局域網拓撲結構技術方法探析

陸 路

江蘇省揚州技師學院，江蘇揚州 225003

局域網拓撲結構技術方法探析

陸 路

江蘇省揚州技師學院，江蘇揚州 225003

網絡拓撲結構指的是網絡節點之間的層次關系和對介質的訪問方式。不同的拓撲結構對網絡的影響非常大，起著決定性的作用。電纜連接的幾何方式決定著拓撲結構的發展形狀，可以很清楚的區分出工作站、服務器和終端電腦之間的連接方式，基本上可以分為邏輯拓撲和物理拓撲結構兩種，我們這里講的是物理拓撲結構。而局域網中的拓撲結構是指文件服務器、工作站和電纜的連接形式。

局域網；拓撲結構；協議標準

20世紀60年代，由于當時計算機價格十分昂貴，為了充分利用資源，一般采用聯機終端的形式，即用戶在遠程終端上通過通訊設備（通常是電話線+調制解調器）連接登錄主機，主機一般性能較高，可以同時處理多個遠程用戶的訪問。

隨著計算機的逐漸普及，大量的數據信息需要交流，這種需求導致了人們將分散在不同地域的計算機系統通過線路連接起來。此時網絡通信線路的質量有了較大的改善，網絡中的計算機之間地位平等，但網絡與網絡之間基本沒有連通。這個時代的典型代表是美國國防部先進研究計劃局的DARPANET、IBM公司的SNA、DEC公司的DNA等。

為了實現網絡互連，1973年5月22日，世界上第一個實用的計算機局域網絡——ALTO ALOHA網絡首次開始運轉。后來，Mctcalfe將該網絡改名為以太網（Ethernet）。1979年，DEC、Intel和施樂共同將此網絡標準化，正式以“以太網”這個名字命名。這就是當今現有局域網采用的最通用的通信協議標準。

計算機局域網的拓撲結構基本可以分為星型拓撲結構、總線拓撲結構、環型拓撲結構、樹型拓撲結構以及網狀拓撲結構這么幾種。

星型拓撲結構：星型結構中所有信息都必須通過中心節點再向目的地傳輸，網絡故障容易診斷，電纜連接易于修改，系統易于擴充。增、刪節點時一般不需要斷開整個網絡。這種結構的核心設備是中心交換機，它對系統可靠性要求很高。一旦中心設備發生故障，將導致整個網絡癱瘓。此類網絡結構多應用于小型局域網場合。其優點是:在重新配置計算機局域網絡時可利用中央結點提供快速和便捷的服務；如果某個連接點出現故障，也不會對整個網絡產生破壞作用，且網絡維護人員容易檢測并隔離出故障；其中的任何一個鏈接只涉及到一個中央結點到其他一個站點，因此控制介質媒體訪問的方法變得很方便，從而訪問協議也跟著變得十分簡單。其缺點是：每個站點都可以直接與中央結點相連接，那就需要大量電纜介質，因此費用比較高；萬一中央結點出現故障，那么則全網都不能工作。

總線型拓撲結構：總線型結構中所有的節點都連接在一條電纜通道上，并共享其電纜，電纜兩端應有終結器來防止星號回波。這種網絡上的工作站在發送信息前要監聽總線上有無信息傳輸，如果有空閑就可以發送。所有信息都經過通道上的其他工作站而送往目的地，每個工作站對經過的信息進行檢測，以確認本工作站是否就是目的地。其優點是其沒有關鍵性節點，單一工作站故障對網絡影響小。再加上其電纜介質需求短，傳輸效率高，非?？煽俊Ｆ淙秉c是網絡結構變動時比較麻煩，增、刪節點時一般要斷開整個網絡，并重新配置網絡設備如中繼器、電纜、終端接收設備等，造成資源的浪費，極大的影響了組網的成本及預算。

環型拓撲結構：各個分散的網絡結點按序連接成封閉回路形成環形，每一個單一的結點與它周圍相鄰的結點連接起來，信息沿著一個方向在閉合的媒體內流動。節點之間每次將信息接力傳遞到另一個節點，直到目的地節點接收到此信息幀。環型結構中信息的發送由“令牌”幀來控制，各站之間沒有主從關系，結構簡單。在環型網絡中，令牌終端設備擁有可以在局域網絡中傳輸數據的權限，這樣一來就可以充分保證在某一時間段內局域網絡中只有一臺設備具備傳送數據信息的可能性，因為在這樣的環型網絡中數據信息流向只能夠是往單方向的，所以每一個收到數據信息包的結構站點都向它的下一個站點存儲并轉發該數據信息包。數據信息包在環型網絡中兜了一整個來回，最后還是被發送該數據信息包的站點進行了回收。其優點是數據信息包是往單方向傳遞的，設定固定的延時，所以實時性較好，節點之間也不存在路由復雜性選擇問題。其缺點是整個網絡流動可靠性較差，任何網絡節點之間的故障都可能引起整個局域網癱瘓，而且以后的網絡擴充、檢測故障受其影響，也變得比較困難。

樹型拓撲結構：星型和總線型拓撲結構經過復雜的演變從而形成了樹型拓撲結構。將總線型的某個節點拓展成另一個總線型的網絡；或將星型結構的一個節點也拓展成星型網絡就成為樹型結構。其特點是：有層次的結構，易于管理，故障排除簡便，對根節點依賴大。此類網絡主要用于城域網、校園網等規模中等的網絡。其優點是：層次結構分明，連接簡單，易于管理和擴展，故障排除簡便，維護起來也很方便，適用于收集信息的實際要求。其缺點是：軟硬件資源共享能力低，可靠性比較差，任何一個工作站或鏈路的故障都會對整個網絡的運行產生不好的影響，并且對根節點的依賴性大。此類網絡主要用于局域網、校園網等規模中等的網絡。

網狀拓撲結構：網狀結構又被稱之為完整型結構，各個網絡節點與通信線路互聯之間呈現不規則的形狀，節點之間不存在固定的連接形式。各個節點至少有兩條鏈路連接到其他節點。此種網絡可靠性高、通信效率高，但管理復雜，需要路由機制來選擇最佳路徑。主要用于大型的廣域網路，如中國教育科研網、中國網通骨干網、中國電信骨干網等。其優點是：子系統可靠性較高，較易擴展。其缺點是：結構偏復雜，各個結點都與相鄰多點進行連接，因此只有采用路由算法和流量控制方法，才能使其運轉良好。目前規模較大的廣域網基本上都是采用網狀拓撲結構。

在實際組網過程中，考慮到預算和成本以及實用性，具體采用哪種拓撲結構組建局域網，通常跟傳輸介質、傳輸媒體、以及媒體訪問控制方法的選擇有著密切的聯系。往往在選擇網絡拓撲結構時，以下重要因素必須要考慮在內。

1）系統可靠性?？煽啃院苤匾?，網絡的運行必須要可靠，斷斷續續的網絡對工作、學習及生活影響很大，只有提高網絡平常運行的可靠性，才能保證所有數據信息包能得到準確及時的接收；此外還必須考慮到系統運行以后的日常維護，檢測隔離故障要盡可能的準確快捷，代價要小。

2）組網費用。組建局域網時必須考慮到傳輸設備、存儲設備、終端設備、傳輸介質及工時費用等各類雜費。

3）處理靈活性。這一點是未雨綢繆，需要充分考慮到今后的發展，設備系統升級以后，局域網絡也必須跟著進行擴展或升級，這樣硬件軟件才能互相匹配、相輔相成。升級過程中，一定要能夠不費力的重新配置原有網絡拓撲結構。

4）系統反應時間和流量吞吐：系統反應時間必須要盡可能的短，流量吞吐要盡可能的大，就算客戶沒有提出這樣的要求，作為專業組網人員，也必須要從客戶的立場出發，為客戶著想。

要知道，單一硬件的萬能驅動程序是存在的，但是在局域網中，卻沒有一種通用的網絡拓撲結構能適用于所有的需要網絡的單位。作為組建局域網絡的專業技術人員，首先必須要對計算機局域網絡拓撲結構的相關知識熟悉掌握，其次還必須要累積一定的實踐動手能力，在這一行經驗很重要，這才能夠為局域網選擇合適的成功的拓撲結構。

[1]楊威，賈福祥，楊陟卓.局域網組建、管理與維護[M].北京：人民郵電出版社，2009.

[2]張基溫.計算機網絡技術[M].2版.北京：高等教育出版社，2008.

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1674-6708（2015）150-0087-02