计算机基础-网络拓扑结构

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                网络要求每个被连接的设备中有网络适配器硬件，并且要求有某种物理（或无线）连接将它们全部挂接在一起。如果你考虑的是一个两个节点的网络，不妨将网络适配器比作马口铁罐头盒，而将两个节点之间的连接比作两个马口铁罐头盒之间的连线。然而，大多数现实世界中的网络包含不止两个节点，这就产生了许多不同的连接方式。
网络节点与节点之间的连接，其布置方式被称为网络拓扑结构。它不过是网络节点与连接的布局图。今天，有3种网络拓扑结构占主导地位——即总线拓扑结构、星形拓扑结构和环形拓扑结构。
一、总线拓扑结构
在总线网络拓扑结构中，每个节点都沿着一根称为总线的网络电缆连接到网络上。（如果你对主板背景下的总线这个术语很熟悉，就会知道此处的原理相似。总线为数据提供通道，各设备在总线的各处接入，以便与其他设备通信。）如图10A-1所示，网络节点基本上是在整个总线的方便之处接入。数据从一个节点流入总线，一直流向电缆的末端。在总线的两端，各安装一个被称为终结器的设备，以防止数据信号反射回总线并造成错误。终结器是接到电器接地端上的一种特殊电阻设备。被传输的数据到达终结器后，便不再前行。
除了在最小型的网络中，总线拓扑结构的可靠性都可能构成问题。假如充当总线的单根电缆在任何一点被切断，整个网络就可能崩溃。即使还有许多节点仍然通过总线彼此相连接，一根被切断的电缆不再具有正确的终结方式。尽管这种拓扑结构是实现成本最低的拓扑结构，我还是建议不要选择总线拓扑结构，除非你处理的只是同一个房间里的总共三四台的计算机，而且整个网络连线维修方便。
二、星形拓扑结构
在星形网络拓扑结构中，每个网络节点都连接到被称为集线器的中心设备上。少于8个节点的小型局域网通常只需要一个集线器。较大型网络可能需要多个集线器，而各个集线器可以彼此相连接，以便将所有的节点连成一个网络。图10A-2示例的就是一个使用星形拓扑结构的网络。该例中的网络实际上由两个星形拓扑结构组成，每个都以其自身的集线器为中心，而集线器连接在一起，从而形成一个内聚网络。
集线器通常连接起来，以扩充网络节点的数目。一个集线器通常可容纳4个、8个或16个节点，然后才需要另外一个集线器。例如，在图10A-2中，上面的集线器有8个连接点，其中7个用于连接节点，还有一个连接到另外一个集线器上。这种将星形拓扑结构连接在一起的方法，有时也用于组建广域网。如果有两个分公司各拥有自己的星形拓扑结构局域网，就可以通过广域网的连接点将两个集线器连接在一起，从而将两个局域网连接起来。
连接集线器的概念并不局限于网络。航空公司通常也选择少数大型机场作为中心机场，并基于这些中心机场来确定航线。你仍然可以从任何一个城市到达任何其他一个城市，但是途中你可能得经过一个或两个中心机场。星形拓扑结构网络的数据也是这样。每个网络节点都连接在一起，但是数据必须途径一个或多个集线器才能从数据源到达目的地。航空公司的中心机场与网络集线器的一个不同点在于中心机场或集线器本身的作用。例如，达拉斯―沃思堡国际机场等中心机场，可以是旅行的起点或终点。而网络集线器则不同，它总是位于数据源和数据的目的地之间。数据源和数据的目的地必定是连接到集线器上的网络节点——从来不会是集线器本身。
选择网络拓扑结构时，有得必有失。星形拓扑结构的实现成本高于总线拓扑结构。即使只是想将两台计算机连接起来，也要购买至少一个集线器。网络中每增加4、8或16个节点，就可能需要增加一个集线器。相反，总线拓扑结构除了在总线两端各安装一个价钱不贵的终结器外，无需额外的外部硬件。
三、环形拓扑结构
环形网络拓扑结构形如其名——它是由一个接有网络节点的封闭圆圈构成。实际上，每个节点都与其紧挨的节点直接相连。网络中的数据绕着环形结构向一个方向流动，沿途从一个节点到另一个节点。图10A-3举例说明了环形拓扑结构。
从概念上说，环就像两端连起来的总线。换句话说，环就像圆形的总线，所有的节点都直接连在上面。环形拓扑结构有可能受到可靠性问题的困扰，因为它依赖于网络各毗邻节点间的无缝隙连接。如果其中任何一处断裂，整个网络就会停止运行。
四、物理与逻辑拓扑结构
在迄今的拓扑结构论述中，我一直着眼于网络在连线与集线器方面的物理布局。这就是网络的物理拓扑结构。但是，物理拓扑结构并不能真正说明整个问题。每个网络还具有其逻辑拓扑结构，它描述数据在网络中的实际流动方式。网络的物理和逻辑拓扑结构有可能相同，但经常不同。
可以把物理拓扑结构想象成从外部观察物理网络所看到的网络布局。要理解物理拓扑结构，可以完全忽略数据的流动方式，而将注意力集中于组成网络的电缆、集线器和节点的外形。要理解逻辑拓扑结构，需要与网络中流动的数据融为一体。假设你是数据，并循着数据流动的路径走。你所走的路径就是网络的逻辑拓扑结构。
为什么这一点重要呢？嗯，原来今天的大多数网络使用物理星形拓扑结构，但却可能具有逻辑总线、星形或环形拓扑结构。电缆与集线器在网络内部的连接方式决定网络的逻辑拓扑结构。因此，根据你所实现的网络逻辑拓扑结构的不同，就要有不同类型的集线器、连接器和布线。
例如，物理星形拓扑结构可能以逻辑总线拓扑结构的形式布线。除非集线器本身发生故障，单根电缆断裂不会导致整个网络瘫痪——仅会影响到连接在断裂电缆上的节点。物理星形拓扑结构也可用来实现逻辑环形拓扑结构，如图10A-４所示。值得注意的是，数据仅朝一个方向传输，从而形成一个逻辑环形结构。
集线器具有多种不同的风格，因为它们在布线的方式上可以实现3种基本逻辑网络拓扑结构中的任何一种。例如，用以实现环形拓扑结构的集线器，如图10A-４所示的那种，被称为多站访问单元。此外，集线器有无源和有源之分。无源集线器只充当中心接线点，对经过它的信号不作任何处理。与此形成对照的是，有源集线器可具有多种特性。就其最基本的形式而言，有源集线器放大被传输的信号，以防止数据失真和丢失。高端有源集线器可具备其他一些特性，包括高度发达的网络管理、诊断和报告能力。
五、网络拓扑结构的选择
今天最流行的物理网络拓扑结构是星形结构，虽然它可能用来实现不同的逻辑拓扑结构。为什么星形结构成为实现其他逻辑网络拓扑结构的标准方式，其原因如下：
●        方便性——星形配置使所有的网络连线汇聚到一个中心位置，一般是布线室或服务器室。这一中心位置便于网络管理员配置、检修和维护网络物理连接点。
●        灵活性——由于每个网络节点都是通过自己的专用电缆与网络连接的，因此星形配置方式易于对网络中的节点进行个别增加、挪动或拆除，而不影响其他的节点。
●        智能化——随着制造商生产的集线设备越来越智能化，星形拓扑结构可以利用这些设备中内嵌的智能，包括集中式网络管理与先进的故障诊断能力。即使一个网络目前没有使用智能化集线器，将物理星形拓扑结构配置到位，也会使将来插入智能化集线器成为可能。
               
               
               

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