（本科）15计算机网络拓扑结构ppt课件.ppt

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1、课程主讲人：（本科）（本科）1.5计算机网络拓扑结构计算机网络拓扑结构ppt课课件件21.51.5 计算机网络拓扑结构计算机网络拓扑结构问题问题原由原由计算机网络的拓扑结构影响着整个网络的设计、功计算机网络的拓扑结构影响着整个网络的设计、功能、可靠性和通信费用等许多方面，是决定局域网能、可靠性和通信费用等许多方面，是决定局域网性能优劣的重要因素之一。性能优劣的重要因素之一。本知识点重点讨论计算机网络拓扑结构的基本概念本知识点重点讨论计算机网络拓扑结构的基本概念、不同传播方式下的计算机网络拓扑结构、典型的、不同传播方式下的计算机网络拓扑结构、典型的计算机网络拓扑结构等。计算机网络拓扑结构等。教学

2、教学重点重点能力能力要求要求熟悉熟悉: 广播式、点对点式网络拓扑结构的含义。广播式、点对点式网络拓扑结构的含义。掌握掌握: 典型计算机网络的拓扑结构典型计算机网络的拓扑结构3知识结构计计算算机机网网络络拓拓扑扑结结构构计算机网络拓扑结构基本概念计算机网络拓扑结构基本概念网状型网状型蜂窝型蜂窝型点对点拓扑结构点对点拓扑结构不同传播不同传播方式下方式下广播式拓扑结构广播式拓扑结构环型环型总线型总线型星型星型树型树型计算机网计算机网络的分类络的分类41.5.1 网络的拓扑结构 拓扑学拓扑学是几何学的一个分支。拓扑学首先把实体抽象成与是几何学的一个分支。拓扑学首先把实体抽象成与其大小、形状无关的点其大

3、小、形状无关的点, ,将连接实体的线路抽象成线将连接实体的线路抽象成线, ,进而研究进而研究点、线、面之间的关系点、线、面之间的关系, ,即拓扑结构即拓扑结构(Topology Structure)(Topology Structure)。 在计算机网络中，把服务器、工作站、通信设备等网络单在计算机网络中，把服务器、工作站、通信设备等网络单元抽象为元抽象为“点点”，把网络中的电缆、双绞线等传输介质抽象为，把网络中的电缆、双绞线等传输介质抽象为“线线”。计算机网络的拓扑结构就是指计算机网络中的通信线路和结计算机网络的拓扑结构就是指计算机网络中的通信线路和结点相互连接的几何排列方法和模式。点相互连

4、接的几何排列方法和模式。5常见的网络拓扑结构：常见的网络拓扑结构：总线型星 型环 型网状型混合型树 型 网络的拓扑结构种类6 网络的拓扑结构种类 总线型拓扑结构是指所有结点共享一根传输总线总线型拓扑结构是指所有结点共享一根传输总线, ,所有的所有的站点都通过硬件接口连接在这根传输线上。站点都通过硬件接口连接在这根传输线上。 总线型拓扑结构示意图总线型拓扑结构示意图打印机打印机磁盘磁盘工作站工作站工作站工作站工作站工作站工作站工作站终接器终接器终接器终接器服务器服务器7 网络的拓扑结构种类 总线结构优点总线结构优点 不需要其他互联设备，组网费用低。不需要其他互联设备，组网费用低。 结构简单，易于

5、扩展。结构简单，易于扩展。总线结构缺点总线结构缺点 所有主机共享同一总线，主机增多时会引起网络性能下降。所有主机共享同一总线，主机增多时会引起网络性能下降。 总线一出现故障，将导致整个网络中断。总线一出现故障，将导致整个网络中断。 总线的传输距离有限，通信范围收到限制总线的传输距离有限，通信范围收到限制8 网络的拓扑结构种类 是以中央结点为中心，把若干外围结点连接起来的幅射式互是以中央结点为中心，把若干外围结点连接起来的幅射式互连结构。连结构。N N个节点完全互联需要个节点完全互联需要N-1N-1条传输线路条传输线路。中心节点设备通常采用交换机。中心节点设备通常采用交换机。星型以太网虽然在物理

6、上呈星型结构，但逻辑上仍然是总线星型以太网虽然在物理上呈星型结构，但逻辑上仍然是总线型结构。型结构。9 网络的拓扑结构种类 优点：优点：单点故障不影响全网，结构简单。单点故障不影响全网，结构简单。 增删节点及维护管理容易；增删节点及维护管理容易； 故障隔离和检测容易，延迟时间较短。故障隔离和检测容易，延迟时间较短。缺点：缺点：成本较高，资源利用率低；成本较高，资源利用率低； 网络性能过于依赖中心节点，中心节点负担重。网络性能过于依赖中心节点，中心节点负担重。 使用线缆较多。使用线缆较多。10 网络的拓扑结构种类 树型结构是星型结构的扩展，它由根结点和分支结点所构成树型结构是星型结构的扩展，它由

7、根结点和分支结点所构成。 优点：优点：结构比较简单，成本低。易于扩展。故障隔离比较容易结构比较简单，成本低。易于扩展。故障隔离比较容易 缺点：缺点：对根的依赖性大。对根的依赖性大。树型拓扑结构示意图树型拓扑结构示意图工作站工作站工作站工作站打印机打印机服务器服务器集线器集线器集线器集线器集线器集线器集线器集线器11 网络的拓扑结构种类 环型结构的显著特点是每个节点用户都与两个相邻节点用环型结构的显著特点是每个节点用户都与两个相邻节点用户相连户相连。节点之间采用点到点的链路；网络中的所有节点构成节点之间采用点到点的链路；网络中的所有节点构成一个闭合的环，环中的数据沿着一个方向绕环逐站传输一个闭合

8、的环，环中的数据沿着一个方向绕环逐站传输 环型拓扑结构将环型拓扑结构将所有网络结点通过点到点通信线路连接成所有网络结点通过点到点通信线路连接成闭合环路闭合环路, ,数据将沿一个方向逐站传送，每个结点的地位和作用数据将沿一个方向逐站传送，每个结点的地位和作用相同，且每个结点都能获得执行控制权。相同，且每个结点都能获得执行控制权。12 网络的拓扑结构种类优点：优点：简化路径选择控制，不易发生地址冲突等；简化路径选择控制，不易发生地址冲突等； 传输延迟固定传输延迟固定, ,实时性强实时性强, ,可靠性高。可靠性高。 各个节点负载均衡。各个节点负载均衡。 缺点：缺点：节点过多时节点过多时, ,会加大传

9、输时延，会加大传输时延，影响传输效率。影响传输效率。 环某处断开会导致整个系统的失效环某处断开会导致整个系统的失效， 节点的加入和撤出过程复杂。节点的加入和撤出过程复杂。 13 网络的拓扑结构种类 网状拓扑结构中的所有结点之间的连接是任意的网状拓扑结构中的所有结点之间的连接是任意的,没有规律没有规律。实际存在与使用的广域网基本上都采用网状拓扑结构。实际存在与使用的广域网基本上都采用网状拓扑结构。 网状拓扑结构示意图网状拓扑结构示意图工作站工作站工作站工作站工作站工作站路由器路由器工作站工作站路由器路由器路由器路由器路由器路由器如果网络中节点数为如果网络中节点数为N，则连接网络的链路数则连接网络

10、的链路数H可下式计算。可下式计算。2) 1(NNH14 网络的拓扑结构种类 优点：优点：信号传输快；信号传输快； 某一线路或节点有故某一线路或节点有故障时，不会影响整个网络障时，不会影响整个网络的工作。的工作。 冗余链路，网络可靠冗余链路，网络可靠性高性高缺点：缺点：结构复杂，需要路结构复杂，需要路由选择和流控制功能，网由选择和流控制功能，网络控制软件复杂，硬件成络控制软件复杂，硬件成本较高，不易管理和维护本较高，不易管理和维护。15 网络的拓扑结构种类 主要用于无线通信网络。主要用于无线通信网络。蜂窝的大小与基站或蜂窝的大小与基站或AP发射功率有关。发射功率有关。16v 蜂窝结构采用频率复用

11、技术进行扩容蜂窝结构采用频率复用技术进行扩容v 蜂窝结构优点：蜂窝结构优点： 网络建设时间短网络建设时间短 网络易于扩展网络易于扩展v 蜂窝结构缺点：蜂窝结构缺点： 信号很容易受到环境或人为的干扰信号很容易受到环境或人为的干扰 传输速率较低，投资成本较高传输速率较低，投资成本较高 网络的拓扑结构种类17v混合型结构的顶层节点负荷较重混合型结构的顶层节点负荷较重。 网络的拓扑结构种类 1819 按传播方式分类 如果按照传播方式不同，可将计算机网络分为如果按照传播方式不同，可将计算机网络分为“广播网络广播网络”和和“点点- -点网络点网络”两大类。两大类。广播式网络是指网络中的广播式网络是指网络中

12、的计算机或者设备使用一个共享计算机或者设备使用一个共享的通信介质进行数据传播，网的通信介质进行数据传播，网络中的所有结点都能收到任一络中的所有结点都能收到任一结点发出的数据信息。结点发出的数据信息。 广播式网络仅有一条信道，网络上所有节点共享这个信道广播式网络仅有一条信道，网络上所有节点共享这个信道。广播式网络：星型网、总线网、蜂窝网等。广播式网络：星型网、总线网、蜂窝网等。 20 按传播方式分类目前，在广播式网络中的传输方式有目前，在广播式网络中的传输方式有3 3种：种：单单 播播 采用一对一的发送形式将数据发送给网采用一对一的发送形式将数据发送给网 络所有目的节点。络所有目的节点。21 按

13、传播方式分类组组 播播 采用一对一组的发送形式采用一对一组的发送形式, ,将数据发送将数据发送 给网络中的某一组主机。给网络中的某一组主机。 22 按传播方式分类广广 播播 采用一对所有的发送形式，将数据发送采用一对所有的发送形式，将数据发送 给网络中所有目的节点。给网络中所有目的节点。23 按传播方式分类网状型网状型树型树型环型环型由一条通信线路连结两台设备，假由一条通信线路连结两台设备，假如没有直接相连的线路，数据为了如没有直接相连的线路，数据为了能从源端到达目的端，可能需要经能从源端到达目的端，可能需要经过一台或多台中间设备的接收、存过一台或多台中间设备的接收、存储、转发，直至目的结点。

14、储、转发，直至目的结点。24 按传播方式分类用于局域网互联，或城域网和广域网的互联。用于局域网互联，或城域网和广域网的互联。点对点通信协议：点对点通信协议：PPP、PPPoE等。等。 25 计算机网络拓扑结构的选择 可靠性：可靠性：考虑通信介质、连接设备发生故障时受影响设备的情考虑通信介质、连接设备发生故障时受影响设备的情况况，尽可能提高可靠性，以保证所有数据流能准确接收。尽可能提高可靠性，以保证所有数据流能准确接收。 可维护性：可维护性：安装和维护的相对难易程度，尽可能使故障检测和安装和维护的相对难易程度，尽可能使故障检测和故障隔离比较方便。故障隔离比较方便。 费用：费用：需要考虑适合特定应用的线路、设备费用和安装费用。需要考虑适合特定应用的线路、设备费用和安装费用。 灵活性：灵活性：要考虑在今后扩展或改动时能容易的重新配置网络拓要考虑在今后扩展或改动时能容易的重新配置网络拓扑结构，能方便地处理原有站点的删除和新站点的加入。扑结构，能方便地处理原有站点的删除和新站点的加入。 响应时间和吞吐量：响应时间和吞吐量：要为用户提供尽可能短的响应时间和最大要为用户提供尽可能短的响应时间和最大的吞吐量的吞吐量。