计算机网络技术导论05

1.1.ห้องสมุดไป่ตู้ 星型拓扑结构
在星型拓扑结构中，网络中的各节点通过点到点的方式连 接到一个中央节点(又称中央转接站，一般是集线器或交 换机)上，由该中央节点向目的节点传送信息。中央节点 执行集中式通信控制策略，因此中央节点相当复杂，负担 比各节点重得多。在星型网中任何两个节点要进行通信都 必须经过中央节点控制，如图所示。
初始化
载波帧听
发送数据
是否出现 冲突? 冲突检测
放弃发送数据 强化冲突
是否发送 完毕?
延迟一个随机时间准备 重新发送数据
结束
二、令牌环（Token Ring）访问控制法 在令牌环介质访问控制方法中，使用了一个沿着环路循环的令牌。 网络中的节点只有截获令牌时才能发送数据，没有获取令牌的节点 不能发送数据，因此，使用令牌环的LAN中不会产生冲突。 Token Ring的特点： 由于每个节点不是随机的争用信道，不会出现冲突，因此称它是一 种确定型的介质访问控制方法，而且每个节点发送数据的延迟时间 可以确定。在轻负载时，由于存在等待令牌的时间，效率较低。在 重负载时，对各节点公平，且效率高。 采用令牌环的局域网还可以对各节点设臵不同的优先级，具有高优 先级的节点可以先发送数据，比如某个节点需要传输实时性的数据， 就可以申请高优先级。
1.1.3 树型拓扑结构
树型结构是总线型结构的扩展，它是在总线网上加上分支形成 的，其传输介质可有多条分支，但不形成闭合回路；也可以把 它看成是星型结构的叠加。又称为分级的集中式结构，如图所 示。树型拓扑以其独特的特点而与众不同，具有层次结构，是 一种分层网，网络的最高层是中央处理机，最低层是终端，其 他各层可以是多路转换器、集线器或部门用计算机。其结构可 以对称，联系固定，具有一定容错能力，一般一个分支和节点 的故障不影响另一分支节点的工作，任何一个节点送出的信息 都由根接收后重新发送到所有的节点，可以传遍整个传输介质， 也是广播式网络。
1.1.4 环型拓扑结构
环型结构中各节点通过环路接口连在一条首尾相连的闭合环型通信线路中， 环路中各节点地位相同，环路上任何节点均可请求发送信息，请求一旦被 批准，便可以向环路发送信息，如图5-3所示。环型网中的数据按照设计主 要是单向也可以双向传输(双向环)。由于环线公用，一个节点发出的信息 必须穿越环中所有的环路接口，信息流的目的地址与环上某节点地址相符 时，信息被该节点的环路接口所接收，并继续流向下一环路接口，一直流 回到发送该信息的环路接口为止。
网状拓扑的优点： (1)网络可靠性高，一般通信子网中任意两个节点交换机之间，存在着两 条或两条以上的通信路径，这样，当一条路径发生故障时，还可以通过 另一条路径把信息送至节点交换机。 (2) 网络可组建成各种形状，采用多种通信信道，多种传输速率。 (3) 网内节点共享资源容易。 (4) 可改善线路的信息流量分配。 (5) 可选择最佳路径，传输延迟小。 网状拓扑的缺点： (1) 控制复杂，软件复杂。 (2) 线路费用高，不易扩充。 网状拓扑结构一般用于Internet骨干网上，使用路由算法来计算发送数据 的最佳路径。
1.1.2 星型拓扑结构
二、星型结构的缺点： (1) 一条通信线路只被该线路上的中央节点和一个站点使 用，因此线路利用率不高； (2) 中央节点负荷太重，而且当中央节点产生故障时，全 网不能工作，所以对中央节点的可靠性和冗余度要求很高。 (3) 电缆长度和安装：星型拓扑中每个站点直接和中央节 点相连，需要大量电缆，电缆沟、维护、安装等一系列问 题会产生，因此而增加的费用相当可观。
1.1 局域网络拓朴结构
局域网的拓扑结构可以从物理或逻辑的角度来说明。物理的拓扑结构是 组成局域网的所有网络部件的几何徘列。但是,拓扑结构不是网络的一 张图，它是一个理论上的结构，即用图表达局域网的连接形状和结构。 逻辑拓扑结构是指可以相互通信的网络终端之间的可能的连接。它可说 明哪个端点可与另一个端点通信，以及这些成对的端点是否可以通过物 理连接直接通信。本节只说明物理拓扑结构。 网络的拓扑结构很多，主要分为：总线型、星型、环型、树型、全互连 型、网状型和不规则型(或称为杂合型)。
1.1.3 树型拓扑结构
一、树型网的优点： (1) 结构比较简单，成本低。 (2) 网络中任意两个节点之间不产生回路，每个链路都支 持双向传输。 (3) 网络中节点扩充方便灵活，寻找链路路径比较方便。 二、树型网的缺点： (1) 除叶节点及其相连的链路外，任何一个工作站或链路 产生故障都会影响整个网络系统的正常运行。 (2) 对根的依赖性太大，如果根发生故障，则全网不能正 常工作。因此这种结构的可靠性问题和星型结构相似。
1.1.1 总线型拓扑结构
总线拓扑结构采用一条单根线缆做为传输介质，所有的站点 都通过相应的硬件接口直接连接到传输介质上，或总线上。 任何一个节点信息都可以沿着总线向两个方向传播扩散，并 且能被总线中任何一个节点所接收，所有的点点共享一条数 据通道，一个节点发出的信息可以被网络上的多个节点接收。
总线型拓扑结构的优点： (1) 结构简单灵活，非常便于扩充，网络响应速度快。 (2) 设备量少、价格低廉、安装使用方便。 (3) 某个站点失效不会影响到其他站点。 (4) 共享资源能力强，极便于广播式工作，一个节点发送的数 据帧所有节点都可接收。 (5) 所需电缆长度很短，减少了安装费用，易于布线和维护。 (6) 易于扩充，在任何点都可将欲增加的新站点接入或者通过 中继器加上一个附加段来增加长度。 (7) 多个节点共用一条传输信道，信道利用率高； (8) 传输速率高，可达l-l0Mbps。
总线型拓扑结构的缺点： (1) 总线拓扑的网不是集中控制，故障检测需在网上各个站 点进行，使故障诊断困难。 (2) 如果传输介质损坏，整个网络将不可用，瘫痪。 (3) 在总线的干线基础上扩充，可采用中继器，但此时需重 新配臵，包括电缆长度的剪裁，终端器的调整等。 (4) 接在总线上的站点要有介质访问控制功能，因此站点必 须具有智能，从而增加了站点的硬件 和软件费用。 (5) 所有的工作站通信均通过一条共用的总线，导致实时性 很差。
一、载波监听多路访问/冲突检测（CSMA/CD） CSMA/CD协议的工作过程为：由于整个系统不时采用集中式 的控制方式，且总线上每个节点发送信息要自行控制，所以 各个节点在发送信息之前，首先要侦听总线上是否有信息在 媒介体上传送，若有，则其它各节点不发送信息，发免破坏 传送，若侦听到总线上没有信息传送，则可以发送信息到总 线上。当一个节点占用总线发送信息后，要一边发送一边检 测总线，看是否有冲突产生。发送节点检测到冲突产生后， 就立即停止发送信息，并发送强化冲突息号，然后采用某种 算法等待一段时间后再重新侦听线路，准备重新发送该信息。 CSMA/CD协议的工作流程图5-6所示，对CSMA/CD协议的工 作过程通常可以概括为"先听后发、边听边发、冲突停发、 随机重发"。
1.1.6 混合型拓扑结构
将两种或几种网络拓扑结构混合起来构成的一种网络拓扑结 构称为混合型拓扑结构（也有的称之为杂合型结构）。例如 星型环拓扑结构，它是将星型拓扑和环型拓扑混合起来的一 种拓扑结构。
1.2 介质访问控制方法
介质访问控制方法，也就是信道访问控制方法，可以简单地把它理解 为如何控制网络节点何时能够发送数、如何传输及怎样介质上接收数 据的。IEEE802规定了局域网中最常用的介质访问控制方法：IEEE802载 波监听多路访问/冲突检测（CSMA/CD）、IEEE802.5令牌环（Token Ring）、IEEE802.4令牌总线（Token Bus）。 介质访问控制方法是协调和仲裁局域网中各对等结点如何在共享介质 中占用信道、避免冲突以及保证网络性能和可靠性的控制方法。
任务解读： 海天五金公司需要重新规划建设一个办公室，办公室预计 8个工作人员，配备8台电脑，1台打印机和复印机，为了 办公的便利现在要求将这些设备连接，职员之间可以相互 共享信息，并共享使用打印机器和复印机，请为办公室建 立局域网。
任务1-1 组建一个星型结构的局域网
学习领域 要组建小型局域网必须掌握常见局域网的拓扑结构有哪 些，选择合适的拓扑结构。掌握局域网中电脑的ip设臵和 连网测试。 任务实施 Step1：画出设备连接的星型拓扑结构图；
环型拓扑的优点：
(1)信息在网中沿固定方向流动，两个节点间仅有唯一的通路，简化了路径选择的控 制。 (2) 某个节点发生故障时，可以自动旁路（由“中继器”完成），可靠性较高。
(3) 所需电缆长度比星型拓扑要短得多，同时不需像星型拓扑结构那样配制接线盒。
环型拓扑的缺点： (1) 扩充环的配臵比较困难，同样要关掉一部分已接入网的站点也不容易。 (2) 由于信息是串行穿过多个节点环路接口，当节点过多时，影响传输效率，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。 (3) 环上每个节点接到数据后，要负责将它发送至环上，这意味着要同时考虑访问控 制协议。节点发送数据前，必须事先知道传输介质对它是可用的。
1.1.2 星型拓扑结构
一、星型结构的优点： (1) 网络结构简单，便于管理，便于大型网络的维护和调试。 (2) 控制简单，建网容易，移动某个工作站非常简单。 (3) 网络延迟时间较短，误码率较低。 (4) 中央节点和中间接线盒都有一批集中点，可方便地提供 服务和网络重新配臵。 (5) 每个连接只接一个设备，单个连接的故障只影响一个设 备，不会影响全网。 (6) 每个站点直接连到中央节点，故障容易检测和隔离， 可很方便地将有故障的站点从系统中删除。 (7) 任何一个连接只涉及到中央节点和一个站点，控制介质 访问的方法简单，使访问协议也十分简单。
任务1-1 组建一个星型结构的局域网
Step2：购买连接所需设备，交换机，双绞线，水晶头； Step3：制作网线；具体步骤参考前面章节。 Step4: 将计算机用网线连接到交换机，完成网络的物 理连线。 Step5：设臵每台设备的IP地址为内网IP 192.168.1.XXX， 子网掩码为255.255.255.0。 Step6：测试网络连接情况，连通则完成局域网的组建。
计算机网络技术导论
局域网技术
本章学习目标：
本章主要介绍目前常见的局域网标准、技术、软硬件产 品性能以及应用范围等，通过本章的学习，读者应该掌 握以下内容： 局域网的常用标准； 局域网常用的网络设备的选择和使用方法； 无线局域网的应用范围和组建，以及常见拓扑结构。
任务1 组建一个星型结构的局域网
CSMA/CD协议的特点：在采用CSMA/CD 协议的总线LAN中，各节点通过竞争的方 法强占对媒体的访问权利，出现冲突后， 必须延迟重发。因此，节点从准备发送数 据到成功发送数据的时间是不能确定的， 它不适合传输对时延要求较高的实时性数 据。 优点：结构简单、网络维护方便、增删节 点容易，网络在轻负载（节点数较少）的 情况下效率较高。 缺点：随着网络中节点数量的增加，传递 信息量增大，即在重负载时，冲突概率增 加，总线LAN的性能就会明显下降。
1.1.5 网状型拓扑结构
将多个子网或多个网络连接起来构成网际拓扑结构。在一个子网中,集线 器、中继器将多个设备连接起来，而桥接器、路由器及网关则将子网连 接起来。根据组网硬件不同,主要有三种网际拓扑： 网状网：在一个大的区域内，用无线电通信链路连接一个大型网络时， 网状网是最好的拓扑结构。通过路由器与路由器相连，可让网络选择一 条最快的路径传送数据,如图5-4所示。 主干网：通过桥接器与路由器把不同的子网或LAN连接起来形成单个总 线或环型拓扑结构，这种网通常采用光纤做主干线。 星状相连网：利用一些叫做超级集线器的设备将网络连接起来，由于星 型结构的特点，网络中任一处的故障都可容易查找并修复。