Data Communication Computer Network 简明教程
Computer Network Topologies
网络拓扑是连接计算机系统或网络设备的排列方式。拓扑可能定义网络的物理和逻辑方面。在同一个网络中,逻辑拓扑和物理拓扑可能相同,也可能不同。
Point-to-Point
点对点网络包含恰好两个主机,例如计算机、交换机或路由器,使用一根电缆背靠背连接的服务器。通常,一个主机的接收端连接到另一个主机的发送端,反之亦然。
如果主机在逻辑上是点对点连接的,那么可能有多个中间设备。但是,最终主机不知道底层网络,并且会将对方视为直接连接。
Bus Topology
在总线拓扑的情况下,所有设备共享单条通信线路或电缆。当多个主机同时发送数据时,总线拓扑可能会出现问题。因此,总线拓扑使用 CSMA/CD 技术或识别一个主机为总线主设备来解决该问题。这是网络连接的一种简单形式,其中一台设备的故障不会影响其他设备。但是,共享通信线路的故障会导致所有其他设备停止运行。
共享信道的两端都有线路终端器。数据仅在一个方向发送,并且一旦到达最远端,终端器就会从线路中删除数据。
Star Topology
星形拓扑中的所有主机都使用点对点连接连接到一个称为集线器设备的中央设备。也就是说,主机和集线器之间存在点对点连接。集线器设备可以是以下任一种设备:
-
第 1 层设备,例如集线器或中继器
-
二层级设备,例如交换机或网桥
-
三层级设备,例如路由器或网关
与总线拓扑一样,集线器充当单点故障。如果集线器发生故障,则所有主机与其他所有主机的连接都会失败。主机之间的每项通信都仅通过集线器进行。星型拓扑不需要高成本,因为连接一台主机只需要一根电缆,而且配置也很简单。
Ring Topology
在环形拓扑中,每台主机连接到另外两台主机,创建了一个环形网络结构。当一台主机尝试与不与其相邻的主机通信或向其发送消息时,数据将通过所有中间主机进行传输。要在现有结构中连接一台主机,管理员可能只需要再使用一根电缆。
任何主机的故障都会导致整个环路的故障。因此,环路中的每个连接都是故障点。有些方法采用了另一个备份环路。
Mesh Topology
在这种类型的拓扑中,一台主机连接到一个或多个主机。该拓扑具有点对点连接的所有其他主机的点对点连接中的主机,或者也可能具有仅点对点连接到少数主机的点对点连接中的主机。
网状拓扑中的主机还充当其他没有直接点对点链路的主机的中继。网状技术分为两种类型:
-
Full Mesh :网络中所有主机都与每个其他主机都有点对点连接。因此,对于每个新主机,都需要 n(n-1)/2 个连接。它在所有网络拓扑中提供了最可靠的网络结构。
-
Partially Mesh :并非所有主机都与每个其他主机都有点对点连接。主机以某种任意方式相互连接。需要为某些主机提供可靠性的情况下,该拓扑存在。
Tree Topology
它也被称为层次拓扑,这是目前使用最广泛的网络拓扑形式。该拓扑模拟为扩展星形拓扑并继承总线拓扑的特性。
该拓扑将网络划分为多个网络层面/层级。主要在局域网中,网络分为三类网络设备。最下层是接入层,计算机附加在此处。中间层被称为分配层,它充当上层和下层之间的调解器。最高层被称为核心层,是网络的中心点,也是树的根,所有节点从中分叉。
所有邻近主机在其之间进行点对点连接。类似于总线拓扑,如果根节点关闭,那么整个网络都会受到影响,即使它不是单点故障。每个连接都充当故障点,故障会导致网络划分为无法访问的片段。