网络拓扑的类型

在计算机网络中,存在各种不同的组件通过其彼此连接的方式。网络拓扑是定义结构以及这些组件如何相互连接的方式。

网络拓扑的类型

包括节点和经由发送器和接收器的连接线的网络的布置被称为网络拓扑。各种网络拓扑包括:

  • 点对点拓扑
  • 网状拓扑
  • 星星拓扑
  • 总线拓扑
  • 环形拓扑
  • 树拓扑
  • 混合拓扑

点对点拓扑

点对点拓扑是一种拓扑结构,用于发送方和接收方的功能。它是两个节点之间最简单的通信,其中一个是发送方,另一个是接收方。点对点提供高带宽。

Point to Point Topology

点对点拓扑

网状拓扑

在网状拓扑中,每个设备都经由特定信道连接到另一个设备。在网状拓扑中,使用的协议是AHCP(Ad Hoc Configuration Protocols)、DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol)等。

Mesh Topolgy

网状拓扑

图1:每个设备都通过专用通道连接到另一个设备。这些通道称为链接。

  • 假设N个设备在网状拓扑中彼此连接,每个设备所需的端口总数为N-1。在图1中,有5个设备相互连接,因此每个设备所需的端口总数为4。所需的端口总数= N *(N-1)。
  • 假设N个设备在网状拓扑中彼此连接,则连接它们所需的专用链路的总数为 NC2 即N(N-1)/2。在图1中,有5个设备相互连接,因此所需的链路总数为5*4/2 = 10。

网格拓扑的优势

  • 节点之间的通信速度非常快。
  • 网状拓扑结构非常强大。
  • 故障容易诊断。数据是可靠的,因为数据通过专用信道或链路在设备之间传输。
  • 提供安全和隐私。

Mesh拓扑的缺点

  • 安装和配置都很困难。
  • 电缆的成本高,因为需要大量布线,因此适合于较少数量的设备。
  • 维护成本很高。

网状拓扑的常见示例是互联网骨干网,其中各种互联网服务提供商经由专用信道彼此连接。这种拓扑结构也用于军事通信系统和飞机导航系统。

星型拓扑

星型拓扑中,所有设备都通过电缆连接到单个集线器。该集线器是中心节点,所有其他节点都连接到中心节点。集线器本质上可以是无源的,不是智能集线器,例如广播设备,同时集线器可以是智能的,称为有源集线器。活动集线器中有中继器。同轴电缆或RJ-45电缆用于连接计算机。在星星拓扑结构中,使用了许多流行的以太网LAN协议,如CD(冲突检测)、CSMA(载波侦听多路访问)等。

Star Topology

星星拓扑

图2:一个星星拓扑,有四个系统连接到一个连接点,即hub.& nbsp;你好

星星拓扑的优点

  • 如果N台设备以星星拓扑相互连接,则连接它们所需的电缆数量为N。因此,它很容易设置。
  • 每个设备只需要1个端口,即连接到集线器,因此所需的端口总数为N。
  • 它是健壮的。如果一个链路发生故障,则只有该链路会受到影响,而不是其他链路。
  • 易于故障识别和故障隔离。
  • 星星拓扑是成本效益高的,因为它使用廉价的同轴电缆。

星星拓扑的缺点

  • 如果整个拓扑所依赖的集中器(集线器)发生故障,整个系统将崩溃。
  • 安装成本很高。
  • 性能基于单个集中器,即枢纽

星星拓扑的一个常见示例是办公室中的局域网(LAN),其中所有计算机都连接到中央集线器。此拓扑也用于所有设备都连接到无线接入点的无线网络中。

有关详细信息,请参阅星星拓扑的优点和缺点。

总线拓扑

总线拓扑是一种网络类型,其中每台计算机和网络设备都连接到一根电缆。它是双向的。& nbsp;这是一个多点连接和不可靠的拓扑,因为如果主干出现故障,拓扑就会崩溃。在总线拓扑中,各种MAC(媒体访问控制)协议之后是LAN以太网连接,如TDMA、纯Aloha、CDMA、时隙Aloha等。

Bus Topology

总线拓扑

图3:具有共享主干电缆的总线拓扑。节点通过引入线连接到通道。& nbsp;你好

总线拓扑的优点

  • 如果N个设备在总线拓扑中相互连接,则连接它们所需的电缆数量为1,称为主干电缆,并且需要N条引入线。
  • 同轴或双绞线电缆主要用于支持高达10 Mbps的基于总线的网络。
  • 与其他拓扑结构相比,电缆的成本更低,但它用于构建小型网络。
  • 总线拓扑是熟悉的技术,因为安装和故障排除技术是众所周知的。
  • CSMA是此类拓扑最常用的方法。

总线拓扑的缺点

  • 总线拓扑结构相当简单,但仍然需要大量的布线。
  • 如果公共电缆发生故障,那么整个系统将崩溃。
  • 如果网络流量很大,则会增加网络中的冲突。为了避免这种情况,在MAC层中使用各种协议,称为纯Aloha、时隙Aloha、CSMA/CD等。
  • 向网络中添加新设备会降低网络速度。
  • 安全性非常低。

总线拓扑的常见示例是以太网LAN,其中所有设备都连接到单个同轴电缆或双绞线电缆。这种拓扑也用于有线电视网络。

环形拓扑

环形拓扑中,它形成一个环,将设备与恰好两个相邻设备连接起来。多个中继器用于具有大量节点的环形拓扑,因为如果有人想将一些数据发送到具有100个节点的环形拓扑中的最后一个节点,那么数据将必须通过99个节点才能到达第100个节点。因此,为了防止数据丢失,在网络中使用中继器。

数据在一个方向上流动,即它是单向的,但是可以通过在每个网络节点之间具有2个连接来使其双向,它被称为 双环拓扑。在环内拓扑中,工作站使用令牌环传递协议来传输数据。

Ring Topology

环形拓扑

图4:环形拓扑包括4个站,每个站连接形成环。nbsp;你好

环形拓扑最常见的访问方法是令牌传递。

  • 令牌传递:它是一种网络访问方法,其中令牌从一个节点传递到另一个节点。
  • 令牌:它是在网络中循环的帧。

环拓扑的运算

  1. 一个站被称为监控站,其承担执行操作的所有责任。
  2. 为了传输数据,站必须持有令牌。在传输完成之后,令牌将被释放以供其他站使用。
  3. 当没有站正在发送数据时,令牌将在环中循环。
  4. 有两种类型的令牌释放技术:早期令牌释放在传输数据之后立即释放令牌,而延迟令牌释放在从接收方接收到确认之后释放令牌。

环形拓扑的优点

  • 数据传输是高速的。
  • 在这种拓扑结构中,冲突的可能性最小。
  • 安装和扩展成本低。
  • 它的成本低于星星拓扑。

环拓扑的缺点

  • 网络中单个节点的故障可能导致整个网络故障。
  • 在此拓扑中,故障排除比较困难。
  • 在其间添加站点或移除站点可能会扰乱整个拓扑结构。
  • 更不安全。

有关详细信息,请参阅环形拓扑的优点和缺点

树拓扑

此拓扑是星星拓扑的变体。此拓扑具有分层数据流。在树形拓扑中,使用DHCP和SAC(标准自动配置)等协议。

Tree Topology

树拓扑

图5:在这种情况下,各种辅助集线器连接到包含中继器的中央集线器。该数据从上到下流动,即从中央集线器到次级集线器然后到设备,或者从底部到顶部,即设备到辅助集线器,然后到中央集线器。nbsp;这是一个多点连接和不可靠的拓扑,因为如果主干出现故障,拓扑就会崩溃。

树形拓扑的优点

  • 它允许更多的设备连接到单个中央集线器,从而减少了信号到达设备的距离。
  • 它允许网络得到隔离,也从不同的计算机优先级。
  • 我们可以向现有网络添加新设备。
  • 在树形拓扑中,错误检测和错误纠正非常容易。

树拓扑的缺点

  • 如果中央集线器发生故障,整个系统就会失败。
  • 由于布线,成本很高。
  • 如果添加了新设备,则很难重新配置。

树拓扑的一个常见示例是大型组织中的层次结构。在树的顶部是CEO,他连接到公司的不同部门或部门(子节点)。每个部门都有自己的层次结构,经理监督不同的团队(孙节点)。团队成员(叶节点)位于层次结构的底部,连接到各自的经理和部门。

有关详细信息,请参阅树拓扑的优点和缺点

混合拓扑

这种拓扑技术是我们上面研究的所有各种类型的拓扑的组合。当节点可以自由地采用任何形式时,使用混合拓扑。这意味着这些可以是单独的,如环形或星星拓扑,也可以是上面看到的各种类型拓扑的组合。每个单独的拓扑都使用前面讨论过的协议。

Hybrid Topology

混合拓扑

图6:上图显示了混合拓扑的结构。如图所示,它包含所有不同类型网络的组合。

混合拓扑的优势

  • 这种拓扑非常灵活。
  • 网络的规模可以通过添加新设备轻松扩展。

混合拓扑的缺点

  • 混合网络的体系结构设计具有挑战性。
  • 这种拓扑中使用的集线器非常昂贵。
  • 基础设施成本非常高,因为混合网络需要大量的布线和网络设备。

混合拓扑的一个常见示例是大学校园网。网络可以具有星星拓扑的主干,其中每个建筑物通过交换机或路由器连接到主干。在每个建筑物内,可以存在连接不同房间和办公室的总线或环形拓扑。无线接入点还为无线设备创建网状拓扑。这种混合拓扑允许不同建筑物之间的高效通信,同时在每个建筑物内提供灵活性和冗余性。

THE END
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