三级网络技术局域网基础：网络拓扑结构

一、常见的局域网拓扑结构

为了实现网络中计算机和其他设备的互联，需要将它们以一定的结构方式连接起来，这种结构方式称为“拓扑结构”。一般来说，这些网络设备是如何连接在一起的。目前，常见的网络拓扑主要有四种类型:

(1)星形结构

(2)环状结构

(3)总线结构

(4)星型和总线型的复合结构。

我们将逐一介绍这些网络拓扑。

1.星形结构

目前，这种结构是局域网中应用最广泛的一种，而且几乎总是用在企业网络中。星型网络几乎是专用于以太网(Ethernet)的网络。因网络中的所有工作站节点通过一个集中式网络设备(如集线器或交换机)连接在一起，节点呈星形分布而得名。目前这类网络最常用的传输介质是双绞线，比如常见的五类线和超五类双绞线。

这种拓扑网络的基本特征如下:

(1)容易实现:它使用的传输介质一般是通用双绞线，比较便宜。比如目前正版五类双绞线每米只要1.5元左右，同轴电缆每米2.00元左右，光缆就更不用说了。这种拓扑主要用于IEEE 802.2和IEEE 802.3标准的以太网LAN。

(2)方便的节点扩展和移动:节点扩展时只需从集线器或交换机等集中设备上拉一条线，移动节点只需将相应的节点设备移动到新节点上，而不是像环网那样“牵一发而动全身”；

(3)易于维护；一个节点的故障不会影响其他节点的连接，故障节点可以随意移除；

(4)采用广播信息传输方式:任意节点发送的信息，全网所有节点都能接收到，在网络中存在一定隐患，但在局域网中使用时影响不大；

(5)网络中数据传输速度快:这一点从1000Mbps到10G以太网的最新接入速度就可以看出来。

其实它的主要特性远不止这些，但是由于我们后面会详细讲各种类型的网络接入设备，而网络的特性主要是受这些设备特性的制约，所以后面在讲相应的网络设备的时候会补充其他的特性。

2.环形结构

这种网络结构主要用于令牌网络。在这种网络结构中，设备通过电缆直接串联，最终形成闭环。整个网络发送的信息都是在这个环路中传输的，这种网络通常被称为“令牌环网”。

事实上，在大多数情况下，这种拓扑结构的网络不会真正将所有计算机连接成一个物理环。一般情况下，环的两端由阻抗匹配器封闭，因为地理位置的原因，实际组网过程中不方便物理连接环的两端。

这种拓扑网络具有以下特征:

(1)这种网络结构一般只适用于IEEE 802.5令牌环网，其中“令牌”在环连接中顺序传输。使用的传输介质通常是同轴电缆。

(2)这个网络的实现也很简单，投资微乎其微。从其网络结构示意图中可以看出，这个网络是由传输介质——同轴电缆和一些连接设备组成的，没有昂贵的节点集中设备，如集线器、交换机等。但正因为如此，这个网络所能实现的功能是最简单的，只能作为一种通用的文件服务模式。

(3)传输速度快:令牌网允许16Mbps的传输速度，比普通的10Mbps以太网快很多。当然，随着以太网的广泛应用和以太网技术的发展，以太网的速度也有了很大的提高。目前一般能提供100Mbps的网速，远高于16Mbps。

(4)维护难度:从其网络结构可以看出，整个网络的所有节点都是直接串联的，这样任何一个节点出现故障都会造成整个网络的中断和瘫痪，维护起来非常不方便。另一方面，由于同轴电缆采用针式接触方式，非常容易造成接触不良和网络中断，而且像这样很难发现，相信维护过这个网络的人都会深有体会。

(5)扩展性差:也是因为其环形结构，所以扩展性不如星型结构。如果要添加或移动新的节点，就必须中断整个网络，在环的两端做连接器来连接。
3。总线结构

在这种网络拓扑中，所有的设备都直接连接到总线上，它使用的介质一般是同轴电缆(包括粗电缆和细电缆)。然而，一些光缆现在被用作总线型传输介质。比如我们后面要讲的ATM网络，Cable Modem采用的网络，都属于总线型网络结构。

这种结构具有以下特点:

(1)组网成本低:从原理图来看，这种结构完全不需要额外的互联设备，通过总线直接连接，组网成本低；

(2)由于这个网络的各个节点共享总线带宽，传输速度会随着接入网络的用户增加而降低；

(3)网络用户扩展灵活:只需一个连接器即可扩展用户，但可连接的用户数量有限；

(4)易维护:单个节点故障不影响全网正常通信。但是总线断了，整个网络或者相应的骨干网段就断了。

(5)这种网络拓扑的缺点是一次只能有一个终端用户发送数据，其他终端用户必须等到获得发送权后才能发送。

4.混合拓扑

这种网络拓扑是结合了上述星型结构和总线结构的网络结构。这种拓扑可以更好地满足更大网络的扩展，解决星型网络在传输距离上的限制，同时解决总线网络在连接用户上的限制。这种网络拓扑兼顾了星型网络和总线型网络的优点，弥补了其缺点。