計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類與拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

1、 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)基礎(chǔ)精品資源共享課 電子教材- PAGE 6 -計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類與拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)1.3.1 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的分類方式計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)根據(jù)不同的屬性有不同的分類方法。最常見(jiàn)的一種分類方法是按網(wǎng)絡(luò)覆蓋的地理范圍分類。除此之外計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)還有其它分類方式：按網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分類。 按局域網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議分類。 按傳輸介質(zhì)分類。 按所使用的網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)分類。 按傳輸技術(shù)分類。 從以上多種網(wǎng)絡(luò)分類方式中，本書(shū)選擇最常用的分類方式進(jìn)行介紹。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)按照其覆蓋的地理范圍進(jìn)行分類，可以很好地反映不同類型網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)特征。由于網(wǎng)絡(luò)覆蓋的地理范圍不同，它們所采用的傳輸技術(shù)也就不同，因而形成了不同的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)特點(diǎn)與網(wǎng)絡(luò)服務(wù)功

2、能。按網(wǎng)絡(luò)覆蓋的地理范圍進(jìn)行分類，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)可以分為局域網(wǎng)、城域網(wǎng)和廣域網(wǎng)三種類型。1.局域網(wǎng)局域網(wǎng)（Local Area Network，LAN）用于將有限范圍內(nèi)（如一個(gè)實(shí)驗(yàn)室、一幢大樓、一個(gè)校園）的各種計(jì)算機(jī)、終端與外部設(shè)備互連成網(wǎng)。局域網(wǎng)按照采用的技術(shù)、應(yīng)用范圍和協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的不同可以分為共享局域網(wǎng)和交換局域網(wǎng)。局域網(wǎng)技術(shù)發(fā)展非常迅速，應(yīng)用也日益廣泛，它是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中最活躍的領(lǐng)域之一。局域網(wǎng)的主要特點(diǎn)如下：網(wǎng)絡(luò)覆蓋的地理范圍較小，一般在幾十米到幾十千米。 傳輸速率高，目前已達(dá)到10GBit/s。 誤碼率低。 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，常用的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有總線型、星型和環(huán)型等。 局域網(wǎng)通常歸屬于一個(gè)單一的組織

3、管理。 2.廣域網(wǎng)廣域網(wǎng)（Wide Area Network，WAN）是在一個(gè)廣闊的地理區(qū)域內(nèi)進(jìn)行數(shù)據(jù)、語(yǔ)音、圖像信息傳送的通信網(wǎng)。廣域網(wǎng)通常能覆蓋一個(gè)城市、一個(gè)地區(qū)、一個(gè)國(guó)家、一個(gè)洲，甚至全球。廣域網(wǎng)一般由中間設(shè)備（路由器）和通信線路組成，其通信線路大多借助于一些公用通信網(wǎng)，如PSTN、DDN、ISDN等。廣域網(wǎng)的作用是實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離計(jì)算機(jī)之間的數(shù)據(jù)傳輸和資源共享。廣域網(wǎng)的主要特點(diǎn)如下：覆蓋的地理區(qū)域大，通常由幾千米到幾萬(wàn)千米，網(wǎng)絡(luò)可跨越市、地區(qū)、省、國(guó)家、州，甚至全球。廣域網(wǎng)公用通信網(wǎng)進(jìn)行連接。傳輸速率一般在64KBit/s2MBit/s之間，或45MBit/s。但隨著廣域網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，傳輸速

4、率也在不斷地提高，目前通過(guò)光纖介質(zhì)，采用POS、DWDM、萬(wàn)兆以太網(wǎng)等技術(shù)，廣域網(wǎng)的傳輸速率可提高到155MBit/s，2.5GBit/s，最高可達(dá)10GBit/s。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。3.城域網(wǎng)城域網(wǎng)（Metropolitan Area Network, MAN）是一種大型的LAN。它的覆蓋范圍介于局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)之間，一般是一個(gè)城市。城域網(wǎng)設(shè)計(jì)的目標(biāo)是要滿足幾十千米范圍內(nèi)的大量企業(yè)、機(jī)關(guān)、公司的多個(gè)局域網(wǎng)互連的需求，以實(shí)現(xiàn)大量用戶之間的數(shù)據(jù)、語(yǔ)音、圖形與視頻等多種信息的傳輸功能。目前城域網(wǎng)的發(fā)展越來(lái)越接近局域網(wǎng)，通常采用局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)技術(shù)構(gòu)成寬帶城域網(wǎng)。LAN，MAN，WAN的比較如表1.

5、1所示。表1.1 LAN，MAN，WAN的比較內(nèi)容LANMANWAN范圍概述較小范圍計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)較大范圍計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)遠(yuǎn)程網(wǎng)或公用通信網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)覆蓋的范圍20千米以內(nèi)幾十千米幾千米到幾萬(wàn)千米，可跨國(guó)界，洲界數(shù)據(jù)傳輸速率100MBit/s10GBit/s100MBit/s1000MBit/s10GBit/s9.6KBit/s2MBit/s45MBit/s, 10G傳輸介質(zhì)有線介質(zhì)：同軸電纜，雙絞線，光纜無(wú)線介質(zhì)：微波、衛(wèi)星有線介質(zhì)：光纜無(wú)線介質(zhì)：微波、衛(wèi)星有線或無(wú)線傳輸介質(zhì)和公用數(shù)據(jù)網(wǎng)；PSTN、DDN、ISDN、光纜、衛(wèi)星、微波信息誤碼率低較高高拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、總線型、星型、環(huán)型、網(wǎng)狀環(huán)型復(fù)雜、網(wǎng)狀1

6、.3.2 計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是指計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)和通信鏈路所組成的幾何形狀，也可以說(shuō)是網(wǎng)絡(luò)設(shè)備及它們之間的互連布局或關(guān)系，關(guān)系到網(wǎng)絡(luò)設(shè)備類型、設(shè)備能力、網(wǎng)絡(luò)容量及管理模式等。計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有很多種， 下面介紹最常見(jiàn)的幾種。1總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)總線狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)采用單一的通信線路（總線）作為公共的傳輸通道，所有的節(jié)點(diǎn)都通過(guò)相應(yīng)的接口直接連接到總線上，并通過(guò)總線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。對(duì)總線結(jié)構(gòu)而言，其通信網(wǎng)絡(luò)中只有傳輸媒體，沒(méi)有交換機(jī)等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，所有網(wǎng)絡(luò)站點(diǎn)都通過(guò)介質(zhì)連接部件直接與傳輸媒體相連，如圖1-3所示。采用總線型結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)使用廣播式傳輸技術(shù)，總線上的所有節(jié)點(diǎn)都可以發(fā)送數(shù)據(jù)到總線

7、上，數(shù)據(jù)沿總線傳播。但是，由于所有節(jié)點(diǎn)共享同一條公共通道，所以在任何時(shí)候只允許一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)。當(dāng)一個(gè)節(jié)點(diǎn)發(fā)送數(shù)據(jù)，并在總線上傳播時(shí)，數(shù)據(jù)可以被總線上的其他所有節(jié)點(diǎn)接收。各節(jié)點(diǎn)在接收數(shù)據(jù)后，分析目的物理地址再?zèng)Q定是接收還是丟棄該數(shù)據(jù)。這種結(jié)構(gòu)的典型代表就是使用粗、細(xì)同軸電纜所組成的以太網(wǎng)?？偩€型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的特點(diǎn)如下：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于擴(kuò)展。 共享能力強(qiáng)，便于廣播式傳輸。 網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)速度快；但負(fù)荷重時(shí)則性能迅速下降， 易于安裝，費(fèi)用低。 網(wǎng)絡(luò)效率和帶寬利用率低。 采用分布控制方式，各節(jié)點(diǎn)通過(guò)總線直接通信。 各工作節(jié)點(diǎn)平等，都有權(quán)爭(zhēng)用總線，不受某節(jié)點(diǎn)仲裁。2環(huán)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)在環(huán)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，各個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)通過(guò)環(huán)

8、節(jié)點(diǎn)連在一條首尾相接的閉合環(huán)狀通信線路中。環(huán)節(jié)點(diǎn)通過(guò)點(diǎn)到點(diǎn)鏈路連接成一個(gè)封閉的環(huán)，每個(gè)環(huán)節(jié)點(diǎn)都有兩條鏈路與其他環(huán)節(jié)點(diǎn)相連，如圖1-4所示。環(huán)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)有兩種類型，單環(huán)結(jié)構(gòu)和雙環(huán)結(jié)構(gòu)。令牌環(huán)（Token Ring）網(wǎng)采用單環(huán)結(jié)構(gòu)，而光纖分布式數(shù)據(jù)接口（FDDI）是雙環(huán)結(jié)構(gòu)的典型代表。 圖1-3 總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 圖1-4環(huán)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)環(huán)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)如下：各工作站間無(wú)主從關(guān)系，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。 信息流在網(wǎng)絡(luò)中沿環(huán)單向傳遞，延遲固定，實(shí)時(shí)性較好。 兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間僅有惟一的路徑，簡(jiǎn)化了路徑選擇。 可靠性差，任何線路或節(jié)點(diǎn)的故障，都有可能引起全網(wǎng)故障，且故障檢測(cè)困難。 可擴(kuò)充性差。 3星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)在星型拓?fù)?/p>

9、結(jié)構(gòu)中，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都由一條點(diǎn)到點(diǎn)鏈路與中心節(jié)點(diǎn)相連，任意兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的通信都必須通過(guò)中心節(jié)點(diǎn)，并且只能通過(guò)中心節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信，如圖1-5所示。中心節(jié)點(diǎn)，通過(guò)存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)實(shí)現(xiàn)兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)幀的傳送。中心節(jié)點(diǎn)的設(shè)備可以是集線器（HUB）、中繼器，也可以是交換機(jī)。目前，在局域網(wǎng)系統(tǒng)中大多采用星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，幾乎取代了總線結(jié)構(gòu)。 圖1-5 星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖 圖1-6樹(shù)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)星型結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)如下：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于管理和維護(hù)。容易實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)化布線。星型結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)容易擴(kuò)展、升級(jí)。通信線路專用，電纜成本高。星型結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)由中心節(jié)點(diǎn)控制與管理，中心節(jié)點(diǎn)的可靠性基本上決定了整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的可靠性，中心節(jié)點(diǎn)一旦出現(xiàn)故障，會(huì)

10、導(dǎo)致全網(wǎng)癱瘓。中心節(jié)點(diǎn)負(fù)擔(dān)重，易成為信息傳輸?shù)钠款i。 4樹(shù)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)樹(shù)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是從總線型和星型演變而來(lái)的。它有兩種類型，一種是由總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)派生出來(lái)的，它由多條總線連接而成，傳輸媒體不構(gòu)成閉合環(huán)路而是分支電纜。另一種是星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的擴(kuò)展，各節(jié)點(diǎn)按一定的層次連接起來(lái)，信息交換主要在上、下節(jié)點(diǎn)之間進(jìn)行。在樹(shù)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，頂端有一個(gè)根節(jié)點(diǎn)，它帶有分支，每個(gè)分支還可以有子分支，其幾何形狀像一棵倒置的樹(shù)或橫置的樹(shù)，故得名樹(shù)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，如圖1-6所示。樹(shù)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)如下：天然的分級(jí)結(jié)構(gòu)，各節(jié)點(diǎn)按一定的層次連接。 易于擴(kuò)展。 易進(jìn)行故障隔離，可靠性高。 對(duì)根節(jié)點(diǎn)的依賴性大，一旦根節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障，將導(dǎo)致全網(wǎng)癱瘓。 電纜成本高。 5網(wǎng)狀型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)網(wǎng)狀型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)又稱完整結(jié)構(gòu)。在網(wǎng)狀型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)與通信線路互連成不規(guī)則的形狀，節(jié)點(diǎn)之間沒(méi)有固定的連接形式。一般每個(gè)節(jié)點(diǎn)至少與其他兩個(gè)節(jié)點(diǎn)相連，也就是說(shuō)每個(gè)節(jié)點(diǎn)至少有兩條鏈路連到其他節(jié)