计算机网络 - 拓扑

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  简述

  网络拓扑是计算机系统或网络设备相互连接的布置。拓扑可以定义网络的物理和逻辑方面。在同一个网络中，逻辑拓扑和物理拓扑可以相同或不同。
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  点对点

  点对点网络恰好包含两台主机，例如计算机、交换机或路由器、使用单根电缆背靠背连接的服务器。通常，一台主机的接收端连接到另一台主机的发送端，反之亦然。

  

  如果主机在逻辑上是点对点连接的，那么可能有多个中间设备。但是终端主机不知道底层网络，并且可以看到彼此，就好像它们直接连接一样。
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  总线拓扑

  在总线拓扑的情况下，所有设备共享单个通信线路或电缆。总线拓扑可能在多个主机同时发送数据时出现问题。因此，Bus 拓扑要么使用 CSMA/CD 技术，要么将一台主机识别为 Bus Master 来解决问题。它是一种简单的联网形式，其中一个设备的故障不会影响其他设备。但是共享通信线路的故障会导致所有其他设备停止运行。

  

  共享通道的两端都有线路终结器。数据只向一个方向发送，一旦到达最末端，终结器就会从线路中删除数据。
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  星型拓扑

  星型拓扑中的所有主机都使用点对点连接连接到称为集线器设备的中央设备。也就是说，主机和集线器之间存在点对点连接。集线器设备可以是以下任何一种：

  • 第 1 层设备，例如集线器或中继器
  • 交换机或网桥等二层设备
  • 三层设备，例如路由器或网关

  

  与总线拓扑一样，集线器充当单点故障。如果集线器出现故障，则所有主机到所有其他主机的连接都会失败。主机之间的每一次通信都只通过集线器进行。星型拓扑结构并不昂贵，因为多连接一台主机，只需要一根电缆，配置简单。
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  环形拓扑

  在环形拓扑中，每台主机都连接到另外两台机器，形成一个循环网络结构。当一个主机尝试与不相邻的主机通信或发送消息时，数据会通过所有中间主机。要在现有结构中多连接一台主机，管理员可能只需要多一根额外的电缆。

  

  任何主机的故障都会导致整个环的故障。因此，环中的每个连接都是一个故障点。有使用多一个备用环的方法。
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  网状拓扑

  在这种类型的拓扑中，一个主机连接到一个或多个主机。这种拓扑具有与所有其他主机点对点连接的主机，或者也可能具有仅与少数主机点对点连接的主机。

  

  网状拓扑中的主机也可以作为没有直接点对点链路的其他主机的中继。Mesh技术分为两种：

  • Full Mesh：所有主机与网络中的所有其他主机都有点对点连接。因此，对于每个新主机，都需要 n(n-1)/2 个连接。它提供了所有网络拓扑中最可靠的网络结构。
  • Partially Mesh：并非所有主机都与其他所有主机都有点对点连接。主机以某种任意方式相互连接。这种拓扑存在于我们需要为某些主机提供可靠性的地方。
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  树形拓扑

  也称为分层拓扑，是目前使用的最常见的网络拓扑形式。这种拓扑模仿扩展星形拓扑，继承了总线拓扑的属性。

  此拓扑将网络划分为多个网络级别/层。主要在局域网中，一个网络分为三种类型的网络设备。最底层是连接计算机的访问层。中间层称为分布层，它充当上层和下层之间的中介。最高层称为核心层，是网络的中心点，即所有节点分叉的树的根。

  

  所有相邻主机之间都有点对点连接。类似于总线拓扑，如果根节点宕机了，那么整个网络都会受到影响。尽管它不是单点故障。每个连接都充当故障点，故障点将网络划分为无法访问的段。
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  菊花链

  此拓扑以线性方式连接所有主机。类似于环形拓扑，所有主机都只连接到两个主机，除了终端主机。意思是，如果菊花链中的终端主机连接，则表示环形拓扑。

  

  菊花链拓扑中的每个链接都代表单点故障。每个链接故障都会将网络分成两个部分。每个中间主机都充当其直接主机的中继。
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  混合拓扑

  设计包含多个拓扑的网络结构称为混合拓扑。混合拓扑继承了所有合并拓扑的优点和缺点。

  

  上图表示任意混合拓扑。组合拓扑可能包含星型、环形、总线和菊花链拓扑的属性。大多数广域网通过双环拓扑连接，连接到它们的网络大多是星型拓扑网络。互联网是最大的混合拓扑最好的例子