理论教育 智能弱电工程设计与应用:网络分类及拓扑结构

智能弱电工程设计与应用:网络分类及拓扑结构

时间:2023-08-21 理论教育 版权反馈
【摘要】:网络的拓扑结构是用来反映网络各组成成分之间的结构关系。图3-24 典型的单环环形拓扑结构图3-25 双环环形网络拓扑结构环形网的特点是:信息在网络中沿固定方向流动,两个结点间仅有唯一的通路,大大简化了路径选择的控制。

智能弱电工程设计与应用:网络分类及拓扑结构

计算机网络可以从网络技术、覆盖地域、拓扑结构和交换功能等各种不同角度加以分类。

(1)按地域范围,可分为局域网、城域网和广域网三类。

(2)按拓扑结构,可分为总线型、星形、环形和网状型等网络。

(3)按交换方式,可分为电路交换网、分组交换网、信元交换网和帧中继交换网。

(4)按网络协议,可分为TCP/IP、SNA、SPX/IPX、APPLETALK和ATM等。

1.按覆盖地域分类

(1)局域网。局域网(Local Area Network,LAN)是将小区域范围内的各种通信设备互联在一起的通信网络。大多数局域网只局限于一幢大楼、一个校园或一个企业。它可通过各类传输介质与相距很远的另一个局域网相连。局域网由建设单位自己管理和使用。它的数据传输速率一般等于或小于100Mbit/s。

(2)城域网。城域网(Metropolitan Area Network,MAN)的地理覆盖范围为5~100km,是一种以支持高速率数据、声音和图像等信息传输的通信网络。以光纤为主要传输媒体,传输速率高于1000Mbit/s。城域网是城市通信的主干网,也是不同区域局域网之间的通信桥梁,并可向外接入广域网。

(3)广域网。广域网(Wide Area Network,WAN)的地理覆盖范围为数十千米到数千千米,可以连接若干城市、地区,甚至跨越国家和遍及全球的一种通信网络,因此也称为远程网(Long Home Network)。

广域网可采用不同通信技术,包括公用交换电话网(PSTN)、综合业务数字网(ISDN)、分组交换数据网(PSDN)、数字数据网(DDN)、异步传输模式(ATM)网、移动通信网以及卫星通信网等。

随着计算机网络技术的发展,现在局域网、城域网和广域网的界限变得逐渐模糊了。

(4)国际互联网。国际互联网(Internet)又称因特网。它是全球最大的、开放的、由众多网络互联而成的计算机互联网,采用开放的TCP/IP通信协议

Internet国际互联网提供了极为丰富的信息资源和应用服务。它为发展信息网络技术和网络应用提供了丰富的经验,对信息市场的开拓和信息社会的发展具有深远的影响。

(5)内部网。内部网(Intranet)又称为内联网,是专门为政府机关或企业网内部服务的网络。它采用防止外部侵入的安全措施与外界联接。

(6)外部网。外部网(Extranet)又称外联网,它是以企业的内部网为基础,企业通过计算机技术形成为扩展了的企业,使企业延伸到客户、供应商和合作伙伴。从一个有形的企业变成一个更大的企业虚拟网络。改变了现有的人际交往和组织部门间的通信方式。

2.根据网络拓扑结构分类

网络的拓扑结构是从网络拓扑观点来讨论网络中的信号结点和通信线路或通信信道的连接所构成的各种网络几何结构。网络的拓扑结构是用来反映网络各组成成分之间的结构关系。实际上,这里考虑得更多的是通信子网的拓扑结构问题。通信子网可以设计为两种类型:点对点通信(point-to-point)和广播通信(Broadcast)。

(1)点对点信道的特点是一条线路连接一对结点。两台主机常常经过几个结点相连接。信息传输采用存储转发方式。这种信道形成的通信子网络的拓扑结构有星形、树形、回路形、相交回路形、全连接形和分布形等。

(2)广播信道的特点是只有一条供各结点共享的通信信道。任一结点发出的信息报文可被所有其他结点接收。当然对信道需有一定的访问控制。这类通信子网的拓扑结构有总线型、环形、卫星型或无线广播通信方式。

按网络拓扑结构形状可分为:星形、环形、总线型、树形、总线/星形等六种类型的网际拓扑结构。

(1)星形拓扑结构。星形拓扑结构是以中央结点为中心与其他各结点相连组成,各结点与中央结点通过点对点方式连接,中央结点执行集中式通信控制,如图3-23所示。在星形结构的拓扑网络中,任何两个站点进行通信都必须经过中央结点控制。在文件服务器/工作站局域网中,中央结点为文件服务器,存放共享资源。中心点与多台计算机相连,大多采用集线器Hub连接。Hub具有信号再生转发功能,通常有4个、8个、12个、16个和24个端口等规格。

星形拓扑结构的特点是:网络结构简单、便于管理、集中控制、组网容易、网络延迟时间短、误码率低;但网络共享能力较差,通信线路的利用率不高、中央结点的负担过重。网络中可同时连接双绞线、同轴电缆及光纤等多种传输媒体。

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图3-23 星形拓扑结构

(2)环形拓扑结构。环形网中各结点通过环路接口连接在一条首尾相连的闭合环形通信线路上。环路上任何一个结点均可请求发送信息和接收信息,环形网中的数据流既可单向传输(单环)也可以双向传输(双环)。由于环线是公用的,一个结点发出的数据信息必须穿越环中所有的环路接口,信息流中的目的地址与环上某个结点地址相符时,信息会被该结点的环路接口所接收,后面的信息继续流向下一个接口,直至回到发送该信息的环路接口结点为止,如图3-24所示。图3-25是双环环形网络,数据信息流在一个环中按顺时针方向传输,另一个环按逆时针方向传输。任何一个环发生故障时,另一个可作为备份。如果两个环在同一点发生故障,则两个环可合成一个单环,但传输线长度几乎增加一倍。

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图3-24 典型的单环环形拓扑结构

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图3-25 双环环形网络拓扑结构

环形网的特点是:信息在网络中沿固定方向流动,两个结点间仅有唯一的通路,大大简化了路径选择的控制。某个结点发生故障时,可以自动旁路,可靠性较高。当网络确定后,其延时也固定了,实时性较强。但当环路结点过多时,影响传输效率,网络响应时间变长,此外,由于环路是封闭的,所以扩充不方便。

环形网是局域网常用的拓扑结构之一,适合于信息处理系统和工厂的自动化系统。1985年IBM公司推出的令牌环形网(IBM Token Ring)是它的典范。它在FDDI(光纤分布式数据接口)中应用较广泛。

(3)总线型拓扑结构。用一条称为总线的中央主电缆将各计算机连接起来的布局称为总线型拓扑,如图3-26所示。

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图3-26 总线型拓扑结构

在总线结构中,所有网上的计算机都通过相应的硬件接口直接连到总线上。任何一个结点的数据信息都可沿着总线向两个方向传输扩散,并能被总线上任何一个结点接收。

总线的长度有一定限制,一条总线只能连接一定数量的结点。在总线的两个端头,必须连接终端负载(末端阻抗匹配器),终端负载的大小应与总线的特性阻抗相符合,这样可达到最大限度地吸收传送到总线终端被反射回来的信号能量,避免反射回波的干扰。

总线型拓扑结构的特点是:结构简单灵活,便于扩充,可靠性高,网络响应速度快,价格低,便于安装,共享资源能力强,因此是目前使用最广泛的拓扑结构。

(4)树形拓扑结构。树形结构是总线结构的扩展,它是在总线网上加上分支形成的,传输介质可有多条分支,但不形成闭合回路。树形网是一种分层网络,具有一定的容错能力,一般来说,一个分支或一个结点的故障不会影响另一个分支结点的工作,任何一个结点发送出的数据信息可以传遍整个传输介质,如图3-27所示。

(5)网际拓扑结构。在实际组网中,拓扑结构不一定是单一的,通常是几种结构的混用。还可将多个子网或多个局域网连接起来构成网际拓扑结构。

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图3-27 树形拓扑结构

在子网中,用集线器(Hub)、中继器将多个设备连接起来。多个子网可用网桥(Bridge)、路由器(Router)、交换机(Switch)和网关(Gateway)等设备将子网连接起来。

图3-28是用交换式集线器(SwitchHub)把4个网段连接起来的例子。

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图3-28 用交换式集线器连接网段

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