第3章 网络拓扑结构设计(1)

一、链路型（线型）拓扑结构 链路型（线型）
• 链路型网络由点对点串联而成。 • 链路网与总线网结构相同，工作原理不同。
– 总线网络采用广播 广播方式进行数据传输； – 而链路形网络采用点对点 点对点方式进行信号传输。
• 支持链路型的网络：
– SDH（同步传输网，提供数字电路接入服务） – DWDM（密集波分多路复用） – ATM（异步传输模式，ISDN）
大学校园网结构
– 80/20与20/80、2用2备2扩、效率与公平（交换机 80/20与20/80、 级联与堆叠）
第3章 网络拓扑结构设计
网络拓扑结构的类型
• 点对点类型（Point to Point）：一对一通信 点对点类型（ ）：一对一通信 ）：
• 广播类型（Point to Muiltpoint）：一对多（全部） 广播类型（ ）：一对多 ）：一对多（全部） 通信
四、蜂窝型拓扑结构
• 主要用于无线通信网络。
–把微波覆盖区域分为大量相连的小区域，每个区域都 使用自己的、低功率的无线发送和接收基站（BS）或 无线接入点（AP） –蜂窝的大小与基站或AP发射功率有关。 –蜂窝型拓扑结构使用 频分复用方法
五、混合型拓扑结构
混合型结构的顶层节点负荷较重。 混合型结构的顶层节点负荷较重。
复习
• 网络工程设计规范：
– ITU（国际电信联盟）、IEEE（国际电子电气工程师 协会）、IETF（因特网工程任务组）
• 网络体系结构（分层+协议）： 网络体系结构（分层+
– OSI/RM、TCP/IP、IEEE802.3 OSI/RM、TCP/IP、
• 网络工程设计模型（重点）：三层模型 网络工程设计模型（重点）：三层模型 • 网络工程设计原则：
• 多级星型结构：在基本星型结构的基础上通过多台交 换机级联，形成多级星型结构，满足更多、不同地理 位置分布的用户连接和不同端口带宽需求。
• 树型拓扑结构：由多级星型结构组成，自上而下呈 三角形分布。上层的终端和集中交换节点少，中层 的终端和集中交换节点多些，而下层的终端和集中 交换节点最多。
• 大中型网络通常采用树型拓扑结构。
– 大量主机广播查找服务器地址 – 网络环路 – 网卡故障 – 网络病毒 – 软件使用
二、总线型拓扑结构
• 采用一条通信链路作为公共传输信道，网络上所有 节点都通过相应的接口连接在总线上。 • N个节点完全互联只需要1条总线传输线路。
三、星型拓扑结构
• 每个节点都有一条单独的链路与中心节点相连，所有数 据都要通过中心节点进行交换。 • N个节点完全互联需要N-1条传输线路。 • 中心节点设备通常采用交换机。（思考：集线器可以吗） • 传输距离限制：通常采用双绞线作为传输介质，所能连 接的网络范围最大直径为200米
点对点
网 状 型 总 线 型 广播 星 型 蜂 窝 型
3.1 点对点类型网络拓扑结构
• 将网络中节点以点对点方式连接起来，通过单独的链路进行 数据传输，两个节点之间可能存在多条单独链路。
• 点对点与端到端：
– 点对点是两个节点之间的物理链Hale Waihona Puke Baidu。 – 端到端是跨越多个中间节点的逻辑链路，由多个点对点实现。
• 支持拓扑结构
–支持点对点网络的拓扑：链路型、环型、 网状 –支持广播式网络的拓扑：星型网、总线 网、蜂窝网（无线局域网）
• 优缺点
–点对点网络：网络性能不会随数据流量 加大而降低。但中间节点较多时，增加网 络时延。 –广播网络优点：在一个网段内，任何两 个节点之间的通信，最多只需要“2跳” 的距离；但网络流量很大时，容易导致网 络性能急剧下降。
N ( N − 1) H= 2
3.2 广播类型网络拓扑结构
•广播网络信号传输方式
一、广播网络的特点
• 广播网络工作原理：CSMA/CD CSMA/CD • 冲突域：同一网段在同一时刻只能有一个信号发送 • 广播域：存在于以太网中，在一个网段，一台主机 在发送消息的同时，其他所有主机都能收到。
• 广播风暴：大量无用的广播数据包形成 广播风暴。 • 产生广播风暴的原因：
双环网的“自愈”
• SDH环网采用双环或多环结构。
–SDH环网正常工作时，外环传输数据，内环作为备用环路。 –当环路发生故障时，信号自动从外环切换到内环，这种 功能称为“自愈”。
四、网状型拓扑结构
• 一般用于城域网、广域网，大型局域网 核心层。 • 网络中任何两个节点之间都有直达链路 连接，通信过程中不需要进行信号转接。 • 网络中节点数为N，连接网络链路数H为：
• 广播网络没有用于广域网的原因：
– 主机协调通信需要占用大量的通信资源； – 主机长距离通信会带来较大的信号延迟； – 长距离高带宽的信道非常昂贵。
各种拓扑结构的分类与工作方式
网 类 络 型 拓扑结构 类型 链路型 环 型 主 要 应 用 WAN WAN WAN LAN LAN WLAN 工 作 机 制 PPP SDH、DWDM 、 多种方式 CSMA/CD CSMA/CD CSMA/CA 相 关 标 准 RFC1134 ITU-T G.803 多种标准 IEEE 802.3 IEEE 802.3 IEEE 802.11
点对点网络 VS 广播网络
• 工作原理
– 点对点网络：实现网络节点一对一的通信， 通信协议是PPP（广域网路由器）、PPPoE （局域网内提供拨号连接） – 广播网络：网络上所有节点共享一条信道， 采用CSMA/CD原理避免冲突。
• 适用场合
– 点对点网络主要用于城域网和广域网，如路 由器、光纤、DDN专线。 – 广播网络广泛用于局域网 局域网。 局域网
三、环型拓扑结构
• 各个节点通过环接口，连接在一条首尾相接的 闭合环形通信线路中，信号沿一个方向传输。 • 环网结构有：
– 单环 – 多环 – 环相切 – 环内切 – 环相交 – 环相连
• SDH环网结构应用
环网的实际施工
• 环型结构是一种点对点链路。 • 在工程设计中，往往在环的两端实现环的封 闭。环网在物理上呈总线形状，逻辑上仍然 是环型拓扑结构。