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各種網絡拓撲結構的優缺點是什麼

生活 更新时间:2024-07-05 22:00:37

網絡拓撲結構就是指用傳輸媒體把計算機等各種設備互相連接起來的物理布局,是指互連過程中構成的幾何形狀,它能表示出網絡服務器、工作站的網絡配置和互相之間的連接。

各種網絡拓撲結構的優缺點是什麼(你不知道這6種網絡拓撲結構)1

沒有兩個網絡的設計和構建是相同的。一家企業的網絡部署目标可能與另一家企業截然不同。網絡專業人員需要根據業務目标定制每個系統以滿足訪問、控制和性能級别。

這就是說,企業級網絡技術有其自身的局限性,因此網絡專業人員必須根據設備的運行方式來構建網絡。大多數網絡拓撲(包括網絡設備和補充軟件)都是靈活的,但它們也有一些特定的部署方法。

以下是六種流行的網絡拓撲類型。有些傳統拓撲很少使用,而另一些則更新并提供更高的性能、可靠性和安全性。讓我們看一下每種拓撲類型以及每種拓撲的運行方式。

一、總線型網絡拓撲結構

總線型結構是将網絡中的所有設備通過相應的硬件接口直接連接到公共總線上,結點之間按廣播方式通信,一個結點發出的信息,總線上的其它結點均可“收聽”到。 總線型結構就像一張樹葉,有一條主幹線,主幹線上面由很多分支。

總線型拓撲結構圖如下:

各種網絡拓撲結構的優缺點是什麼(你不知道這6種網絡拓撲結構)2

總線型拓撲結構的網絡特點如下:

  • 結構簡單,可擴充性好;
  • 當需要增加節點時,隻需要在總線上增加一個分支接口便可與分支節點相連,當總線負載不允許時還可以擴充總線;
  • 使用的電纜少,且安裝容易;
  • 使用的設備相對簡單,可靠性高;
  • 維護難,分支節點故障查找難。

總線型拓撲結構的結構特點如下

(1)組網費用低:從示意圖可以這樣的結構根本不需要另外的互聯設備,是直接通過一條總線進行連接,所以組網費用較低;

(2)這種網絡因為各節點是共用總線帶寬的,所以在傳輸速度上會随着接入網絡的用戶的增多而下降;

(3)網絡用戶擴展較靈活:需要擴展用戶時隻需要添加一個接線器即可,但所能連接的用戶數量有限;

(4)維護較容易:單個節點失效不影響整個網絡的正常通信。但是如果總線一斷,則整個網絡或者相應主幹網段就斷了。

(5)這種網絡拓撲結構的缺點是一次僅能一個端用戶發送數據,其它端用戶必須等待到獲得發送權。

二、星型網絡拓撲結構

星型拓撲,也稱為中心輻射型拓撲,使用中央節點——通常是路由器或第2層或第3層交換機。與将傳輸的幀簡單地廣播到所有連接的端點的總線拓撲不同,星形拓撲使用具有額外内置智能級别的組件。

第2層交換機在星型拓撲部署中維護動态媒體訪問控制 (MAC) 地址表。該表将設備的MAC地址映射到其連接的物理交換機端口。當數據包傳輸到LAN上的特定MAC地址時,交換機會執行MAC地址表查找以确定幀的目标端口。這顯着減少了可能造成瓶頸的不必要的廣播流量。

使用第3層設備作為星形拓撲中心節點可以使IP尋址和路由表以流量轉發為目标并将其發送到單個目的地。

星型拓撲結構圖如下:

各種網絡拓撲結構的優缺點是什麼(你不知道這6種網絡拓撲結構)3

星型拓撲結構的結構特點如下

(1)控制簡單。任何一站點隻和中央節點相連接,因而介質訪問控制方法簡單,緻使訪問協議也十分簡單。易于網絡監控和管理。

(2)故障診斷和隔離容易。中央節點對連接線路可以逐一隔離進行故障檢測和定位,單個連接點的故障隻影響一個設備,不會影響全網。

(3)方便服務。中央節點可以方便地對各個站點提供服務和網絡重新配置。

總的來說星型拓撲結構相對簡單,便于管理,建網容易,是目前局域網普采用的一種拓撲結構。采用星型拓撲結構的局域網,一般使用雙絞線或光纖作為傳輸介質,符合綜合布線标準,能夠滿足多種寬帶需求。

盡管物理星型拓撲的實施費用高于物理總線拓撲,然而星型拓撲的優勢卻使其物超所值。每台設備通過各自的線纜連接到中心設備,因此某根電纜出現問題時隻會影響到那一台設備,而網絡的其他組件依然可正常運行。這個優點極其重要,這也正是所有新設計的以太網都采用的物理星型拓撲的原因所在。

三、環形網絡拓撲結構

環形結構各結點通過通信線路組成閉合回路,環中數據隻能單向傳輸,信息在每台設備上的延時時間是固定的,特别适合實時控制的局域網系統。環形結構就如一串珍珠項鍊,環形結構上的每台計算機就是項鍊上的一個個珠子。

環形拓撲結構圖如下:

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實際上大多數情況下這種拓撲結構的網絡不會是所有計算機真的要連接成物理上的環型,一般情況下,環的兩端是通過一個阻抗匹配器來實現環的封閉的,因為在實際組網過程中因地理位置的限制不方便真的做到環的兩端物理連接。

環型拓撲結構的網絡特點如下

  • 信息流在網中是沿着固定方向流動的,兩個節點僅有一條道路,故簡化了路徑選擇的控制;
  • 環路上各節點都是自舉控制,故控制軟件簡單;
  • 由于信息源在環路中是串行地穿過各個節點,當環中節點過多時,勢必影響信息傳輸速率,使網絡的響應時間延長;
  • 環路是封閉的,不便于擴充;
  • 可靠性低,一個節點故障,将會造成全網癱瘓;
  • 維護難,對分支節點故障定位較難。

環型拓撲結構的結構特點如下

(1)這種網絡結構一般僅适用于IEEE 802.5的令牌網(Token ring network),在這種網絡中,"令牌"是在環型連接中依次傳遞。所用的傳輸介質一般是同軸電纜。

(2)這種網絡實現也非常簡單,投資最小。可以從其網絡結構示意圖中看出,組成這個網絡除了各工作站就是傳輸介質--同軸電纜,以及一些連接器材,沒有價格昂貴的節點集中設備,如集線器和交換機。但也正因為這樣,所以這種網絡所能實現的功能最為簡單,僅能當作一般的文件服務模式;

(3)傳輸速度較快:在令牌網中允許有16Mbps的傳輸速度,它比普通的10Mbps以太網要快許多。當然随着以太網的廣泛應用和以太網技術的發展,以太網的速度也得到了極大提高,目前普遍都能提供100Mbps的網速,遠比16Mbps要高。

(4)維護困難:從其網絡結構可以看到,整個網絡各節點間是直接串聯,這樣任何一個節點出了故障都會造成整個網絡的中斷、癱瘓,維護起來非常不便。另一方面因為同軸電纜所采用的是插針式的接觸方式,所以非常容易造成接觸不良,網絡中斷,而且這樣查找起來非常困難,這一點相信維護過這種網絡的人都會深有體會。

(5)擴展性能差:也是因為它的環型結構,決定了它的擴展性能遠不如星型結構的好,如果要新添加或移動節點,就必須中斷整個網絡,在環的兩端作好連接器才能連接。

四、樹型網絡拓撲結構

樹形拓撲是一種層次結構,當以網絡圖的形式繪制時,節點像樹一樣鍊接和排列。網絡專業人員通常會部署具有核心層、分布層和接入層的樹形拓撲。

樹的頂部是核心層,它負責從網絡的一個部分到另一個部分的高速傳輸。樹中間的分布層執行與核心類似的傳輸職責,但在更本地化的級别上。分布層也是網絡管理員應用訪問控制列表和服務質量策略的地方。樹的底部是訪問層,端點設備在此連接到網絡。

葉脊網絡拓撲是一種樹形拓撲,在數據中心越來越流行。葉脊拓撲堅持樹的層次結構e 模型但隻有兩層,而不是傳統的三層。 葉脊網絡交換機組件負責整個數據中心的高速傳輸; 葉交換機與主幹節點完全匹配,負責将應用程序、數據庫和存儲服務器連接到數據中心。

樹型拓撲結構圖如下:​​​​​​

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樹形拓撲結構的網絡特點如下:

  • 網絡結構簡單,便于管理;
  • 控制簡單,建網容易;
  • 網絡延遲時間較短,誤碼率較低;
  • 網絡共享能力較差;
  • 通信線路利用率不高;
  • 中央結點負荷太重。

樹型拓撲結構的結構特點如下

(1)易于擴充。樹形結構可以延伸出很多分支和子分支,這些新節點和新分支都能容易地加入網内。

(2)故障隔離較容易。如果某一分支的節點或線路發生故障,很容易将故障分支與整個系統隔離開來。

(3)各個節點對根節點的依賴性太大。如果根發生故障,則全網不能正常工作。

五、網狀網絡拓撲結構

網狀拓撲是另一種非分層結構,其中每個網絡節點直接連接到所有其他節點。網狀拓撲确保了巨大的網絡彈性,因為如果連接斷開,既不會發生中斷也不會丢失連接。相反,流量隻是沿着不同的路徑重新路由。

然而,使用網狀拓撲的缺點是它增加了架構的複雜性。如果網格使用有線鍊路,這也會顯着增加所需的網絡電纜數量。為避免布線問題,企業通常将網狀網絡歸入無線系統,例如基于Wi-Fi的網狀部署。

網狀拓撲結構圖如下:​​​​​​​

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網狀網絡拓撲結構的結構特點如下:

(1) 網絡可靠性高,一般通信子網中任意兩個節點交換機之間,存在着兩條或兩條以上的通信路徑,這樣,當一條路徑發生故障時,還可以通過另一條路徑把信息送至節點交換機。

(2) 網絡可組建成各種形狀,采用多種通信信道,多種傳輸速率。

(3) 網内節點共享資源容易。

(4) 可改善線路的信息流量分配。

(5) 可選擇最佳路徑,傳輸延遲小。

網狀形網是廣域網中最常采用的一種網絡形式,是典型的點到點結構。在網狀拓撲結構中,網絡的每台設備之間均有點到點的鍊路連接,這種連接不經濟,隻有每個站點都要頻繁發送信息時才使用這種方法。它的安裝也複雜,但系統可靠性高,容錯能力強。有時也稱為分布式結構。

六、混合網絡型拓撲結構

混合型網絡拓撲結構就是指同時使用上面的5種網絡拓撲結構種兩種或兩種以上的網絡拓撲結構。

這種網絡拓撲結構是由星型結構和總線型結構的網絡結合在一起的網絡結構,這樣的拓撲結構更能滿足較大網絡的拓展,解決星型網絡在傳輸距離上的局限,而同時又解決了總線型網絡在連接用戶數量的限制。這種網絡拓撲結構同時兼顧了星型網與總線型網絡的優點,在缺點方面得到了一定的彌補。

混合型網絡拓撲結構的結構特點如下:

(1)應用廣泛這主要是因它解決了星型和總線型拓撲結構的不足,滿足了大公司組網的實際需求。目前在一些智能化的信息大廈中的應用非常普遍。在一幢大廈中,各樓層間采用光纖作為總線傳輸介質,一方面可以保證網絡傳輸距離,另一方面,光纖的傳輸性能要遠好于同軸電纜, 所以,在傳輸性能上也給予了充分保證。當然投資成本會有較大增加,在一些較小建築物中 也可以采用同軸電纜作為總線傳輸介質。各樓層内部仍普遍采用使用雙絞線星型以太網。

(2)擴展靈活這主要是繼承了星型拓撲結構的優點。但由于仍采用廣播式的消息傳送方式,所以在總 線長度和節點數量上也會受到限制,不過在局域網中的影響并不是很大。

(3)性能差因為其骨幹網段(總線段)采用總線網絡連接方式,所以各樓層和各建築物之間的網絡 互聯性能較差,仍局限于最高1 6Mbps的速率。另外,這種結構網絡具有總線型網絡結構的 弱點,網絡速率會随着用戶的增多而下降。當然在采用光纖作為傳輸介質的混合型網絡中, 這些影響還是比較小的。

(4)較難維護這主要受到總線型網絡拓撲結構的制約,如果總線斷,則整個網絡也就癱瘓了,但是如果是分支網段出了故障,則不影響整個網絡的正常運作。再一個就是整個網絡非常複雜,維 護起來不容易。

原文鍊接:常見的6種網絡拓撲結構類型,他們有什麼不同?  弱電智能網

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