局域网拓扑结构

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。网络中的计算机等设备要实现互联，需要以一定的结构方式进行连接，这种连接方式就叫做"拓扑结构"，通俗地讲这些网络设备如何连接在一起的。拓扑结构可以分为四类：星形、总线、环形、混合型。

中文名：网络拓扑结构

外文名：Computernetworktopology

总类：星形、总线、环形、混合型

其他类型：树型

1、星形

星型拓扑结构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，是最常见局域网最常见的方式。

这种拓扑结构网络的基本特点主要有如下几点：

（1）容易实现：

它所采用的传输介质一般都是采用通用的双绞线，这种拓扑结构主要应用于IEEE802.2、IEEE802.3标准的以太局域网中；

（2）节点扩展、移动方便：

节点扩展时只需要从集线器或交换机等集中设备中拉一条线即可，而要移动一个节点只需要把相应节点设备移到新节点即可，而不会像环型网络那样"牵其一而动全局"；

（3）维护容易；

一个节点出现故障不会影响其它节点的连接，可任意拆走故障节点；

（4）采用广播信息传送方式：

任何一个节点发送信息在整个网中的节点都可以收到，这在网络方面存在一定的隐患，但这在局域网中使用影响不大；

（5）网络传输数据快：

其实它的主要特点远不止这些，但因为后面我们还要具体讲一下各类网络接入设备，而网络的特点主要是受这些设备的特点来制约的，所以其它一些方面的特点等我们在后面讲到相应网络设备时再补充。

（6）重新配置灵活：

通过集线器连成的星型结构，若移去、增加或改变一个设备，仅涉及被改变的那台设备与集线器某个端口的链接，因此改变起来比较容易，适应性强。

（7）故障隔离和检测容易：

由于各分节点都直接连向集线器，因此故障检测和隔离比较容易，可以很方便的将有故障的节点从系统中删除。

（8）依赖中心节点：

如果处于连接中心的集线器出现故障，则全网瘫痪，故要求集线器的可靠性和冗余度都很高，如应注意采用中心系统的双机热备份。

2、总线

总线型网络采用单根传输线作为传输介质，所有的站点都通过相应的硬件接口直接连接到传输介质或称总线上。使用一定长度的电缆将设备连接在一起。设备可以在不影响系统中其他设备工作的情况下从总线中取下。任何一个站点发送的信号都可以沿着介质传播，而且能被其他所有站点接收。总线拓扑的优点是:电缆长度短，易于布线和维护；结构简单，传输介质又是无源元件，从硬件的角度看，十分可靠。总线拓扑的缺点是:因为总线拓扑的网不是集中控制的，所以故障检测需要在网上的各个站点上进行；在扩展总线的干线长度时，需重新配置中继器、剪裁电缆、调整终端器等；总线上的站点需要介质访问控制功能,这就增加了站点的硬件和软件费用。

这种网络拓扑结构中所有设备都直接与总线相连，它所采用的介质一般也是同轴电缆（包括粗缆和细缆），不过也有采用光缆作为总线型传输介质的，如后面我们将要讲的ATM网、CableModem所采用的网络等都属于总线型网络结构。

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。

这种结构具有以下几个方面的特点：

（1）组网费用低：

从示意图可以这样的结构根本不需要另外的互联设备，是直接通过一条总线进行连接，所以组网费用较低；

（2）这种网络因为各节点是共用总线带宽的：

所以在传输速度上会随着接入网络的用户的增多而下降；

（3）网络用户扩展较灵活：

需要扩展用户时只需要添加一个接线器即可，但所能连接的用户数量有限；

（4）维护较容易：

单个节点失效不影响整个网络的正常通信。但是如果总线一断，则整个网络或者相应主干网段就断了。

（5）可靠性不高：

如果总线出了问题，则整个网络都不能工作，网络中断后查找故障点也比较困难。

3、环形

由连接成封闭回路的网络结点组成的，每一结点与它左右相邻的结点连接。环形网络的一个典型代表是令牌环局域网，它的传输速率为4Mbps或16Mbps，这种网络结构最早由IBM推出，但被其他厂家采用。在令牌环网络中，拥有"令牌"的设备允许在网络中传输数据。这样可以保证在某一时间内网络中只有一台设备可以传送信息。在环形网络中信息流只能是单方向的，每个收到信息包的站点都向它的下游站点转发该信息包。信息包在环网中“旅行”一圈，最后由发送站进行回收。

这种结构的网络形式主要应用于令牌网中，在这种网络结构中各设备是直接通过电缆来串接的，最后形成一个闭环，整个网络发送的信息就是在这个环中传递，通常把这类网络称之为"令牌环网"。实际上大多数情况下这种拓扑结构的网络不会是所有计算机真的要连接成物理上的环型，一般情况下，环的两端是通过一个阻抗匹配器来实现环的封闭的，因为在实际组网过程中因地理位置的限制不方便真的做到环的两端物理连接。

这种拓扑结构的网络主要有如下几个特点：

（1）这种网络结构一般仅适用于IEEE802.5的令牌网（Tokenringnetwork），

在这种网络中，"令牌"是在环型连接中依次传递。所用的传输介质一般是同轴电缆。

（2）这种网络实现也非常简单，投资最小。

可以从其网络结构示意图中看出，组成这个网络除了各工作站就是传输介质--同轴电缆，以及一些连接器材，没有价格昂贵的节点集中设备，如集线器和交换机。但也正因为这样，所以这种网络所能实现的功能最为简单，仅能当作一般的文件服务模式；

（3）传输速度较快：

在令牌网中允许有16Mbps的传输速度，它比普通的10Mbps以太网要快许多。当然随着以太网的广泛应用和以太网技术的发展，以太网的速度也得到了极大提高，普遍都能提供100Mbps的网速，远比16Mbps要高。

（4）维护困难：

从其网络结构可以看到，整个网络各节点间是直接串联，这样任何一个节点出了故障都会造成整个网络的中断、瘫痪，维护起来非常不便。另一方面因为同轴电缆所采用的是插针式的接触方式，所以非常容易造成接触不良，网络中断，而且这样查找起来非常困难，这一点相信维护过这种网络的人都会深有体会。

（5）扩展性能差：

也是因为它的环型结构，决定了它的扩展性能远不如星型结构的好，如果要新添加或移动节点，就必须中断整个网络，在环的两端作好连接器才能连接。

4、混合型

这种网络拓扑结构是由前面所讲的星型结构和总线型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。

这种网络拓扑结构主要用于较大型的局域网中，如果一个单位有几栋在地理位置上分布较远（当然是同一小区中），如果单纯用星型网来组整个公司的局域网，因受到星型网传输介质--双绞线的单段传输距离（100m）的限制很难成功；如果单纯采用总线型结构来布线则很难承受公司的计算机网络规模的需求。结合这两种拓扑结构，在同一栋楼层我们采用双绞线的星型结构，而不同楼层我们采用同轴电缆的总线型结构，而在楼与楼之间我们也必须采用总线型，传输介质当然要视楼与楼之间的距离，如果距离较近（500m以内）我们可以采用粗同轴电缆来作传输介质，如果在180m之内还可以采用细同轴电缆来作传输介质。但是如果超过500m我们只有采用光缆或者粗缆加中继器来满足了。

这种布线方式就是我们常见的综合布线方式。这种拓扑结构主要有以下几个方面的特点：

（1）应用相当广泛：

这主要是因它解决了星型和总线型拓扑结构的不足，满足了大公司组网的实际需求；

（2）扩展相当灵活：

这主要是继承了星型拓扑结构的优点。但由于仍采用广播式的消息传送方式，所以在总线长度和节点数量上也会受到限制，不过在局域网中是不存在太大的问题；

（3）具有总线型网络结构的网络速率会随着用户的增多而下降的弱点；

（4）较难维护，

这主要受到总线型网络拓扑结构的制约，如果总线断，则整个网络也就瘫痪了，但是如果是分支网段出了故障，则仍不影响整个网络的正常运作。再一个整个网络非常复杂，维护起来不容易；

（5）速度较快：

因为其骨干网采用高速的同轴电缆或光缆，所以整个网络在速度上应不受太多的限制。