域网，采用光纤作为主干，在整个城市中分布，即为光纤分布式数据接口（FDDI，Fiber Distributed Data Interface），目前正转向采用光纤作为主要的传输介质，通常采用基于IP交换的高速路由交换机或者采用ATM交换机作为交换结点的传输方案。
城域网的数据传输速率较高，一般可达50Kbps～l00Kbps。现在已有主干带宽为千兆的光纤宽带城域网，可提供10/100/1000Mbps的高速连接。
3．广域网
广域网在地域上可以覆盖跨越国界、洲界，甚至全球范围。目前，Internet是现今世界上最大的广域计算机网络，它是一个横跨全球、供公共商用的广域网络。除此之外，许多大型企业以及跨国公司和组织也建立了属于内部使用的广域网络。如原邮电部的CHINANET、CHINAPAC和CHINADDN网。
广域网利用公用分组交换网、卫星通信网和无线分组交换网，将分布在不同地区的局域网或计算机系统互连起来，从而达到资源共享的目的，其速率为9.6Kbps～45Mbps。
︻电脑基础实例··上机系列教程︼ 1.5.2 按网络传输方式分类
计算机网络按照传输方式分类，可以分为广播式网络（Broadcast Networks）和点-点式网络（Point-to-Point Networks）两类，下面分别进行介绍。
1．广播式网络
所谓广播式网络，即网络中所有结点采用一个共用的通信信道来“广播”数据和“收听”数据。从发送方发出的数据中，会附带发送节点的地址（源地址）和接收节点的地址（目的地址），在网络中所有结点“收听”到发送出来的数据后，都需要将数据中带有的目的地址与自己结点本身的地址进行比较，假如该数据的目的地址与本结点地址相同，则
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表示是发给本站的数据而接收；其他所有“收听”的结点将自动丢弃该数据。
2．点-点式网络
所谓点-点式网络，即是指计算机网络中的每条链路连接一对结点。现在对两种情况来分析：假如两个结点之间存在直接链路，则可以在两者中直接进行发送和接收数据；假如两个结点之间没有直接链路，则它们之间需要通过中间结点来转发数据。
点-点式网络采用数据分组存储、转发与路由选择技术，而广播式网络不需要。
1.5.3 按服务方式分类
按照服务方式分类，可以将计算机网络分为对等网和客户机/服务器网络两种。 1．对等网
对等网中没有专用的服务器，在网络中的每一台计算机的地位都是平等的，即每一台计算机既是服务器又是客户机。网络中的每台计算机都可以与其他计算机对话，共享彼此的信息资源和硬件资源，一般而言，参与组网的计算机类型几乎都相同，如图1-8所示。
︻电脑基础实例·2．客户机/服务器网络
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图1-8 对等网络
上机系列教程︼ 在计算机网络中，如果只有1台或者几台计算机作为服务器为网络上的用户提供共享资源，而其他的计算机仅作为客户机访问服务器中提供的各种资源，这样的网络就是客户机/服务器网络。服务器是指专门提供服务的高性能计算机或专用设备，根据服务器所提供的资源的不同，又可以把服务器分为文件服务器、应用程序服务器和通信服务器等。客户机是指用户计算机。采用这种网络方式，其特点是安全性较高，计算机的权限、优先级易于控制，监控容易实现，网络管理能够规范化。服务器的性能和客户机的数量决定了该网络的性能。如图1-9所示为客户机/服务器网络。
服务器 客户机 图1-9 基于服务器的网络
计算机网络概述
