第2章 网络拓扑基本模型及其性质
计算机网络网络拓扑模型划分与优化复习
计算机网络网络拓扑模型划分与优化复习计算机网络网络拓扑模型划分与优化是在计算机网络技术领域中非常重要的一个方面。
它关注的是如何合理的划分和优化网络拓扑结构，以提高网络性能、可靠性和扩展性。
本文将重点介绍网络拓扑的基本概念、常见的网络拓扑模型以及划分与优化技术。
一、网络拓扑的基本概念网络拓扑是指网络中各节点之间的物理或逻辑连接关系，决定了数据传输路径和节点间的通信方式。
网络拓扑可以分为物理拓扑和逻辑拓扑两种类型。
1.1 物理拓扑物理拓扑描述了网络中节点和连接线的实际布局关系。
常见的物理拓扑结构包括总线型、星型、环型、树型和网状型等。
- 总线型拓扑：所有节点共享一个传输介质，节点通过该传输介质进行通信。
- 星型拓扑：所有节点均与中央节点连接，数据传输通过中央节点进行转发。
- 环型拓扑：节点按环形排列，每个节点同时与相邻节点相连，数据沿环传输。
- 树型拓扑：各节点按层级排列成树状结构，数据传输通过树枝进行。
- 网状型拓扑：各节点之间相互连接，任意节点可以与其他节点直接通信。
1.2 逻辑拓扑逻辑拓扑描述了网络中节点之间的逻辑关系，是从网络数据传输的角度来看的。
常见的逻辑拓扑结构包括总线型、星型、环型、树型、网状型以及混合型等。
逻辑拓扑与物理拓扑不一定完全一致，例如可以通过路由器将物理拓扑为网状型的网络划分为逻辑拓扑为总线型的子网络。
二、常见的网络拓扑模型在计算机网络中，根据实际需求和网络规模，可以选择不同的网络拓扑模型。
下面介绍几种常见的网络拓扑模型。
2.1 总线型拓扑总线型拓扑是一种较为简单和常见的网络拓扑结构。
它以一根传输介质连接所有节点，节点之间的通信通过竞争总线上的信号传输来实现。
总线型拓扑的优点是成本较低、易于扩展和维护。
然而，它也存在单点故障和带宽共享的问题，当总线发生故障时，整个网络将无法正常工作。
2.2 星型拓扑星型拓扑是以中央节点为核心，所有节点均与中央节点相连的网络结构。
中央节点负责所有节点之间的数据转发。
第二章网络拓扑基本模型及其性质
要理解网络结构与网络行为之间的关系，并进而 考虑改善网络的行为，就需要对实际的网络的结构 特征有很好的了解，并在此基础上建立合适的网络 结构模型。本章介绍几类基本的模型，包括规则网 络、随机图、小世界网络、无标度网络、等级网络 和局域世界演化网络模型。此外，进一步介绍复杂 网络的模块化和自相似性等特征。
3.度分布
在基于“随机化加边”机制的NW小世界模型中，每个 节点的度至少为K。因此当k>>K时，一个随机选取的节点的 度为k的概率为：
P(k)
N kK
Kp N
k K
1
Kp N
N
k
K
而当k<K时P(k)=0.
对于基于“随机化重连”机制的WS小世界模型，当 k>=K/2时有：
min(k K /2,K /2)
中的某些人具有较强的交友能力，他们可以较为容易地把一
次随机相遇变为一个持续的社会连接。显然，这些例子都是
与节点的内在性质相关的。Bianconi和Barabasi把这一性质称
为节点的适应度，并提出了适应度模型，其构造算法如下：
① 增长：从一个具有m0个节点的网络开始，每次引入 一个新的节点，并且连接到m个已存在的节点上，这里
取M个节点（M>=m），作为新加入节点的局域世界。新加 入的节点根据优先连接概率
Local (ki ) ' (i LW )
ki M k Local j m0 t
ki k Local j
j
j
来选择与局域世界中的m个节点相连接，其中LW由新选的M
个节点组成。
显而易见，在t时刻，m<=M<=m0+t。因此上述局域世 界演化模型有两个特殊的情形：M=m和M= m0+t。
网络拓扑模型与设计原则
网络拓扑模型与设计原则在当今信息时代，网络已经成为了人们重要的沟通工具和信息交流平台。
而网络的运行离不开一个良好的拓扑结构，即网络拓扑模型。
网络拓扑模型是指在网络中各个节点之间连接关系的布局和结构。
设计一个合理的网络拓扑模型对于提高网络性能、减少网络故障、优化数据传输等方面具有重要的意义。
本文将介绍网络拓扑模型的概念、常见的网络拓扑结构以及网络拓扑设计的原则。
一、网络拓扑模型的概念网络拓扑模型是指计算机网络中各个节点之间连接关系的布局和结构，它决定了网络中数据的传输方式和路径。
网络拓扑模型可以看作是网络的蓝图，它直接影响着网络的性能和可靠性。
二、常见的网络拓扑结构1. 星型拓扑结构星型拓扑结构是指所有的节点都直接连接到一个中心节点的拓扑结构。
中心节点起到中转和控制的作用，数据传输需要经过中心节点，因此中心节点的性能和可靠性对整个网络的影响较大。
星型拓扑结构适用于小型网络，其优点是易于扩展和维护，缺点是中心节点单点故障会导致整个网络的瘫痪。
2. 总线型拓扑结构总线型拓扑结构是指所有节点都通过一条公共的传输介质连接在一起的拓扑结构。
节点和总线之间的连接通常是共享的，任意节点都可以发送数据到总线上，其他节点可以接收到这些数据。
总线型拓扑结构适用于小型网络，其优点是安装和维护成本低，缺点是当总线发生故障时整个网络会中断。
3. 环型拓扑结构环型拓扑结构是指所有节点按照线性的方式连接在一起形成一个环状的拓扑结构。
每个节点都直接连接到相邻的两个节点，数据沿着环的方向传输。
环型拓扑结构适用于小型网络，其优点是具有良好的传输性能和可扩展性，缺点是节点的故障会导致整个环的中断。
4. 树型拓扑结构树型拓扑结构是指将多个星型拓扑结构通过一个根节点连接在一起形成一个树状的拓扑结构。
树型拓扑结构适用于大型网络，其优点是具有良好的扩展性和冗余性，缺点是根节点的故障会导致整个网络的瘫痪。
三、网络拓扑设计的原则1. 简单性原则网络拓扑设计应尽量简单，避免过于复杂的拓扑结构。
计算机网络的网络拓扑
计算机网络的网络拓扑在现代社会中，计算机网络已经成为人们生活和工作中不可或缺的一部分。
而网络拓扑作为计算机网络的基础，起到了联系各个网络节点和设备的重要作用。
本文将对计算机网络的网络拓扑进行探讨和介绍。
一、什么是网络拓扑网络拓扑是指计算机网络中各个节点之间物理或逻辑连接关系的形式。
它描述了网络中设备之间的布局和连接方式。
网络拓扑可以直接影响到计算机网络的性能、可靠性、扩展性以及整体结构的稳定性。
二、常见的网络拓扑结构1. 星型拓扑星型拓扑是最为常见和简单的网络拓扑结构之一。
在星型拓扑中，每个网络设备都通过独立的链路与中央设备（通常是交换机或路由器）相连。
这种拓扑结构的优点是易于管理和维护，同时还具有较强的可靠性。
然而，星型拓扑的缺点是当中央设备发生故障时，整个网络将失去连接。
2. 总线拓扑总线拓扑使用一根共享的传输线连接所有设备。
每个设备通过连接到传输线上的接口进行通信。
在总线拓扑中，任何一个设备向总线上发送数据包，其他设备都可以接收到。
总线拓扑的优点是简单易用，成本较低。
然而，总线拓扑的问题是当传输线断开或某个设备故障时，整个网络将受到影响。
3. 环形拓扑环形拓扑中，各个设备通过单一的链路相连接，形成一个闭合的环路。
在环形拓扑中，数据包通过环路不断传递，直到达到目标设备为止。
环形拓扑的优点是每个设备都具备相同的机会发送数据包，不存在瓶颈问题。
然而，环形拓扑也存在故障扩散的问题，一旦环上某个设备出现故障，整个网络将无法工作。
4. 网状拓扑网状拓扑是一种非常复杂和灵活的拓扑结构。
在网状拓扑中，每个设备都与其他设备直接相连，数据可以通过多个路径进行传输。
网状拓扑的优点是具备冗余的路径，因此具备较高的可靠性和容错性。
然而，网状拓扑也存在大量的连接和管理问题，同时也需要较高的成本。
三、拓扑选择的考虑因素在实际应用中，选择合适的网络拓扑结构需要考虑多个因素：1. 成本不同的网络拓扑结构对应不同的硬件设备和设施要求，因此成本是一个重要的考虑因素。
计算机网络网络拓扑模型划分与分析复习
计算机网络网络拓扑模型划分与分析复习在计算机网络领域中，网络拓扑模型是用来描述网络中各个节点之间连接关系的一种图形化表示方法。
通过网络拓扑模型，我们可以清晰地了解网络的结构和组织方式，从而对网络的性能进行分析和优化。
本文将对计算机网络网络拓扑模型进行复习，并分析各个模型的特点和应用场景。
一、总线型拓扑模型总线型拓扑模型是一种线型结构，所有节点都通过单一的传输媒介（总线）进行通信。
在总线型拓扑中，各个节点通过监听总线的信号来进行通信，但一次只能有一个节点发送数据，其他节点需要等待。
这种模型的特点是简单且成本较低，适用于小型网络。
在总线型拓扑模型中，当总线发生故障时，整个网络将受到影响，因为所有的节点都依赖于总线进行通信。
此外，由于总线上只能有一个节点发送数据，会导致通信效率较低。
因此，在大型网络中，总线型拓扑模型的应用较为有限。
二、星型拓扑模型星型拓扑模型是以中央设备（如交换机或集线器）为中心，各个节点通过单独的链路与中央设备相连。
在星型拓扑中，各个节点之间的通信需要经过中央设备进行中转。
这种模型的特点是易于管理和扩展，且故障检测和维修都较为方便。
然而，星型拓扑模型也存在一些缺点。
首先，如果中央设备发生故障，整个网络将无法正常通信。
其次，该模型所需的链路数量较多，会增加网络建设成本。
另外，由于所有的节点都需要通过中央设备进行通信，会造成通信的延迟。
三、环型拓扑模型环型拓扑模型将各个节点按照环形连接方式组织，每个节点都与其前后两个节点直接相连。
在环型拓扑中，数据在环上依次传输，直到达到目标节点。
这种模型的特点是节点之间的通信具有对等性，故障节点不会对整个网络造成严重影响。
然而，环型拓扑模型也存在一些问题。
首先，该模型的扩展性较差，添加新节点需要重新调整整个环的连接关系。
其次，由于数据在环上传输，会造成一定的延迟。
此外，如果环中某个节点发生故障，整个网络将不可用，因为数据无法继续传输。
四、树形拓扑模型树形拓扑模型将各个节点按照树状结构组织，上层节点通过链路连接下层节点，形成一个树状的网络结构。
网络经济学第二章知识点
第二章网络外部性2.1 网络的概念和分类2.1.1 网络的概念网络的定义：网络是由互补的节点和链构成的。
网络重要且鲜明的特征是不同的节点和链之间的互补性。
2.1.2 网络的分类2.1.2.1 实体网络与虚拟网络实体网络：消费者以有形的“物理连接”组织起来。
虚拟网络：体现的是一种无物理连接的互联。
2.1.2.2 双向网络与单向网络双向网络:伊克诺米德斯和怀特把图中ASB和BSA提供不同服务的网络定义为双向网络、例如，电话网络、铁路、公路和许多电信网络等都属于双向网络。
图2-0-1 一个简单的本地和远程网络单向网络：当ASB和BSA之一不存在，或者没有经济意义，或是网络中没有方向的区别，即当ASB和BSA是完全相同的，这种网络被称为单向网络。
例如，单向网络中存在两种组建，两种组件结合构成复合产品，如电视信号和电视机。
互补性是单项和双向网络中各个网络组建中存在的重要关系。
2.1.3 网络拓扑网络拓扑指的是网络节点的连接和布局。
常见的网络拓补有完整网络、星状网络、环状网络。
2.1.3.1 常见的网络拓扑1.完整网络从网络的拓扑图可以看出来，网络的任意两个节点都可以和其他节点通信。
具备n个节点的完整网络有n(n-1)条链路，增加一个节点，那么整条网络则增加了2n 条链路。
一般来说，短途童话网络是一个典型的完整网络。
图2-0-2 完整网络2.星状网络从拓扑图来看网络中除了中心节点s能够和网络其他节点联系以外，剩余节点互相之间无法直接联系。
由于链路的方向可能不同，出现的结果无非有两种。
一是节点A1、A2、A3、A4、A5之间无法联系，但是能分别和S产生联系，这种联系可能是单向也可能是双向的。
二是节点之间可能联系，但是必须通过节点S才能联系图2-0-3 星状网络3.环状网络从网络拓扑图来看，环状网络的每个节点只能和临近的节点产生联系。
图2—4中拓扑表现的是一种封闭环状网络，这就意味着信息在整个网络中是产生了一个循环的效果。
【课件】网络拓扑课件 2023—2024学年人教_中图版(2019)高中信息技术必修2
缺点： 1.成本高 2.可靠性较低
线状
优点： 1.结构简单，可扩充性好 2.使用设备简单，可靠性高 缺点： 维护难，故障检测困难
环状
优点： 1.容错性较好 2.结构简单，易于实现
缺点： 1.可靠性低 2.管理维护比较复杂
课堂小练
教室中的计算机通过一台路由器连在了一起， 请同学们用点和线画图表示路由器和计算机的连 接关系，并说明是哪种网络拓扑？
网络拓扑
房屋设计图
思考？
我们在建造网络之前是否也需 要“设计图”呢？
拓扑
拓扑是一种不考虑物体的大小、 形状等物理属性Байду номын сангаас而仅仅使用 点或者线描述多个物体实际位 置与关系的抽象表示方法。
网络拓扑
网络拓扑就是用来表示网络 中各种设备的物理布局。
思考？
榫卯结构
思考？
网络拓扑都有哪些类型呢？
星状
优点： 1.结构简单，便于管理 2.控制简单，便于建网 3.网络延迟时间小，传输 误差极低
课堂小练
教室中的计算机通过一台路 由器连在了一起，请同学们画图 表示路由器和计算机的连接关系， 并说明是哪种网络拓扑？
星状
其它网络拓扑
树形
是一种分层结构，可以看 作是星状拓扑的一种扩展， 适用于分级管理和控制的 网络系统。
其它网络拓扑
树形
网状
网络 拓扑
课堂小结
概念 类型
星状 线状 环状 其它
优缺点 优缺点 优缺点
课后作业
1.收集更多的网络拓扑的结构类型，并总结它们各自的优缺点。 2.找一张学校的网络拓扑图，并分析图中都有哪些网络拓扑。
第二章网络拓扑模型
Cnc =
3( K − 2) 3 ≈ 4( K − 1) 4
(2-1)
因此，这样的网络是高度聚类的。然而，最近邻耦合网络不是一个小世界网络，相反，对固 定的 K 值，该网络的平均路径长度为
Lnc ≈
N → ∞（N →∞） 2K
(2-2)
这可以从一个侧面帮助解释为什么在这样一个局部耦合的网络中很难实现需要全局协调的 动态过程（如同步化过程） 。 另外一个常见的规则网络是星形耦合网络(Star Coupled Network)，它有一个中心点，其 余的 N − 1 个点都只与这个中心点连接，而它们彼此之间不连接（图 2-1(c)） 。星形网络的平 均路径长度为
WS 小世界模型构造算法 ① 从规则图开始：考虑一个含有 N 个点的最近邻耦合网络，它们围成一个环，其 中每个节点都与它左右相邻的各 K / 2 节点相连， K 是偶数。 ② 随机化重连：以概率 p 随机地重新连接网络中的每个边，即将边的一个端点保 持不变，而另一个端点取为网络中随机选择的一个节点。其中规定，任意两个不同的节 点之间至多只能有一条边并且一个节点不能有边与自身相连。
在上述模型中，p = 0 对应于完全规则网络，p = 1 则对应于完全随机网络， 通过调节 p 的值就可以控制从完全规则网络到完全随机网络的过渡，如图 2-3a 所示。 由上述算法得到的网络模型的聚类系数 C ( p ) 和平均路径长度 L( p ) 的特性都可看作是 重连概率 p 的函数。一个完全规则的最近邻耦合网络(对应于 p = 0 )是高度聚类的
15
形形状。在计算星形网络的聚类系数时，中心节点的聚类系数为零，而其它每一个节点的聚 类系数为 1。这里我们假设如果一个节点只有一个邻居节点，那么该节点的聚类系数定义为 1。有些研究文献中则定义只有一个邻居节点的节点的聚类系数为 0，依此定义的话，星形 网络的聚类系数则为 0。
第2章网络设备与网络拓朴结构ppt - PowerPoint Presentation
网络设备 拓朴结构 传输介质 双绞线的制作
网卡 中继器 集线器 网桥 交换机 路由器
常用网络设备
网卡（Network Interface Card）
它是网络适配器的一种，是计算机终端通向网 络的一座桥梁；网卡的功能主要有两个：一是 将电脑的数据封装为帧，并通过网线（对无线 网络来说就是电磁波）将数据发送到网络上去； 二是接收网络上传过来的帧，并将帧重新组合 成数据，发送到所在的电脑中。网卡接收所有 在网络上传输的信号，但只接受发送到该电脑 的帧和广播帧，将其余的帧丢弃。然后，传送 到系统CPU做进一步处理。当电脑发送数据时， 网卡等待合适的时间将分组插入到数据流中。 接收系统通知电脑消息是否完整地到达，如果 出现问题，将要求对方重新发送。
USB
USB作为一种新型的总线技术，由于 传输速率远远大于传统的并行口和串行 口，设备安装简单又支持热插拔，已被 广泛应用于鼠标、键盘、打印机、扫描 仪、Modem、音箱等各式设备，网络适 配器自然也不例外。USB网络适配器其 实是一种外置式网卡。
网卡的端口类型
AUI（“D”型15针接口，连粗缆 ） BNC（细缆 ） RJ45（双绞线 ） 光纤接口
Repeater
5-4-3规则
在以太网中对用来连接的中继器有所限 制，限制规则称为5-4-3 一个以太网上最多允许出现5个网段 最多使用4个中继器 而且其中只有3个网段可以挂接客户计算 机
集线器
集线器工作在局域网(LAN)环境，应用 于OSI参考模型第一层，因此又被称为物 理层设备。集线器可以看作是中继器的 一种，也被称作为多端口的中继器，主 要应用于构建星型的以太网。Mbps自适应网卡， 是指该网卡具有一定的智能，可以与远 端网络设备（集线器或交换机）自动协 商，以确定当前可以使用的速率是 10Mbps还是100Mbps。
计算机网络基础课堂笔记整理第2章
课程名称：计算机网络基础教师：芮建勋2011~2012第一学期整理：Lily喜阳阳第2章计算机网络原理一、计算机网络的拓扑结构⏹计算机网络的拓扑结构就是网络中通信线路和节点（计算机或其他设备）的几何排列形式。
⏹在计算机网络中，将主机和终端抽象为节点，将通信介质抽象为线。
⏹拓扑结构隐含了设备的具体位置。
⏹重点研究计算机节点之间的关系。
计算机网络的拓扑结构分为：星型结构、环型结构、总线型结构、树型结构1、星型结构：各节点通过点到点的链路与中心节点相连。
优点：●容易增加新节点●容易实现数据的安全性和优先级控制●容易实现网络监控缺点：集中控制，对中心节点的依赖性大，易导致网络系统崩溃。
2、环型结构:计算机相互连接成闭合环路，环中数据将沿一个方向逐站传送。
优点：●结构简单●传输延时确定●环中每个节点与节点间的通信线路都会成为网络可靠性的屏障3、总线型结构：所有的节点共享一条公共传输线路，易扩充。
4、树型结构：计算机都连接到其父节点上。
二、网络的分类三、网络协议⏹计算机网络的主要功能：数据通信、资源共享。
⏹为了实现网络功能，必须通过一系列网络协议。
⏹协议是为了实现网络功能的一系列规则的集合。
四、网络互连计算机设备之间物理与逻辑的连接。
五、客户/服务器⏹服务模式的一种（通常把客户机叫做前端，服务器叫做后端或后台）⏹此模式将一个计算任务分布到两个不同的处理单元上⏹客户机通过预先指定的语言向服务器提出请求（request），要求服务器执行某项操作，并将操作结果响应（response）给客户机。
六、域名系统（DNS, Domain Name System）⏹域名系统是为了标识（identify）计算机而设计的主机命名系统⏹域名系统负责定义规则和语法⏹通过域名系统能够实现域名和IP地址的转换（映射）⏹主机名.三级域名.二级域名.一级域名七、补充Internet提供的主要服务⏹网络信息服务⏹电子邮件服务⏹文件传输服务⏹远程登录服务⏹电子公告牌服务⏹网络新闻服务。
网络的拓扑结构ppt课件
总线ห้องสมุดไป่ตู้结构优点
（1）结构简单灵活，对节点设 备的装、卸方便，可扩充性好 。 （2）连接网络所需的电缆长度 短。 （3）网络节点响应速度快，共 享资源能力强。设备投入量少 ，安装使用方便。
5
总线型结构缺点
（1）对线路（总线）的故障敏感，任何 通信线路的故障都会使得整个网络不能 正常运行，
（2）由于共用一个总线，站点间为了协 调通信，需要复杂的介质访问控制机制。
• 1.星形、树形、环形结构各有什么优缺点？ 2.在总线型网络中，通常采取分布式访问控制
策略。 3.星型结构网络中，采用集中式通信控制策略。 4.星型拓扑结构采用的数据交换方式主要有线
路交换和报文交换。
12
网络的拓扑结构
1
网络拓扑的概念
• 定义：指网络中的通信线路和结点间的 几何排序，并用以表示网络的整体结构 外貌，同时也反映了各个模块之间的结 构关系。
2
网络的物理拓扑
• 网络中的节点有两类，一类是只转接和 交换信息的转节点，它包括节点交换机、 集线器和终端控制器等；另一类是访问 节点，它包括计算机和终端等，它们是 信息交换的源节点和目标节点。
环型结构中的各节点是连接在一条首尾相连的闭合环型线路中的。 环型网络中的信息传送是单向的，即沿一个方向从一个节点传 到另一个节点。
10
环形结构的特点
优点：
（1）数据传输质量高 （2）可以使用各种介质 （3）网络实时性好 缺点： （1）网络扩展困难 （2）网络可靠性不高
(3) 故障诊断困难。 11
思考题
• 网络的拓扑结构有三种：总线型、星型、 环型。
3
1.总线型结构
（1）总线型结构网络是将各个节点用一根总线相连。总线网络上 的数据以电子信号的形式发送给网络上的所有计算机，但只有 计算机地址与信号中的目的地址相匹配的计算机才能接收到。 由于所有站点共享一条传输链路，在任何时刻，网络中只有一 台计算机可以发送信息，其它需要发送信息的计算机只有等待， 直到网络空闲时才能发送信息。
局域网与城域网-第2章 拓扑与介质
23
lxm
2.2 传输介质概述
历史上曾经使用过多种传输介质
例如：基带同轴电缆、宽带同轴电缆、等等
近年来，已经集中到：
双绞线：特别是非屏蔽双绞线 光纤：包括多模光纤和单模光纤 无线：主要使用2.5GHz和5GHz频段
数据传输：RJ45插头座
终端接插件和转接接插件通常都使用RJ45（俗称水晶头）
话音传输
RJ45 Patch Panel
终端接插件：RJ11
转接接插件：IDC系列、110系列
110 IDC
30
lxm
2.4.4 双绞线连接线序
两个标准没有本质区别，只是线序颜色的不同 本质问题是
4
lxm
2.1.1 概述
2.1.1.1 传输信道概述 2.12.1.1.1 传输信道概述
通信传输系统三要素
Transmitter, Receiver, Medium
( T, R, M )构成一般意义上的通信信道 下面讨论信道的基本特点
独享信道与共享信道 点对点信道与多点信道
光源
光纤
光检测器
36
lxm
2.5.1 光纤通信－窗口
石英光纤存在多个低损耗传输窗口 主要窗口有3个： 850nm、1310nm、1550nm
First Window (850 nm)
4
光纤损耗 3 (dB/km)
2 1
Second Window (1300/1310 nm)
Third Window (~1550 nm)
10
七年级第二章知识点网络图
七年级第二章知识点网络图网络图，指以图表形式表现网络拓扑结构的一种图形化方法。
随着信息技术的飞速发展，网络图已经成为了信息科技领域中重要的一部分。
在七年级第二章的学习中，学生们要学习的知识点之一便是网络图。
下面就让我们来详细了解一下七年级第二章知识点网络图吧。
一、什么是网络图？网络图是用图形方式描述网络拓扑结构的一种方法。
它将计算机或设备之间的关系、连接方式等都以图形的方式进行展示。
网络图主要包含物理网络拓扑图和逻辑网络拓扑图两类。
物理网络拓扑图是指网络中所有连线的管道或传输线路所呈现的网络结构图。
逻辑网络拓扑图则是指逻辑布局方式的网络结构图，主要用于展示它们如何进行数据传输和路由决策等操作。
二、为什么需要网络图？网络图主要用于理解和描述计算机网络结构，帮助我们更好地管理计算机网络。
网络图可以显示网络中各设备之间的物理连接方式和网络拓扑结构，帮助我们了解网络中每个设备的位置、连接方式等。
网络图还可以帮助我们检测和解决网络故障，以及设计网络拓扑结构、规划网络发展、优化网络性能等。
网络图也可以被用于网络规划，它可以帮助我们发现网络的脆弱点，提高网络的可靠性和鲁棒性，以及更好地管理网络资源。
三、网络图包含哪些元素？网络图中包含多个元素。
其中，主机、路由器、交换机、集线器、网关等都是网络拓扑图中常见的设备。
1.主机：指与网络交互的人机交互设备，如电脑、手机和平板电脑等。
2.路由器：是连接多个网络并转发数据包的设备，用于转发IP 数据包。
3.交换机：是一种用于局域网通信中的数据包转发设备，可以改善网络效率和数据传输的速度。
4.集线器：用于集合多个计算机，将它们连接为一个局域网。
5.网关：用于连接网络中的不同子网和计算机，在不同类型和速度的网络之间进行数据交换和转发。
除了这些设备，网络图还包括连接各个设备的链路、交换机之间的连接线、路由器的机架等。
四、如何绘制网络图？绘制网络图需要具备某些专业知识。
在画网络图之前，我们需要确定网络的拓扑结构、绘制图表、标注设备、连接线路以及设置主机IP地址等。
计算机网络网络拓扑模型复习
计算机网络网络拓扑模型复习在计算机网络中，网络拓扑模型指的是网络中各个节点之间的连接方式，它描述了网络中节点之间的物理或逻辑关系。
网络拓扑对于设计和管理计算机网络都非常重要。
本文将对常见的网络拓扑模型进行复习，并提供答案和解析。
一、总线拓扑模型总线拓扑模型是最简单的网络拓扑模型之一。
它采用一条共享的通信介质，所有节点通过该通信介质进行通信。
当一个节点发送信息时，其他节点都能收到这个信息。
总线拓扑模型适用于小型网络，但当节点数量增加时，会导致信号衰减和冲突。
因此，总线拓扑模型已逐渐被其他更可靠的拓扑模型所替代。
总线拓扑模型的优点是连接简单、成本低廉，但缺点是容易受到单点故障的影响，而且信号传输速度较慢。
二、星型拓扑模型星型拓扑模型是最常见的网络拓扑模型之一。
它以一个中心节点为核心，其他所有节点通过独立的链路与中心节点相连。
当一个节点发送信息时，它需要通过中心节点进行转发。
星型拓扑模型适用于中型和大型网络，但对中心节点的可靠性要求较高。
星型拓扑模型的优点是易于扩展和管理，且单个节点故障不会影响其他节点的通信。
缺点是对中心节点的依赖较高，如果中心节点故障，整个网络将无法正常工作。
三、环型拓扑模型环型拓扑模型是一种将节点以环形方式相连的网络拓扑模型。
每个节点都与前一个节点和后一个节点相连，形成一个环。
当一个节点发送信息时，信息会在环上循环传递，直到到达目标节点。
环型拓扑模型适用于小型网络，节点数量有限且稳定。
环型拓扑模型的优点是节点之间的连接均衡，没有中心节点故障的问题。
缺点是在节点数量增加时，环上的传输延迟会增加，且故障节点会导致整个环断开。
四、树型拓扑模型树型拓扑模型是一种以树结构相连的网络拓扑模型。
树型拓扑模型可以看作是星型拓扑模型的扩展，其中的中心节点也可以连接到其他中心节点，形成分支结构。
树型拓扑模型适用于中型和大型网络，可以有效地减少网络中的冗余链路。
树型拓扑模型的优点是能够使用较少的链路连接大量节点，提高网络的可扩展性。
第二部分 网络拓扑(“结构”相关文档)共9张
（2）环型
（1）星形拓扑：存在中心节点，每个节点与中心节点通过点对点线路连接，任意两个节点的通信都通过中心节点。 1、计算机网络拓扑的定义 （2）逻辑结构与物理结构的关系 计算机网络拓扑主要是指通信子网的拓扑构型; （1）星形拓扑：存在中心节点，每个节点与中心节点通过点对点线路连接，任意两个节点的通信都通过中心节点。 （2）逻辑结构与物理结构的关系 （2）逻辑结构与物理结构的关系 逻辑结构：局域网节点间的相互关系和介质访问控制方法 计算机网络拓扑主要是指通信子网的拓扑构型; 物理结构每个节点与中心 节点通过点对点线路连接，任意两个节点的通信 都通过中心节点。
（2）逻辑结构与物理结构的关系 逻辑结构：局域网节点间的相互关系和介质访问控
制方法
物理结构：局域网的外部链接形式 （3）交换局域网(switched LAN)的物理结构
交换局域网：物理结构与逻辑结构统一的星形拓 扑结构。
几种结合
1、计算机网络拓扑的定义
拓扑学是几何学的一个分支，是从图论演变而来。 拓扑学首先把实体抽象成与其大小、形状无关的点，将连接实
体的线路抽象成线，进而研究了点、线、面之间的关系;
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;
计算机网络拓扑主要是指通信子网的拓扑构型;
拓扑设计对网络性能、系统可靠性与通信费用都有重大影响。
（3）交换局域网(switched LAN)的物理结构 计算机网络拓扑主要是指通信子网的拓扑构型; （1）星形拓扑：存在中心节点，每个节点与中心节点通过点对点线路连接，任意两个节点的通信都通过中心节点。 计算机网络拓扑主要是指通信子网的拓扑构型; 1、计算机网络拓扑的定义 计算机网络拓扑主要是指通信子网的拓扑构型; 1、计算机网络拓扑的定义 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; 计算机网络拓扑主要是指通信子网的拓扑构型; （2）逻辑结构与物理结构的关系 拓扑学是几何学的一个分支，是从图论演变而来。 逻辑结构：局域网节点间的相互关系和介质访问控制方法 逻辑结构：局域网节点间的相互关系和介质访问控制方法 （2）逻辑结构与物理结构的关系 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; 逻辑结构：局域网节点间的相互关系和介质访问控制方法
第2讲 网络拓扑OSI和D0D模型
一、教案头
网络拓扑OSI和D0D模型
授课班级
上课时间
上课地点
教学目标
能力（技能）目标
知识目标
能正确描述和表达网络的拓扑结构和参考模型。具备初步的网络结构判断能力。
掌握网络拓扑结构转化，理解OSI和TCP/IP模型。
能力训练任务及案例
通过课堂教学，使学生了解ORI/RM与TCP/IP的异同，熟悉OSI/RM与TCP/IP各层的功能，熟练掌握OSI/RM的七层结构模型及各层的主要功能，TCP/IP的四层结构、各层的主要功能及主要的协议。
讲授
10分钟
子项目6
TCP/IP共有四个层次是什么？（对应于OSI/RM的七层来讲解,）
讲授
10分钟
归纳
（知识和能力）
(1)网络体系结构与网络协议是网络技术中两个最基本的概念。
(2)计算机网络是由多个互连的计算机结点组成的，结点之间要做到有条不紊地交换数据，每个结点都必须遵守一些事先约好的规则。这些为网络数据交换而制定的规则、约定与标准被称为网络协议。
讲授
提问式
3分钟
子项目1
拓朴都是源自三种基本设计：总线、星状和环状
讲授
5分钟
训练1
总线、星状和环状有什么特点
讲授
提问式
5分钟
子项目2
什么是OSI（也可称OSI/RM）？开放系统互连参考模型
主要作用？定义了网络互连的七层框架，作为网络体系结构的国际标准。
讲授
8分钟
训练2
简单介绍一下各层的功能
学生练习
提问式
同熟悉osirmtcpip各层的功能熟练掌握osir骤教学内容教学方法教学手段学生活动时间分配告知教学内容目的1网络拓扑结构2开放系统互连参考模型osirm中的网络层其他各层简介3tcpip的体系结构4osi与tcpip参考模型的比较讲授分钟引入任务项目网络的结构是网络工作的模型的描述对网络结构的理解有利于对网络整个架构的认识
2网络拓扑基本模型及其性质
Exponential decay
k
BA网络的平均路径长度: 网络的平均路径长度: 网络的平均路径长度
– 具有小世界特性
L∝ log N log log N
BA网络的聚类系数: 网络的聚类系数: 网络的聚类系数
– 不具有明显的聚类特征
m 2 (m + 1) 2 m +1 1 [ln(t )]2 C= [ln( ) ] 4(m 1) m m +1 t
– 如果当N→∞时产生一个具有性质Q的ER随机图的概率为1,那么就称 几乎每个ER随机图都具有性质Q. – Erdos和Renyi的最重要的发现是ER随机图具有如下的涌现或变相性 质: ER随机图的许多重要的性质都是突然涌现的.也就是说,对于任 一给定的概率p,要么几乎每个图都具有某个性质Q(比如连通性), 要么几乎每个图都不具有该性质. – ER随机图的平均度是<k>=p(N-1)≈pN. – ER随机图的平均路径长度LER∝LnN/Ln<k>,具有小世界特性. – ER随机图的聚类系数是C=<k>/N <<1,没有聚类特性. – ER随机图的度分布是Poission分布. P(k) ≈ <k>ke-<k> / k!
为解释幂率分布的产生机理,Barabasi和Albert提出 为解释幂率分布的产生机理, 和 提出 了一个无标度网络模型,现称为BA模型 模型: 了一个无标度网络模型,现称为 模型:
– 增长(growth)特性:即网络的规模是不断扩大的.例如 每个月都会有大量的新的科研文章发表,而WWW上则 每天都有大量新的网页产生; – 优先连接(preferential attachment)特性:即新的节点更 倾向于与那些具有较高连接度的"大"节点相连接. 这种现象也称为"富者更富(rich get richer)"或"马太 效应(Matthew effect)".
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《分子生物网络分析》(Molecular Biology Network Analysis)
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3.星形耦吅网绚(star coupled network)
请计算星形耦吅网绚癿紧密度、拓扑系数、 介数。
2.8复杂网绚癿自相似性
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2.1.觃则网绚
觃则网绚（Regular Network）癿特征： 如果系统中节点及其不边癿关系是固定癿，每 个节点都有相同癿度数，就可以用觃则图来表 示这个系统。 这样癿网绚就称为觃则网绚。
第二章 网绚拓扑基本模型及其 性质
教 师：崔 颖 办公室：外诧学馆412室 E- mail: ying.cui@
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学习目标
理解网绚结构和网绚行为乀间癿关系。
对实际网绚结构有深入癿了解，考虑改善 网绚癿行为。 在此基础上建立吅适癿网绚结构模型。
本章介终几类基本癿模型：觃则网绚、随 机图、小丐界网绚、无标度网绚、等级网 绚等模型。
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2. 2随机网绚
例如，对亍上述纽扣网绚，如果你捡 起一个纽扣，那举将有多少个纽扣也 会跟着被拎起来呢？
结果显示，如果概率P有大亍某个临界 值Pc∝（lnN）/N，那举几乎每一个 随机图都是连通癿，也就是说，随机 地捡起一个纽扣都会拎起地上几乎所 有癿纽扣。
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1.全局耦吅网绚(Globally coupled network)
平均路徂长度为L=1 聚类系数为C=1 度分布：Delta凼数
L
请同学分析全局耦吅网绚癿 拓扑属性。如：平均路徂长度， 聚类系数，朋仍哪种分布。
2. 2随机网绚
ER随机图具有癿性质：涌现戒相变性质
ER随机图癿许多重要性质都是突然涌现癿： 也就是说，对亍任一给定癿概率P，要举几 乎每一个图都具有某个性质Q（比如，连通 性），要举几乎每一个图都丌具有该性质。
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2. 2随机网绚
假设有大量癿纽扣（N>>1）散落在地上，幵以相 同癿概率P给每对纽扣系上一根线。
这样就会得到一个有N个点，约PN（N-1）/2条边 癿ER随机图癿实例。 例如：节点数N=10，P值分别 为：0，0.1，0.15，0.25 则可以得到ER随机图癿实例。 请同学给出此实例演化过秳。
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3.星形耦吅网绚(star coupled network)
2 N 1 平均路径长度：L 2 2 N N N 1 N 1 聚类系数：CC 0 1 N N
星形耦吅网绚是比较特殊癿一类网绚。
有些文献中定丿如果一个节点只有一个邻居节点， 那举该节点聚类系数定丿为1.
全局耦吅网绚 ----完全连接
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1.全局耦吅网绚(Globally coupled network)
请计算全局耦吅网绚癿紧密度、拓扑系数、 介数。
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2.最近邻耦吅网绚 (Nearest-neighbor coupled network) 一般地，觃则网绚具有大癿聚类系数 和大癿平均距离。 这类网绚是高度聚类癿但丌是一个小 丐界网绚。
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第二章 网绚拓扑基本模型及其性质
2.1觃则网绚模型 2.2随机网绚模型
2.3小丐界网绚模型
2.4无标度网绚模型 2.5局域丐界演化模型 2.6模坑性不等级网绚 2.7超家族
10 9
2
3
1
8
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2.1.觃则网绚--小结
全局耦吅网绚：聚类系数高，平均路徂长度 小，反映了网绚癿高度聚类和小丐界性质 最近邻耦吅网绚：聚类系数高，平均路徂长 度大，此类网绚具有高度聚类但是丌是小丐 界网绚。
1 N N 1 i j 2
1
dij
2 Ei Ci ki ki 1
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全局耦吅网绚(Globally coupled network)
具有N个节点癿全局耦吅 网绚有N(N-1)/2条边； 但是大多数实际网绚是秲 疏癿，边数一般至多是 O(N)而丌是O(N2)
（complex network）。
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2. 2随机网绚
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2. 2随机网绚
随机网绚特征:如果系统中节点及其不 边癿关系丌确定，就只能用随机网绚 来表示这个系统。 1.节点确定，但边以概率p任意连接； 2.节点丌确定，点边关系也丌确定
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2. 2随机网绚
如果节点丌是按确定癿觃则连线，譬如按纯 粹癿随机方式连线，所得到癿网绚就成为随 机网绚（random network）。 如果节点按照某种（自）组细原则方式连线，
将演化成各种丌同癿网绚，称为复杂网绚
星形耦吅网绚：聚类系数低（高），平均路 徂长度小，此类网绚为小丐界网绚
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2. 2随机网绚
不完全觃则网绚相反癿是完全随机网绚。
典型癿模型是Erdös和Rényi亍40多年前开 始研究癿ER随机图模型。
5
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3.星形耦吅网绚(star coupled network)
请同学分析星形耦吅网绚癿 拓扑属性。如：平均路徂长度， 聚类系数，朋仍哪种分布。
L 1
1 N N 1 i j 2
d
ij
2 Ei Ci ki ki 1
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2. 2随机网绚
布朗运动
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2. 2随机网绚
随机网绚癿度分布朋仍泊松分布 平均度：k=p(N-1)~p*N 平均路徂长度L~ln(N)/ln<k> 聚类系数: C=p <<1 (由亍极度秲疏) 一般地，随机网绚具有低癿 聚集秳度和小癿平均距离。
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引言
Watts和Strogatz关亍小丐界网绚癿工作；
Barabasi和Albert关亍无标度网绚癿开创 性工作。 人们对存在亍丌同领域癿大量实际网绚癿 拓扑特征迚行了广泛癿实证性研究。 仍丌同角度提出了各种各样癿网绚拓扑结 构模型。
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2. 2随机网绚
随机演化示意图：N=10，P=0；P=0.1； P=0.15，P=0.25
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2.1.觃则网绚
定义：最近邻耦合网络 (nearest-neighbor coupled network)，每 一个节点只和它周围的 邻居节点相连。
最近邻耦吅网绚 ----最近邻连接
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Hale Waihona Puke 《分子生物网络分析》(Molecular Biology Network Analysis)
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2. 2随机网绚
ER随机图作为实际复杂网绚癿模型存在明 显癿缺陷。 ER随机图理论一直是研究复杂网绚拓扑癿 基本理论，其中一些基本思想在目前癿复 杂网绚理论研究中仌然很重要。 可以参考Bollobá s癿著作。
2.1.觃则网绚
定丿：星形耦吅网绚（star coupled network）,有一 个中心点，其余N-1个点都 只不这个中心点连接。
星形耦吅网绚 ---星形连接
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