在实际生活中，计算机与网络设备要实现互联，就必须使用一定的组织结构进行连接，这种组织结构就叫作“拓扑结构”。网络拓扑结构是由网络节点设备和通信介质通过物理连接所构成的逻辑结构。它形象地描述了网络的安排和配置方式，以及各节点之间的相互关系，通俗地讲，“拓扑结构”就是指这些计算机与通信设备是如何连接在一起的。如果不用各种结构连接在一起，网络将不能进行相互通信，例如你和你的异地好友将不能一起玩网游。使用拓扑结构连接网络可以使通信更快速、便捷，促进人与人之间的交流。

常见的网络拓扑结构主要有星形拓扑结构、环形拓扑结构、总线形拓扑结构、树形拓扑结构和网状形拓扑结构等。

1.星形拓扑结构

星形拓扑结构(Star Topology)是指各工作站以星形方式连接成网，呈放射状。这种拓扑结构的网络有中央结点(集线器或交换机)，其他结点(工作站、服务器)都与中央结点直接相连，这种结构以中央节点为中心，因此又称为集中式网络。如图4-17所示。

图4-17 基本星形拓扑结构示例

一般星形结构用于局域网中，在这个拓扑结构中，所有服务器和工作站等网络设备都集中连接在同一台交换机上。一般，学生宿舍内部和学校机房等都采用星形网络来连接，这种拓扑结构甚至可以满足一个小型企业的需求。

星形结构的优点是结构简单，连接方便，管理和维护都相对容易，而且扩展性强；网络延迟时间较小，传输误差低；某个工作站点出现故障不会影响其他站点和全网的工作。缺点是共享资源的能力较差；通信线路利用率不高；对中心结点要求相当高，一旦中心结点出现故障，则整个网络将瘫痪。

2.环形拓扑结构

环形拓扑结构(Ring Topology)所有站点连接在一个封闭的环路中，一个结点(工作站或服务器)发出的数据要依次通过所有的结点，最后再回到起始结点。每个结点能够接收从一条链路传来的数据，并以同样的速率串行地把该数据沿环送到另一端链路上。这种链路可以是单向的，也可以是双向的。

该网络结构主要应用于采用同轴电缆作为传输介质的令牌网中，图4-18就是一个典型的环形网络。实际这种拓扑结构的网络不会是所有计算机真的要连接成物理上的环形，其连成的可以是任意形状，如直线形、半环形等。

图4-18 环形拓扑网络示例

环形结构的优点是结构简单，增加或减少工作站时，仅需简单的连接操作；消除了终端用户通信时对中心系统的依赖性。缺点是可靠性差，节点的故障会引起全网故障，而且故障检测困难；由于多个结点共享一个环路，需要一种控制方法来决定每个结点何时能够发出数据，使得信道利用率低，所以这种结构现在用得很少。

3.总线形拓扑结构

总线形拓扑结构(Bus Topology)与环形拓扑结构有些类似，都是共享一条同轴电缆作为传输介质，通过RPU(中继转发器)连接多台计算机，而且网络通信中都是以令牌的方式进行的。所谓“总线”就表示，网络中连接的各站点间进行数据通信时都必须通过这条线缆。总线形拓扑结构网络中所有设备通过连接器并行连接到一条传输电缆(通常称之为中继线、总线、母线或干线)上，并在两端加装一个称为“终接器”的组件，如图4-19所示。终接器主要用来与总线进行阻抗匹配，最大限度吸收传送端部的能量，避免信号反射回总线产生不必要的干扰。

图4-19 总线形结构示例(www.daowen.com)

总线形拓扑结构的代表技术就是ARCNet令牌网络，所以总线形拓扑结构通常认为是令牌总线(Token Bus)结构。物理上是总线网，逻辑上是令牌网。

总线结构的优点是结构简单、易于布线和维护、可靠性高、易于扩展、信道利用率高。缺点是，总线的传输距离有限，通信范围受到限制；故障诊断和隔离较困难；分布式协议不能保证信息的及时传送，不具有实时功能。结点必须是智能的，要有媒体访问控制功能，从而增加了结点的硬件和软件开销，和环形网络一样，这些缺点决定了它在当前网络应用中被极少使用。

4.树形拓扑结构

树形拓扑结构(从核心交换机到汇聚层，再到边缘层)是自上而下依次分层扩展的，就像一棵倒放的“树”。树形拓扑结构的最顶层(也就是核心层)相当于树的“根”，中间层(汇聚层)相对于树的“枝”，而最下层(边缘层)则相当于树枝上的“细枝”和“树叶”。自上而下，所用的交换机数量是逐层增多的。简化的树形拓扑结构如图4-20所示(图中每一个大圆圈代表一台交换机，最下面的每个小圆圈代表一台所连接的主机)。

图4-20 树形拓扑结构

树形拓扑结构应用于城域网中，一些数据服务中心的网络拓扑结构常常都是树形的。例如：中国互联网络信息中心，负责将全国各省的网络进行分配管理，核心层由北京、上海、广州等一些一线城市的核心节点组成，它们各自又负责下一层省市的网络连接，以此类推，可以将全国各个城市都连接在一起。

树形拓扑结构主要优点是扩展性方面。在此拓扑结构中，通过多级树形结构的级联，可以更方便地实现在连接距离和端口数据上的扩展，实现更大规模网络的扩展升级。但树形拓扑结构自身也有一些不足，对“根”设备(核心，或者骨干层)交换机的依赖性太大，如果“根”发生故障，则那些依赖“根”设备访问的服务器或外网则全部不可访问了。另外，处于最顶端的核心层设备，因为下面连接了更多的级联设备和用户，负荷更重，需要配备性能更强的交换机和路由设备，成本比较高。

5.网状形拓扑结构

网状形拓扑结构(Mesh Topology)又称无规则形拓扑结构。在这种结构中，各结点之间通过传输介质彼此互连，并且每一个结点至少与其他两个结点相连，构成一个网状结构。

网状形拓扑结构又有“全网状结构”和“半网状结构”两种。所谓“全网状结构”就是指网络中任何两个结点间都是相互连接的。如图4-21所示的就是一个全网状拓扑结构。而所谓的“半网状结构”是指网络中并不是每个结点都与网络的其他所有结点有连接，可能只是一部分结点间有互联，如图4-22所示，A结点就没有与E结点直接连接，C结点也没有与A结点直接连接。

图4-21 全网状拓扑结构

图4-22 半网状拓扑结构

网状形拓扑结构主要用于广域网中，这时它们连接的不再是终端用户PC节点，而是网络设备结点，如网络中的交换机、路由器等设备。网状形拓扑结构一般用于Internet骨干网上，如我国的教育科研网的主干网采用的就是网状结构，将国家与国家进行连接，例如：中国、英国、美国和日本各个国家之间的互联。

网状结构的优点是，由于节点之间有许多条路径相连，可以为数据流的传输选择适当的路由，绕过失效的部件或过忙的结点，从而具有较高的可靠性。缺点是结构复杂，连接成本比较高，不易管理和维护。