计算机网络拓扑结构课件
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计算机网络拓扑结构课件
混合型拓扑结构
“星-环”式混合 型拓扑
“星-总”式混合 型拓扑
混合拓扑是将上述某两 种单一拓扑结构混合起来, 取 两者的优点构成的拓扑结构。 常用的混合拓扑有两种, 一种 是由星型拓扑和环型拓扑混 合成的“星—环”式拓扑结 构；另一种则由星型拓扑和 总线型拓扑混合成的“星— 总”式拓扑结构。
网状拓扑
星型 拓扑结构
总线型 拓扑结构
环型 拓扑结构
其他型 拓扑结构
星型拓扑结构简介
定义
星型拓扑结构由中央 节点和通过点到点通 信链路连接到中央节 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, 星型又称集中型
星型拓扑网络采用的交 换方式有电路交换和报 文交换, 其中, 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。
网状拓扑结构中, 由于节点之间有许多条 路径相连, 可以为数据流的传输选择最佳 路由, 从而避开有故障的部件或过忙的节 点。但是, 这种结构比较复杂, 成本也比 较高, 提供上述功能的网络协议也较复杂。 这种拓扑结构一般在可靠性要求高、不 计较成本的场合下使用, 例如, 军用网, 其 故障排除比较复杂, 不适宜常用不线方案。
总之, 一个网络拓扑结构, 应根据需求, 综合诸因素作出合适选择； 要整体磨合, 不能顾此失彼。
THANKS
常以单向为多见。
环型拓扑结构优点
增加或减少工作站时,
03
仅需作简单连接。
02
01
电缆长度短。环型 拓扑结构的网络所 需的电缆长度与总 线型拓扑结构网络 相似, 电缆长度比
较短。
可使用光纤作传输媒 体。光纤的传输速率 很高, 既适合环型拓 扑的单方向传输, 更 适合于双环的两个方
计算机网络的拓扑结构ppt课件
知识结构
计算机网络的发展 计算机网络的定义 计算机网络的功能 计算机网络的特点 计算机网络的应用
按覆盖范围分类 按传播方式分类 按传输介质分类 按传输技术分类
国际组织与机构 美国组织与机构 欧洲组织与机构 中国国家2标准局
网络的逻辑结构 网络的拓扑结构 网络软件的组成 网络硬件的组成
计算机网络支撑技术 计算机网络的关键技术 计算机网络的研究热点
经营者提 供商品 或者服 务有欺 诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
§1.1 计算机网络的基本概念
计算机网络是计算机技术与通信技术相结合的产物，它 的诞生使计算机的体系结构发生了巨大变化。在当今社会 发展中，计算机网络起着非常重要的作用，并对人类社会 的进步做出了巨大贡献。
ISO于1977年成 立了专门的机构 来研究该问题， 并且在1984年正 式颁布了“开放 系统互联基本参 考模型” 的国际 标准OSI,这就产 生了第三代计算 机网络。
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经营者提 供商品 或者服 务有欺 诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
1.1.3 计算机网络的主要功能
3、分布处理 把要处理的任务分散到各个计算机上运行，而不是集中在
一台大型计算机上。这样，不仅可以降低软件设计的复杂性， 而且还可以大大提高工作效率和降低成本。
4、集中管理 对地理位置分散的组织和部门,可通过计算机网络来实现集 中管理,如数据库情报检索系统、交通运输部门的定票系统、军 事指挥系统等。
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经营者提 供商品 或者服 务有欺 诈行为 的，应 当按照 消费者 的要求 增加赔 偿其受 到的损 失，增 加赔偿 的金额 为消费 者购买 商品的 价款或 接受服 务的费 用
计算机网络的拓扑结构
计算机网络的拓扑结构
计算机网络中，网络设备之间的连接方 式称为网络拓扑。计算机网络拓扑是通过网 中结点与通信线路之间的几何关系表示网络 结构，反映出网络中各实体间的结构关系,主 要是指通信子网的拓扑构型。
主要的网络拓扑结构有总线型结构、星 形结构、环形结构、网状形结构。
计算机网络的拓扑结构
1.总线型拓扑结构 总线形结构采用单线传输（或称总线）作为公共的
• 这种网络的优点是节点间路径多，碰撞和阻塞可大大减少 ，局部的故障不会影响整个网络的正常工作，可靠性高； 网络扩充和主机入网比较灵活、简单。但这种网络关系复 杂，建网和网络控制机制复杂。广域网中一般用不完全连 接网状结构。
小结提高
针对课本第6页所提出的组网要求，回答下 面问题：
1、你的组网策略是_对__等_网___。 2、决定你组网策略的原因是 _对__等_网__成_本__低_，__实__现_方__便_，__满_足__组_网__的_所__有_要__求_。 3、用户网络传输要求_传_输__速__率_小__于_1_0_0_M___。 4、组网用户的最大距离是_小__于_1_0_0_米__。 5、组网需要用的传输介质是_双__绞_线__。 6、组网需要的网络设备是交__换_机__、_路__由__器__。 7、网络的拓扑结构是_星__形_结__构__。
计算机网络的拓扑结构
3.环型拓扑结构图 环形结构是网络中各个节点通过环路连接在一条首
尾相接的闭合的环形通信线路中。
3.环型拓扑结构图
优点：一次通信信息在网中传输的最大传输延迟是固定的、 每个网上结点只与其他两个结点有物理链路直接互连。因 此，传输控制机制较为简单，实时性强。
缺点：环中任何一个结点出现故障都可能会终止全网运行， 因此可靠性较差。为了克服可靠性差的问题，有的网络采 用具有自愈功能的双环结构，一旦一个结点不工作，可自 动切换到另一环路上工作。此时，网络需对全网进行拓扑 和访问控制机制进行调整，因此较为复杂。
计算机网络拓扑结构公开课内容PPT演示
状
结
构
它生活在沙漠里，不需要水源也可以 生存， 它的形 状像手 掌一样 ，并且 满身长 着细细 的像针 一样的 刺。记 得上次 妈妈刚 买回的 仙人掌 ，不知 道是谁 把它放 在凳子 上了， 我也没 注意一 屁股坐 上去了 疼得我 嗷嗷大 叫。
它生活在沙漠里，不需要水源也可以 生存， 它的形 状像手 掌一样 ，并且 满身长 着细细 的像针 一样的 刺。记 得上次 妈妈刚 买回的 仙人掌 ，不知 道是谁 把它放 在凳子 上了， 我也没 注意一 屁股坐 上去了 疼得我 嗷嗷大 叫。
A．总线型 B．树型 C．环型
D．星型
例题：
例3：所有计算机都连接到一个中心节点上，传输数据时，节点
首先将数据传输到中心节点上，然后由中心节点转发到目的节
点 的 网 络 拓 扑 结 构 是 （C ）
A．总线结构
B．环形结构
C
．
星
型
结
构 D ． 网 它生活在沙漠里，不需要水源也可以生存，它的形状像手掌一样，并且满身长着细细的像针一样的刺。记得上次妈妈刚买回的仙人掌，不知道是谁把它放在凳子上了，我也没注意一屁股坐上去了疼得我嗷嗷大叫。
容
易
造
成
拥
塞
它生活在沙漠里，不需要水源也可以 生存， 它的形 状像手 掌一样 ，并且 满身长 着细细 的像针 一样的 刺。记 得上次 妈妈刚 买回的 仙人掌 ，不知 道是谁 把它放 在凳子 上了， 我也没 注意一 屁股坐 上去了 疼得我 嗷嗷大 叫。 它生活在沙漠里，不需要水源也可以 生存， 它的形 状像手 掌一样 ，并且 满身长 着细细 的像针 一样的 刺。记 得上次 妈妈刚 买回的 仙人掌 ，不知 道是谁 把它放 在凳子 上了， 我也没 注意一 屁股坐 上去了 疼得我 嗷嗷大 叫。
完整计算机网络ppt课件
物理层的基本概念与传输介质
物理层的基本概念
物理层是计算机网络体系结构中的最 底层，负责建立、管理和释放物理连 接，提供透明的比特流传输服务。
传输介质
物理层接口与标准
物理层接口规定了物理层设备与传输 介质之间的电气、机械和功能特性， 常见的物理层接口标准有EIA/TIA232、EIA/TIA-499等。
ATM的特点：支持多种业务类型（如语音、数据 、视频等）、高速传输、低延迟、QoS保障。
ATM在网络中的应用：作为骨干网传输技术，提 供高速、可靠的数据传输服务。
帧中继技术
帧中继（Frame Relay）的基本概念
一种简化的、面向连接的数据链路层协议，采用变长帧作为传输单位 。
03
包括前导码、帧起始定界符、目的地址、源地址、类型/长度字
段、数据字段和帧校验序列等。
无线局域网技术
无线局域网（Wireless Local Area Network，WLAN）的概念：利用无线通信技 术构建的局域网，摆脱了有线网络的束缚。
无线局域网的标准：IEEE 802.11系列标准，包括802.11a、802.11b、802.11g、 802.11n、802.11ac和802.11ax等。
01
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应用层的基本概念
应用层是计算机网络体系 结构中的最高层，负责为 用户提供各种网络服务和 应用程序接口。
应用层的功能
实现用户与网络之间的交 互，包括网络应用、数据 传输、资源共享等。
应用层协议
HTTP、FTP、SMTP、 DNS等协议都属于应用层 协议，用于实现不同的网 络应用。
DNS域名系统
传输层
向用户提供可靠的端到端的差错和 流量控制，保证报文的正确传输， 同时向高层屏蔽下层数据通信的细 节。
网络工作原理PPT课件
表表示示层层头头
应应用用层层数数据据
传传输输层层头头
表表示示层层数数据据
网网络络层层头头
网络传层输数层据数据
数数据据链链路 层路头层头
网络网层络数层据数据
0101110101001000010
--应用层--
应用层数据
--表示层--
表示层头 表应示用层层数数据据
--传输层--
传输层头
传表输示层数据
--网络层-- 网络层头
• 由中央设备充当计算机通 信的中介
• 一台计算机发生故障，不 会影响到其他计算机；故 障容易排除；可扩展性好
• 中央设备发生故障时将导 致整个网络不能通信
• 成本高于总线型；最流行 的基本拓扑结构
4.4环形
• 环形拓扑：把计算机连成环状
• 原理：
• 优点： • 缺点： • 应用：
信号沿环的一个方向传播，依次通过每 台计算机，每台计算机都是一个中继器， 把信号重写一遍并传给下一台计算机
INTERNET保留的三 组为私网使用的IP地
址
• 10.0.0.0
IP地址的分配方法
• 手工分配/静态 • 自动分配/动态
• 6.4.6 ICMP：INTERNET控制消息协议
• 负责诊断和报告数据传输错误
• 6.4.7 IGMP：INTERNET组管理协议
• 用于多路广播，维护一组多路广播的IP地址列表
• C 192-223 28-2=254
• D 224-239 组播地址
• E 240-247 实验地址
几组特殊的IP地址
• 127.0.0.0——用于测试连接的内循环地址
• （网络ID）×××.（主机ID）255 ——广播 地址
计算机网络的拓扑结构
1.5计算机网络的拓扑结构拓扑结构一般指点和线的几何排列或组成的几何图形。
计算机网络的拓扑结构是指一个网络的通信链路和结点的几何排列或物理布局图形。
链路是网络中相邻两个结点之间的物理通路，结点指计算机和有关的网络设备，甚至指一个网络。
按拓扑结构，计算机网络可分为以下五类。
1．总线形网络由一条高速公用总线连接若干个结点所形成的网络即为总线形网络，拓扑结构如图1-9（a）所示。
图1-9 总线形和环形网络拓扑（a）总线形网络（b）环形网络总线形网络的特点主要是结构简单灵活，便于扩充，是一种很容易建造的网络。
由于多个结点共用一条传输信道，故信道利用率高，但容易产生访问冲突；传输速率高，可达1～100Mbps；但总线形网常因一个结点出现故障（如接头接触不良等）而导致整个网络不通，因此可靠性不高。
2．环形网络环形网中各结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，拓扑结构如图1-9（b）所示，环上任何结点均可请求发送信息。
环形网络的主要特点是信息在网络中沿固定方向流动，两个结点间仅有唯一的通路，大大简化了路径选择的控制；某个结点发生故障时，可以自动旁路，可靠性较高；由于信息是串行穿过多个结点环路接口，当结点过多时，使网络响应时间变长。
但当网络确定时，其延时固定，实时性强。
环形网也是微机局域网常用的拓扑结构之一，如企业实时信息处理系统和工厂自动系统，以及某些校园网的主干网常采用环网，如图1-10是某大学学校网的主干网，其三个校区通过路由器以环形网的形式连接起来。
图1-10 某大学主干网3．星形网络星形拓扑是由中央结点为中心与各结点连接组成的，多结点与中央结点通过点到点的方式连接。
拓扑结构如图1-11（a）所示，中央结点执行集中式控制策略，因此中央结点相当复杂，负担比其他各结点重得多。
图1-11 星形和树形网络拓扑（a）星形网络（b）树形网络星形网络的特点是：网络结构简单，便于管理；控制简单，建网容易；网络延迟时间较短，误码率较低；网络共享能力较差；通信线路利用率不高；中央结点负荷太重。
计算机网络的拓扑结构
混合型拓扑结构
这种网络拓扑结构是由前面所讲的星 型拓扑结构和总线型拓扑结构的网络结合 在一起的网络结构，这样的拓扑结构更能 满足较大网络的拓展，解决星型网络在传 输距离上的局限，而同时又解决了总线型 网络在连接用户数量的限制。这种网络拓 扑结构同时兼顾了星型网与总线型网络的 优点，在缺点方面得到了一定的弥补。
网络拓扑结构
授课教师：郑立云
网络拓扑结构的定义
计算机网络的拓扑结构是指网络中的计 算机、线缆以及其他组件的物理布局，是 一种研究与大小、形状无关的构成图形 （线、面）的方法。
基本的网络拓扑结构
• 总线型拓扑结构 • 星型拓扑结构 • 环形拓扑结构
总线型拓扑结构
• 总线型拓扑结构中所有联网设备共用一条物理传输线路， 并连接终结器，所有的节点都通过相应的接口连接在总 线上，所有数据都在一条线路上传输，并能够被连接在 线路上的所有设备感知。
总线型拓扑结构
总线型拓扑结构的优点 • 结构简单，易于扩充。 • 共享能力强，便于广播式传输 • 易于布线、安装，费用低。 总线型拓扑结构的缺点 • 故障诊断困难 • 故障隔离维护困难
星形拓扑结构
星形拓扑结构中，每个节点都有一条点到点链路与 公共中心节点相连，任意两个节点之间的通信都必须通 过中心节点，并且只能通过中心节点进行通信。
课后作业
观察我们学校所使用的网络，看 看这个网络的拓扑结构属于哪一种， 并画出图片结构图。
环形拓扑结构
环形拓扑结构的优点 • 各工作站间无主从关系，结构简单 • 信息在网中沿固定方向流动，延迟固定，实时性较好。 • 两个节点间仅有唯一的路径，简化了路径选择 环形拓扑结构的缺点 • 可靠性差，任何线路或节点出现故障，都有可能引起全 网故障，可充性也比较困难。
计算机网络拓扑结构
开关电源常用的基本拓扑约有14种。
每种拓扑都有其自身的特点和适用场合。一些拓扑适用于离线式(电网供电的)AC/DC变换器。其中有些适合 小功率输出(<200W)，有些适合大功率输出；有些适合高压输入(≥220V AC)，有些适合120V AC或者更低输入的 场合；有些在高压直流输出(>～200V)或者多组(4～5组以上)输出场合有的优势；有些在相同输出功率下使用器 件较少或是在器件数与可靠性之间有较好的折中。较小的输入/输出纹波和噪声也是选择拓扑经常考虑的因素。
树型拓扑
树形拓扑树型拓扑可以认为是多级星型结构组成的，只不过这种多级星型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。
数据中心
大多数数据中心的主要计算机网络拓扑结构都是基于第三层协议构建。典型的结构就是通过一个核心交换机 连接第二级交换机或者其他网络设备，包括外部网络和内部网络的用户层和汇聚层。
leaf节点和 spine节点是数据中心计算机网络拓扑结构最重要和明显的部分，简称leaf-spine。这种计算 机网络拓扑结构的随着交换机设备的增多会带来传输上的瓶颈，如存储区域网络的数据流量会受到这种交换机节 点增多的影响。
网型拓扑的一个应用是在BGP协议中。为保证IBGP对等体之间的连通性，需要在IBGP对等体之间建立全连接 关系，即网状网络。假设在一个AS内部有n台路由器，那么应该建立的IBGP连接数就为n(n-1)/2个。
网型拓扑的优点 (1)节点间路径多，碰撞和阻塞减少。 (2)局部故障不影响整个网络，可靠性高。 网型拓扑的缺点 (1)网络关系复杂，建网较难，不易扩充。 (2)网络控制机制复杂，必须采用路由算法和流量控制机制。
每种拓扑都有其自身的特点和适用场合。一些拓扑适用于离线式(电网供电的)AC/DC变换器。其中有些适合 小功率输出(<200W)，有些适合大功率输出；有些适合高压输入(≥220V AC)，有些适合120V AC或者更低输入的 场合；有些在高压直流输出(>～200V)或者多组(4～5组以上)输出场合有的优势；有些在相同输出功率下使用器 件较少或是在器件数与可靠性之间有较好的折中。较小的输入/输出纹波和噪声也是选择拓扑经常考虑的因素。
树型拓扑
树形拓扑树型拓扑可以认为是多级星型结构组成的，只不过这种多级星型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。
数据中心
大多数数据中心的主要计算机网络拓扑结构都是基于第三层协议构建。典型的结构就是通过一个核心交换机 连接第二级交换机或者其他网络设备，包括外部网络和内部网络的用户层和汇聚层。
leaf节点和 spine节点是数据中心计算机网络拓扑结构最重要和明显的部分，简称leaf-spine。这种计算 机网络拓扑结构的随着交换机设备的增多会带来传输上的瓶颈，如存储区域网络的数据流量会受到这种交换机节 点增多的影响。
网型拓扑的一个应用是在BGP协议中。为保证IBGP对等体之间的连通性，需要在IBGP对等体之间建立全连接 关系，即网状网络。假设在一个AS内部有n台路由器，那么应该建立的IBGP连接数就为n(n-1)/2个。
网型拓扑的优点 (1)节点间路径多，碰撞和阻塞减少。 (2)局部故障不影响整个网络，可靠性高。 网型拓扑的缺点 (1)网络关系复杂，建网较难，不易扩充。 (2)网络控制机制复杂，必须采用路由算法和流量控制机制。
1.计算机网络概述及拓扑结构ppt课件
图1-3的标准化计算机网络 分组交换网以通信子网为中心，主机与终端都处于网 络的外围，构成了用户资源网，可以共享的资源得到了 有效的扩充，如图1-4所示。
图1-4 开放式的标准化计算机网络
4. 新一代的综合性、智能化、宽带高速网络 20世纪90年代中期至21世纪初期，宽带网络技术的发 展为社会信息化提供了技术基础，网络与信息安全技术为 网络应用提供了重要安全保障，基于光纤通信技术的宽带 城域网与接入技术，以及移动计算机网络、网络多媒体计 算、网络并行计算、网格计算等新技术的应用，使计算机 网络与Internet(即因特网)向着全面互连、高速和智能化发展， 并得到了广泛的应用。
为了实现计算机之间的通信交往、资源共享和协同工 作，利用通信设备和线路将地理位置分散的、各自具备自 主功能的一组计算机有机地联系起来，并且由功能完善的 网络操作系统和通信协议进行管理的计算机复合系统就是 计算机网络。概括地说，一个计算机网络必须具备以下三 个基本要素：
(1) 至少有两个具有独立操作系统的计算机，且它们之间 有相互共享某种资源的需求。
1.1 计算机网络的发展历史
Internet的起源和发展:
➢20世纪50年代中期，美国的半自动地面防空系统（SemiAutomatic Ground Environment，SAGE）开始了计算机技术 与通信技术相结合的尝试，在SAGE系统中把远程距离的雷 达和其他测控设备的信息经由线路汇集至一台IBM计算机 上进行集中处理与控制。 ➢1969年美国国防部高级研究计划署DARPA（Defence Advanced Research Projects Agency）的前身ARPAnet投入使 用,标志现代计算机网络的诞生 。 ➢1983年，ARPAnet分裂为两部分，民用 NFSnet和纯军事 用的MILNET。 ➢1991年底 NSFnet正式对美国公民个人开放，更名为 Internet。
图1-4 开放式的标准化计算机网络
4. 新一代的综合性、智能化、宽带高速网络 20世纪90年代中期至21世纪初期，宽带网络技术的发 展为社会信息化提供了技术基础，网络与信息安全技术为 网络应用提供了重要安全保障，基于光纤通信技术的宽带 城域网与接入技术，以及移动计算机网络、网络多媒体计 算、网络并行计算、网格计算等新技术的应用，使计算机 网络与Internet(即因特网)向着全面互连、高速和智能化发展， 并得到了广泛的应用。
为了实现计算机之间的通信交往、资源共享和协同工 作，利用通信设备和线路将地理位置分散的、各自具备自 主功能的一组计算机有机地联系起来，并且由功能完善的 网络操作系统和通信协议进行管理的计算机复合系统就是 计算机网络。概括地说，一个计算机网络必须具备以下三 个基本要素：
(1) 至少有两个具有独立操作系统的计算机，且它们之间 有相互共享某种资源的需求。
1.1 计算机网络的发展历史
Internet的起源和发展:
➢20世纪50年代中期，美国的半自动地面防空系统（SemiAutomatic Ground Environment，SAGE）开始了计算机技术 与通信技术相结合的尝试，在SAGE系统中把远程距离的雷 达和其他测控设备的信息经由线路汇集至一台IBM计算机 上进行集中处理与控制。 ➢1969年美国国防部高级研究计划署DARPA（Defence Advanced Research Projects Agency）的前身ARPAnet投入使 用,标志现代计算机网络的诞生 。 ➢1983年，ARPAnet分裂为两部分，民用 NFSnet和纯军事 用的MILNET。 ➢1991年底 NSFnet正式对美国公民个人开放，更名为 Internet。
《网络拓扑图库》课件
云服务部署与管理
云服务部署
云服务提供商可以使用网络拓扑图来规划和 部署云服务，包括计算资源、存储资源和网 络资源的分配和管理。通过合理规划云服务 的架构和资源配置，可以提高云服务的可用 性和可扩展性。
云服务管理
对于使用云服务的客户来说，网络拓扑图可 以帮助他们更好地管理云服务的使用和配置 。客户可以通过网络拓扑图了解云服务的架 构和资源分配情况，更好地优化云服务的使 用和提高安全性。同时，客户还可以方便地 与云服务提供商进行沟通和协作，解决云服
务使用中遇到的问题和挑战。
05
网络拓扑图的常见问题与解决方案
如何选择合适的拓扑图类型？
01
明确需求
02
03
04
根据需求选择拓扑图类型，如 组织结构图、流程图、网络架
构图等。
考Hale Waihona Puke 图的用途和受众，选择适 合的视觉效果和表达方式。
考虑图的复杂度和规模，选择 合适的图形和布局。
如何提高拓扑图的绘制效率？
03
审查图中的所有元素，确保没有遗漏或错 误的信息。
04
定期更新拓扑图，以反映网络结构和配置 的变化。
06
网络拓扑图库的未来发展趋势与展 望
人工智能辅助绘制
人工智能技术将进一步优化网络拓扑图的绘 制过程，提高绘制的准确性和效率。
AI算法可以根据数据特点自动识别关键节点 和连接关系，生成更为精准的网络拓扑图。
AI技术还可以辅助分析网络拓扑结构，提供 对网络性能、安全等方面的洞察。
大数据驱动的拓扑图分析
随着大数据技术的不断发展，网 络拓扑图的分析将更加深入和全
面。
大数据技术可以处理大规模的网 络数据，揭示网络拓扑的内在规
第3章WSN拓扑结构、覆盖技术PPT课件
图3-8用7个圆实现最优覆盖的样例
课件制作人：谢希仁 21
3.6.1覆盖理论基础
无线传感器网络的覆盖问题在本质上和上面的几何计算问题是一 致的：需要知道是否某个特定的区域被充分覆盖和完全处于监视之下。 就成本而言，配置的传感器节点的数量是非常重要的。在典型的无线传 感器网络应用当中，放置或配置一些传感器节点来监视一个区域或点集 。
拓扑控制技术是无线传感器网络中的基本问题。动态 变化的拓扑结构是无线传感器网络最大特点之一，因此拓 扑控制策略在无线传感器网络中有着重要的意义，它为路 由协议、MAC协议、数据融合、时间同步和目标定位等很 多方面奠定了基础。
MAC层可以提供给拓扑控制算法邻居发现等消息，如 图3-7所示。
课件制作人：谢希仁 9
1. LEACH算法
p
T
(n)
1 p (r mod 1 ) p
0
if n G otherwise
课件制作人：谢希仁 13
2. GAT算法
GAT算法是一种依据节点的地理位置进行分簇，并对簇内的节点 选择性的进行休眠的路由算法。其核心思想是：在各数据源到数 据目的地之问存在有效通路的前提下，尽量减少参与数据传输的 节点数，从而减少用于数据包侦听和接收的能量开销。它将无线 传感器网络划分成若干个单元格(簇)，各单元格内任意一个节点 都可以被选为代表，代替本单元格内所有其他节点完成数据包向 相邻单元格的转发。被选中的节点成为本单元格的簇头节点；其 他节点都进行休眠，不发送、接收和侦听数据包。
如图3-6所示，采用分级网络结构技术可使Mesh网络路由设计要简单得多， 由于一些数据处理可以在每个分级的层次里面完成，因而比较适合于无线传 感器网络的分布式信号处埋和决策。
课件制作人：谢希仁 21
3.6.1覆盖理论基础
无线传感器网络的覆盖问题在本质上和上面的几何计算问题是一 致的：需要知道是否某个特定的区域被充分覆盖和完全处于监视之下。 就成本而言，配置的传感器节点的数量是非常重要的。在典型的无线传 感器网络应用当中，放置或配置一些传感器节点来监视一个区域或点集 。
拓扑控制技术是无线传感器网络中的基本问题。动态 变化的拓扑结构是无线传感器网络最大特点之一，因此拓 扑控制策略在无线传感器网络中有着重要的意义，它为路 由协议、MAC协议、数据融合、时间同步和目标定位等很 多方面奠定了基础。
MAC层可以提供给拓扑控制算法邻居发现等消息，如 图3-7所示。
课件制作人：谢希仁 9
1. LEACH算法
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1 p (r mod 1 ) p
0
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课件制作人：谢希仁 13
2. GAT算法
GAT算法是一种依据节点的地理位置进行分簇，并对簇内的节点 选择性的进行休眠的路由算法。其核心思想是：在各数据源到数 据目的地之问存在有效通路的前提下，尽量减少参与数据传输的 节点数，从而减少用于数据包侦听和接收的能量开销。它将无线 传感器网络划分成若干个单元格(簇)，各单元格内任意一个节点 都可以被选为代表，代替本单元格内所有其他节点完成数据包向 相邻单元格的转发。被选中的节点成为本单元格的簇头节点；其 他节点都进行休眠，不发送、接收和侦听数据包。
如图3-6所示，采用分级网络结构技术可使Mesh网络路由设计要简单得多， 由于一些数据处理可以在每个分级的层次里面完成，因而比较适合于无线传 感器网络的分布式信号处埋和决策。
计算机网络体系结构和拓扑结构课件
网状拓扑
总结词
网状拓扑是一种复杂的网络拓扑结构，其中任意两个节点之间都可能存在通信路径。
详细描述
网状拓扑提供了高度的灵活性和可靠性，因为多个路径可用于数据传输和故障恢复。然而，网状拓扑 结构的实现和维护成本较高，且需要复杂的路由协议来管理通信路径。
03 网络设备与互联技术
路由器
路由器是用于连接不同网络的 设备，能够根据IP地址将数据 包从一个网络转发到另一个网络。
交换机是一种基于MAC地址识别数据交换的设 备，能够根据MAC地址将数据帧从一个端口转 发到另一个端口。
交换机的主要功能包括数据帧的过滤和转发、 VLAN划分等。
网关
01
网关是用于连接不同协议网络的 设备，能够实现不同协议之间的 转换和数据交换。
02
网关可以用于实现局域网与广域 网之间的连接、不同协议之间的
计算机网络体系结构 和拓扑结构课件
目录
CONTENTS
• 计算机网络体系结构 • 计算机网络拓扑结构 • 网络设备与互联技术 • 网络协议与网络安全
01 计算机网络体系结构
OSI参考模型
• OSI简介：OSI（Open Systems Interconnection）参考模型 是国际标准化组织（ISO）制定的一个用于描述计算机网络协 议的分层模型。它定义了网络协议的七个层次，从上到下分别 是：应用层、表示层、会话层、传输层、网络层、数据链路层 和物理层。
DNS协议
01
02
03
DNS（域名系统）协议用于将域 名转换为IP地址。
通过DNS协议，用户可以在浏览 器中输入域名，系统会自动将其 转换为相应的IP地址，从而实现 网页的访问。
DNS协议采用分布式数据库系统， 将域名和IP地址映射关系分散存 储在多个DNS服务器中，提高了 系统的可靠性和可扩展性。
计算机网络拓扑结构
1.计算机网络拓扑结构：总线形，环形，星形，网状，树形2.osi模型有7层：物理层，数据链路层，网络层，传输层，会话层，表示层，应用层3.网络：由若干结点和连接这些结点的链路组成4.计算机网络：两台或两台以上具有独立功能的计算机通过介质连接成的相互共享硬件资源和软件资源的集合体。
5.互联网把网连在一起。
6.电路交换：特点：资源独占优点：数据传输可靠，顺序，迅速缺点：建立和拆除的时间长，对于持续时间短的数据传输传输效率低。
报文交换：存储转发，不限长度分组交换：特点：存储转发，限制长度缺点：无序计算机网络TCP/IP采用了分组交换7.分组交换可分为两种工作方式:数据交换和虚电路交换8.网络协议的3个要素：语法，语义，时序9.通信双方相同层次---对等实体10.物理层协议的主要特征：机械特性，电气特性，功能特性，规程特性11.计算机网络的功能:连通和共享（通信子网，资源子网）12.协议：对等实体之间必需按照一定的规则才能完成通信13.T568A配线标准：白绿，绿，白橙，蓝，白蓝，橙，白棕，棕14.T568B配线标准：白橙，橙，白绿，蓝，白蓝，绿，白棕，棕15.路由器工作在三层：物理层，数据链路层，网络层16.交换机：物理层，数据链路层17.物理层规定接口，不处理数据，不打包，也不解包18.数据链路层服务:保证帧的通信链路:真正传输数据的介质数据链路=链路+协议数据链路层功能：（1）链路管理‘建立，维持，释放（2）帧同步（3）差错控制（4）透明传输（5）存址（6）流量控制停止等待协议:每发送完一帧都要等待确认帧，通信双方不需要太多的帧缓存，且算法简单易实现，但信道利用率并不高。
数据链路层协议:ARQ协议,连续ARQ协议,选择重传ARQ协议ARQ协议:每发送完一帧都要等待确认帧,通信双方不需要太多的缓存,且算法简单易实现，但信道利用率不高。
连续ARQ协议：发送方可以连续发送一系列信息帧，即不用等待前一帧被确认便可发送下一帧。
计算机网络的拓扑结构课件PPT
计算机网络的拓扑结构
目录页
CONTENTS PAGE
Chp1
说教材
Chp2
说教法
Chp3
说学法
Chp4
说教学 过程
Chp5
说板书 设计
Chp6
说课后 反思
Chp1
说教材
01
Chp2
Chp3
Chp4
Chp5
Chp6
说
说教法 说学法 说教学 说板书 说课后
教 材
过程
设计
反思
地
位
《计算机网络拓扑结构》是中等职业教育国家规划教材 《计算机网络技术》（第3版）第三章第一节的内容
不足之处
1、学生对利用各种拓扑结构组网练习不充分，教具少且 利用率不高。 2、课上习题选择比较单一，不能充分涵盖学业水平考试 这部分知识点。
13
Chp6
说课后 反思
谢谢
5其它网络拓扑结构
1、网状结构 2、混合型结构:
星形总线形拓扑结构 星形环形拓扑结构
12
Chp1 说教材
Chp2 说教法
Chp3 说学法
Chp4 说教学 过程
Chp5 说板书 设计
在本课的教学过程中，充分贯彻了素质教育的教学，体 现了“以学生为主体、教师为主导”的教学理念。教师 注重导方法、导技能，发挥了学生的主体作用，在宽松、 和谐的气氛中获取知识，注重知识的讲授方式，合理的 使用了演示动画等多媒体手段，帮助学生理解知识。课 堂讲解条理清晰，讲清楚了本节课的重难点，完成了教 学任务。
Chp1 说教材
Chp2 说教法
Chp3 说学法
Chp4 说教学 过程
1网络拓扑结构 1、网络拓扑结构概念 2、网络拓扑结构分类
目录页
CONTENTS PAGE
Chp1
说教材
Chp2
说教法
Chp3
说学法
Chp4
说教学 过程
Chp5
说板书 设计
Chp6
说课后 反思
Chp1
说教材
01
Chp2
Chp3
Chp4
Chp5
Chp6
说
说教法 说学法 说教学 说板书 说课后
教 材
过程
设计
反思
地
位
《计算机网络拓扑结构》是中等职业教育国家规划教材 《计算机网络技术》（第3版）第三章第一节的内容
不足之处
1、学生对利用各种拓扑结构组网练习不充分，教具少且 利用率不高。 2、课上习题选择比较单一，不能充分涵盖学业水平考试 这部分知识点。
13
Chp6
说课后 反思
谢谢
5其它网络拓扑结构
1、网状结构 2、混合型结构:
星形总线形拓扑结构 星形环形拓扑结构
12
Chp1 说教材
Chp2 说教法
Chp3 说学法
Chp4 说教学 过程
Chp5 说板书 设计
在本课的教学过程中，充分贯彻了素质教育的教学，体 现了“以学生为主体、教师为主导”的教学理念。教师 注重导方法、导技能，发挥了学生的主体作用，在宽松、 和谐的气氛中获取知识，注重知识的讲授方式，合理的 使用了演示动画等多媒体手段，帮助学生理解知识。课 堂讲解条理清晰，讲清楚了本节课的重难点，完成了教 学任务。
Chp1 说教材
Chp2 说教法
Chp3 说学法
Chp4 说教学 过程
1网络拓扑结构 1、网络拓扑结构概念 2、网络拓扑结构分类
1.计算机网络拓扑结构
节点和子树节点都是转接节点，可以为其他 节点转发数据。
11
树型结构在局域网和广域网中均有使用。 它与星型结构相比，节省了通信线路，降低
了建网成本，提高了可扩展性，但增加了网 络的复杂性。 缺点：对高层节点和链路的可靠性要求较高， 一旦出现故障将影响到其所在支路网络的正 常工作。
12
5. 网状结构
13
14
网状结构一般用于广域网中。 优点：节点之间存在多条路径，碰撞或阻塞
的可能性大大减少，局部的故障不会影响整 个网络的正常工作，可靠性高，网络扩充比 较方便，主机入网比较灵活。 缺点：网络控制机制比较复杂，线路增多使 建网成本增加。
15
小结：
本节课主要讲了网络拓扑结构的概念，常用的拓扑结构 （总线型、星型、环型等）及优缺点
缺点：采用集中控制，中心交换节点的处理 负担过重，当其发生故障时会导致全网瘫痪， 可靠性差；另外，每一节点均通过专用线路 与中心节点相连，线路利用率较低，信道容 量浪费严重。
8ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
2. 环状结构
将入网计算机通过通信线路连接起来形成一 个闭合的环。在该拓扑中，线路是共用的， 数据一般按固定方向单向流动，每个收到数 据包的节点都向它的下游节点转发该数据包。
3
1.5.2 常见的网络拓扑结构
1. 总线型结构 2. 星状结构 3. 环状结构 4. 树状结构 5. 网状结构
4
1. 总线型结构
通过一条通信线路将所有的入网计算机连接 起来，从而形成一条共享的信道，这条共享 信道就称为总线。
总线型拓扑结构其特点位置有一条双向通路， 便于进行广播式传送信息；
又称为分布式结构，是由分布在不同地点并 且具有多个终端的节点机相互连接而成的。
11
树型结构在局域网和广域网中均有使用。 它与星型结构相比，节省了通信线路，降低
了建网成本，提高了可扩展性，但增加了网 络的复杂性。 缺点：对高层节点和链路的可靠性要求较高， 一旦出现故障将影响到其所在支路网络的正 常工作。
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5. 网状结构
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14
网状结构一般用于广域网中。 优点：节点之间存在多条路径，碰撞或阻塞
的可能性大大减少，局部的故障不会影响整 个网络的正常工作，可靠性高，网络扩充比 较方便，主机入网比较灵活。 缺点：网络控制机制比较复杂，线路增多使 建网成本增加。
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小结：
本节课主要讲了网络拓扑结构的概念，常用的拓扑结构 （总线型、星型、环型等）及优缺点
缺点：采用集中控制，中心交换节点的处理 负担过重，当其发生故障时会导致全网瘫痪， 可靠性差；另外，每一节点均通过专用线路 与中心节点相连，线路利用率较低，信道容 量浪费严重。
8ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
2. 环状结构
将入网计算机通过通信线路连接起来形成一 个闭合的环。在该拓扑中，线路是共用的， 数据一般按固定方向单向流动，每个收到数 据包的节点都向它的下游节点转发该数据包。
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1.5.2 常见的网络拓扑结构
1. 总线型结构 2. 星状结构 3. 环状结构 4. 树状结构 5. 网状结构
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1. 总线型结构
通过一条通信线路将所有的入网计算机连接 起来，从而形成一条共享的信道，这条共享 信道就称为总线。
总线型拓扑结构其特点位置有一条双向通路， 便于进行广播式传送信息；
又称为分布式结构，是由分布在不同地点并 且具有多个终端的节点机相互连接而成的。
网络拓扑结构
网络拓扑结构
网络拓扑 (Topology) 结构是指用传输介质互连各种设备的物理布局。
星型拓扑结构（如图 1 、图 2 ）
星型网络由中心节点和其它从节点组成，中心节点可直接与从节点通信，而从节点间必须通过中心节点才能通信。
在星型网络中中心节点通常由一种称为集线器或交换机的设备充当，因此网络上的计算机之间是通过集线器或交换机来相互通信的，是目前局域网最常见的方式。
图 1 星型网络示意图图 2 星型网络实物图
总线拓扑结构（如图 3 ）
总线型网络是一种比较简单的计算机网络结构，它采用一条称为公共总线的传输介质，将各计算机直接与总线连接，信息沿总线介质逐个节点广播传送。
图 3 总线型网络
环型网络拓扑结构（如图 4 ）
环型网络将计算机连成一个环。
在环型网络中，每台计算机按位置不同有一个顺序编号，见图 4 。
在环型网络中信号按计算机编号顺序以“接力”方式传输。
如图 4 中，若计算机 A 欲将数据传输给计算机 D 时，必须先传送给计算机 B ，计算机 B 收到信号后发现不是给自己的，于是再传给计算机 C ，这样直到传送到计算机 D 。
图 4 环形网络
在实际应用中，上述三种类型的网络经常被综合应用，并形成互连网。
互连网是指将两个或两个以上的计算机网络连接而成的更大的计算机网络。
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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 直接连到这一公共媒 体上，公共传 输媒体就是 总线
总线型拓扑结构优点
1 2 3
总线结构所需的电缆数量少
总线结构简单，是无源工 作，有较高可靠性；
易于扩充，增加或减少 用户比较方便。
$
总线型拓扑结构缺点
总线的传输距离有限，
通信范围受到限制
交换方式
星型拓扑结构优点
1、控制简单：在星型网络中，任何站点只和 中央节点连接，因而媒体访问控制方法简单， 也导致访问协议十分简单。
电话 交换机
2、故障诊断和隔离容易：在星型网络中，中央 节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。
局域网
3、方便服务：中央节点可以方便地对各个站 点提供服务和对网络提供重新配置。
星型 拓扑结构
总线型 拓扑结构
环型 拓扑结构
其他型 拓扑结构
星型拓扑结构简介
定义
星型拓扑结构由中央 节点和通过点到点通 信链路连接到中央节 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， 星型又称集中型
星型拓扑网络采用的交 换方式有电路交换和报 文交换，其中，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。
总之， 一个网络拓扑结构，应根据需求， 综合诸因素作出合适选择； 要整体磨合，不能顾此失彼。
THANKS
星型拓扑结构缺点
1、电缆长度较长和安装工作量大。 因为每个站点都要和中央节点直接连 接，需要耗费大量的电缆，安装、维 护的工作量大。
2、中央节点的负担较重，形成瓶颈 效应。一旦发生故障，则全网受影响， 因此，对中央节点的可靠性和冗余度 方面的要求很高
总线型
拓扑结构
总线型拓扑结构简介
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 他站接收
混合型拓扑结构
“星-环”式混合 型拓扑
“星-总”式混合 型拓扑
混合拓扑是将上述某两 种单一拓扑结构混合起来， 取两者的优点构成的拓扑结 构。常用的混合拓扑有两种， 一种是由星型拓扑和环型拓 扑混合成的“星—环”式拓 扑结构；另一种则由星型拓 扑和总线型拓扑混合成的 “星—总”式拓扑结构。
网状拓扑
增加或减少工作站时， 仅需作简单连接。
03 02 01
电缆长度短。环型 拓扑结构的网络所 需的电缆长度与总 线型拓扑结构网络 相似，电缆长度比 较短。
可使用光纤作传输媒 体。光纤的传输速率 很高，既适合环型拓 扑的单方向传输，更 适合于双环的两个方 向传输。
环型拓扑结构缺点
1
节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 每一个节点，一旦环中 某一节点发生故障就会 引起全网的故障
ADD YOUR TITLE
故障诊断 隔离较困难
环型
拓扑结构
环型拓扑结构
环形拓扑网络由 站点连接站点的 链路组成一个全 闭环路，其结构。
每个站点能够接收从 一条链路传来的数据， 并以同样的速率串行 地把该数据沿环送到 另一端链路上，这种 链路可以是单向的， 也可以是双向的，通 常以单向为多见。
环型拓扑结构优点
2
故障检测困难。这与总 线型拓扑结构相似，因 为不是集中控制，故障 检测需在网上各个节点 进行，因此，实施起来 有困难。
其他类型
拓扑结构
树型拓扑结构
树型拓扑结构是从总线型拓 扑演变而来的，形状像一颗 倒立的树，顶端是根，树根 以下带分支，每个分支再带 分支。由树根接收各站发送 来的数据，然后再广播发送 到全网。树型拓扑的特点大 多与总线型拓扑的特点相同， 但也有其特殊之处。
计算机 网络拓扑结构
拓扑学是几何学的一个分支，它是从图论演变过来的。 拓扑学首先把实体的线路抽象成线，而研究点、线、面之间的关系。 计算机网络拓扑是通过网中节点或节点与通信线路之间的几何关系表示网络结构， 反映同一网络中各实体的结构关系。 拓扑设计是建设计算机网络的第一步，也是实现各种网络协议的基础， 它对网络的性能、系统可靠性与通信费用都有重大影响。
网状拓扑结构中，由于节点之间有许多 条路径相连，可以为数据流的传输选择
最佳路由，从而避开有故障的部件或过
忙的节点。但是，这种结构比较复杂， 成本也比较高，提供上述功能的网络协
议也较复杂。这种拓扑结构一般在可靠
性要求高、不计较成本的场合下使用， 例如，军用网，其故障排除比较复杂，
不适宜常用不线方案。
拓扑的选择
拓扑的选择需考虑的因素主要有： 1、网络既要易于安装，又要易于扩展。 2 、网络的可靠性是考虑选择的重要因素。 要易于故障诊断和隔离，以使网络的主 体在局部发生故障时仍能正常运行。 3 、网络拓扑的选择还会影响传输媒体的 选择和媒体访问控制方法的确定，这些 因素又会影响各个站点的运行速度和网 络软、硬件接口的复杂性。