计算机网络拓扑结构5

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按网络覆盖的地理范围分类 按网络的拓扑结构分类 按网络协议分类 按传输介质分类 按所使用的网络操作系统分类 按传输技术分类
2.4.1 按网络覆盖的地理范围分类
按照网络覆盖的地理范围的大小,我们可以把计算机网络分为: 局域网、城域网和广域网三种类型。
1、局域网(LAN)
局域网(LAN- Local Area Network)是将较小的地理区域内的计 算机或数据终端设备连接在一起的通信网络。局域网覆盖的地理范围 一般在几十米到几十公里之间。它常用于组建一个办公室、一栋楼、 一个楼群或一个校园和一个企业的计算机网络。
1.4计算机网络的拓扑结构
1.5.2星形拓扑结构
星形网络拓扑结构扩展示意图
1.4计算机网络的拓扑结构
1.5.2星形拓扑结构
• 1.数据通信 • 星形拓扑结构何用集中式通信控制策略,所有的通
信均由中央结点控制。一个站点需要传送数据时, 首先向中央结点发出请求,要求与目的站点建立连 接;连接建立完成后,该站点才向目的站点发送数 据。由于网络上需要进行数据交换的站点比较多, 中央结点必须建立和维护许多并行数据通路,这种 集中式传输控制使得网络的协调与管理更容易,但 另一方面,中央结点显然成为了网络速度的瓶颈。
充环的节点配置较困难,同样要关掉一部分已接入 网的节点也不容易。
• ②网络可靠性不高。在环上数据传输是通过接在环 上的每一个节点,单个结点的故障会引起整个网络 瘫痪。
• ③故障诊断困难。某个节点发生故障会引起整个网 络瘫痪,出现故障时需要对每一个节点都进行检测。
1.3计算机网络的拓扑结构
1.5.3环形拓扑结构 • 2.环形网络在现实中的应用情况 • 环形网平时用的比较少,主要用于跨越较大
星形网络解决了总线型网络中“一点断开,全网瘫痪” 的问题。但是整个网络过分依赖于中央结点,中央结点负 担太重,因此对中央结点的要求很高。而且星形网络的布 线是比较麻烦的。
环形网络也存在“一点断开,全网瘫痪”的问题,但是 它与总线型网络不同的是,影响环网的原因不是反射信号, 而是环网中令牌的传递通道被断开。很高的信号传输质量 和较好的实时性是选择环型拓扑的主要理由。
1.3计算机网络的拓扑结构
1.5.3环形拓扑结构 • 2.环形网络的特点 • 环形网络主要具有以下优点: • ①数据传输质量高。由于网络中的中继器对
信号有再生放大的作用,信号衰减的极慢, 适合于远距离传送数据。
• ②适用于光纤。光纤传输速度极快,没有电 磁干扰,环形拓扑结构是单方向传输,十分 适用于光纤传输介质。
• 所谓载波侦听(carrier sense),意思是网 络上各个工作站在发送数据前都要总线上 有没有数据传输。若干数据传输(称总线 为忙),则不发送数据;若无数据传输 (称总线为空),立即发送准备好的数据。
• 所谓多路访问(multiple access)意思是网 络上所有工作站收发数据共同使用同一条 总线,且发送数据是广播式的。所谓冲突 (collision),意思是,若网上有两个或两 个以上工作站同时发送数据,在总线上就 会产生信号的混合,两个工作站都同时发 送数据,在总线上就会产生信号的混合, 哪个工作站都辨别不出真正的数据是什么。 这种情况称数据冲突又称碰撞。
• 其工作原理简单总结如下:
• ① 要发送信息的节点首先侦听媒体,若媒 体空闲,则传输,否则转②。
• ② 若媒体忙,一直侦听直到信道空闲,然 后立即传输。
• ③ 若在传输中监听到冲突,则发干扰信号 通知所有站点。
• ④ 等候一段时间,再次传输。
• 通俗Biblioteka Baidu可以这样来描述:
• 先听后说,边听边说; 一旦冲突,立即停 说; 等待时机,然后再说;听,即监听、 检测之意;说,即发送数据之意。
局域网常采用星形、星形/环形、星形/总线型拓扑结构, 而网际网(网际互联)的拓扑结构常采用网状结构,环形 或总线型为主干网、分层的星形结构。
在实际组网过程中,我们要综合考虑各种因素来优化网 络设计。拓扑结构的选择往往和传输介质的选择和介质访 问控制方法的确定紧密相关。选择拓扑结构时,应考虑的 主要因素有以下几点:①可靠性。网络的性能稳定与否在 很大成度上决定了网络的使用价值,网络的系统可靠性又 决定了将来网络出现故障的概率和频率的大小。拓扑结构 的选择要使故障检测和故障隔离较为方便才好。②扩充性。 网络的可扩充性是与网络的拓扑结构直接相关的。由于网 络的发展非常快,网络的规模会随时扩大。③费用高低。 由于选择不同的网络拓扑结构,所需要的网络传输介质和 网络连接设备也不一样,所以我们需要考虑组网的费用高 低问题。
广域网的主要特点是: (1)覆盖的地理区域大,通常在几公里至几千、几万公里,网络可跨越市、
地区、省、国家、洲洋乃至全球。 (2)广域网连接常借用公用网络。 (3)传输速率比较低,一般在64kbps-2Mbps,最高可达到45Mbps,但随
着广 域网技术的发展,广域网的传输速率正在不断地提高,目前通过光纤介 质,采用POS(光纤通过SDH)技术,使传输速率达到155Mbps,甚至
1.5.3环形拓扑结构 • 1.数据传递 • 环形拓扑结构中的数据传递方向是单向的,
信息在环中只是沿着一个方向传递,每个中 继器都能起到信号放大的作用,所以即使网 络中的结点数量很大,也感觉不到信号的衰 减,通常适合超大规模的网络。
1.3计算机网络的拓扑结构
1.5.3环形拓扑结构 令牌环的基本原理是这样的:一个独特的标志信息 帧被称为令牌,在网络空闲时,令牌绕环不停旋转, 只有获得令牌的节点才有权利发送信息。令牌有 “忙”和“空”两种状态,当工作站准备发送信息 时,首先要等待令牌的到来,当检测到一个经过它 的令牌为“空”状态时,即可以发送信息,并将令 牌置为“忙”。每个站点随时检测经过本站的信息, 当查到信息帧中指定的目的地址与本站相同时,则 复制下信息并继续向前传递,环上的信息绕环一周 后回到发送站点予以回收。
2.4 网络的分类
在刚刚接触网络的时侯,你会听到各种各样的网络类型, 如:“局域网”、“广域网”、“以太网”、“互联网”、 “Novell网”等,而且经常是对某一种网络有多种说法, 使人们很容易混淆,不知哪一种说法是正确的。其实这些说 法都没错,因为计算机网络可以从不同的角度进行分类,常 用的分类方法有:
1.3计算机网络的拓扑结构
1.5.3环形拓扑结构 ③网络的适时性好。每两台计算机间只有一条
通道,所以在信息流动方向上,路径选择简 化,运行速度极高,可以避免数据冲突。另 一方面,由于采用了令牌控制技术,使得每 个站点的最长等待时间是已知的。
1.3计算机网络的拓扑结构
1.5.3环形拓扑结构 • 环形拓扑结构的缺点是: • ①网络扩展困难。由于网络是一个封闭的环,要扩
1.5.2星形拓扑结构 ②易于网络扩展。无论是添加或删除一个结 点,在星形拓扑的网络中都是一个非常简单 的事情,从中央结点上插入或拔下一个插头 就能实现。当网络拓展较大时,可以采用增 加中央结点的方法(如再增加一个交换机把 两个交换机级联起来,共同作中中央结点)。
③具有较高的可靠性(这一点与总线型拓扑 结构是相同的)。只要中央结点不发生故障, 其它节点的故障不会影响到整个网络。
• ③布线比较困难。由于每一个结点都有一条 专用电缆,当计算机数量较多、分布的位置 比较分散时,如何进行网络布线是一件很麻 烦的事情。
1.4计算机网络的拓扑结构
1.5.2星形拓扑结构 • 4.在现实中的应用情况
• 星形网络是在现实生活中应用最广的一种网 络拓扑,一般的学校或公司都采用这种网络 拓扑组建局域网。常用的物理布局采用星型 拓扑的网络有10Base-T以太网、100Base-T 以太网等。局域网的拓扑结构常采用星形或 星形与其他类型相结合的拓扑结构。现在很 多大学或公司都是采用多级星型结构来组建 局域网。
1.3计算机网络的拓扑结构
1.5.3环形拓扑结构 环形拓扑结构是由中继器和连接中继器的点 到点的链路组成一个闭合环,计算机(工作 站)通过和中继器接入这个环中,构成环形 拓扑的计算机网络。如图2-11所示。
1.3计算机网络的拓扑结构
1.5.3环形拓扑结构
环形网络拓扑结构扩展示意图
1.3计算机网络的拓扑结构
地理范围的网络,环形拓扑更适合于网间网 等超大规模的网络。最常见的采用环形拓扑 的网络主要有令牌环网、光纤分布式数据接 口(FDDI)和铜线电缆分布式数据接口 (CDDI)网络。
计算机网络的拓扑结构
小结:
在以上三种网络拓扑结构中,总线型网络最简单,而且 也最容易安装。如果要安装一个临时的小型网络,总线型 拓扑结构应该是首选。但这种网络结构的最大缺点是一旦 缆线连接处断开或是缆线出现故障,整个网络都将瘫痪, 即网络的可靠性是一个很棘手的问题。
1.5计算机网络的拓扑结构
1.5.1总线型拓扑结构
总线型网络扩展示意图
1.5计算机网络的拓扑结构
1.5.1总线型拓扑结构 3.网络的特点 优点:1)网络结构简单,节点的插入、删除比较方便,易
于网络扩展。 2)设备少,造价低,安装和使用方便。 3)具有较高的可靠性。单个节点的故障不会涉及整个
网络。 缺点:1)故障诊断困难。
局域网的主要特点如下: (1)覆盖的地理区域比较小,仅工作在有限的地理区域内(0.1-、20
公里)。 (2)传输速率高,1Mbps-1Gbps。 (3)误码率低。 (4)拓扑结构简单,常用的拓扑结构有:总线型、星型、环型 (5)局域网通常归属一个单一的组织所管理。
2、广域网(WAN)
广域网(WAN-Wide Area Network)是在一个广阔的地理区域内进行 数据、语音、图象信息传输的通信网。广域网覆盖广阔的地理区域,通信线 路大多借用公用通信网络(如:PSTN、 DDN、 ISDN等),传输速率比较 低,这类网络的作用是实现远距离计算机之间的数据传输和信息共享。广域 网可以覆盖一个城市、一个国家甚至于全球(如:Internet)。
1.5计算机网络的拓扑结构
1.5.1总线型拓扑结构 总线型拓扑结构采用单根数据传输线作为通信介质,所
有的站点都通过相应的硬件接口直接连到通信介质上,而且 能被其他所有站点接受。
总线型拓扑结构示意图
2.3计算机网络的拓扑结构
2.5.1总线型拓扑结构 1.总线上的通信
由于所有节点共享一条公用传输链路,所以 一次只能由一个设备传输。这样就需要某 种形式的访问控制策略,来决定下次那个 节点来发送。一般情况下总线型网络采用 带冲突检测得载波侦听多路访问 (CSMA/CD)控制策略。
1.4计算机网络的拓扑结构
1.5.2星形拓扑结构
• 2.网络的扩展 • 星形拓扑结构的网络,理论上说扩展是比较
简单的,只需要将站点与中央结点的空余接 口用一根网络连接线(如双绞线)直接连起 来就可以了。如果中央结点没有空余接口, 通常采用增加一个中央结点,将两个中央结 点采用级联的方式连接起来,再将结点与新 中央结点连接,便可达到网络扩展的目的。
1.4计算机网络的拓扑结构
1.5.2星形拓扑结构 • 星形拓扑结构也有其明显的缺点: • ①过份依赖中央结点。整个网络能否正常运
行,在很大成度上取决于中央结点能否正常 工作,中央结点的负担很重。
1.4计算机网络的拓扑结构
1.5.2星形拓扑结构 • ②组网费用较高。由于网络中每个结点都需
要有单独的电缆连接到中央结点,所以星形 网络所用的电缆很多,中央结点也是一个额 外的负担。
1.4计算机网络的拓扑结构
1.5.2星形拓扑结构 • 3.网络的特点 • 星形网络拓扑结构具有以下一些优点: • ①易于故障的诊断与隔离(这一点与总线型
拓扑结构正好相反)。集线器或交换机位于 网线的中央,与各结点通过直连线直接相连, 每条连接线都有相应的指示,所以故障容易 检测和隔离。
1.4计算机网络的拓扑结构
2)故障隔离困难。 3)实时性不强。
1.5计算机网络的拓扑结构
1.5.2星形拓扑结构 星型是目前应用最广。实用性最好的一种拓扑结构。星型拓扑
结构是由中央节点直接通过各自独立的电缆连接起来的站点 组成。中央节点(交换机或集线器)位于网络中心,其他站 点通过中央节点进行数据通信。
星形网络拓扑结构示意图
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