1.4 网络拓扑结构

计算机网络的拓扑结构是指网络中的计算机、网络设备、传输介质所形成的节点和线路的物理构成方式。网络的节点有两类，一类是转换和交换信息的转接节点，包括路由器、交换机、集线器和终端控制器等；另一类是访问节点，包括计算机主机和终端等。

计算机网络的拓扑结构主要有总线型拓扑、星形拓扑、环形拓扑、树形拓扑、网状拓扑、混合型拓扑和无线网络。

1. 星形拓扑

星形拓扑是指网络中的各节点设备通过一个网络集中设备（如集线器或交换机）连接在一起、各节点呈星状分布的网络连接方式。这种拓扑结构主要应用于IEEE 802.2、IEEE 802.3标准的以太网中。星形网络拓扑如图1-4所示。

（1）星形拓扑的优点如下。

1）容易安装和维护。星形拓扑的安装和故障排查比较容易。

2）节点扩展、移动方便。节点扩展时只需要从网络集中设备拉出一条电缆即可，而移动一个节点只需要把相应节点设备移到新节点即可。

3）故障诊断和隔离容易。一个节点出现故障不会影响其他节点的连接，可任意拆走故障节点。

（2）星形拓扑的缺点。

1）网络集中设备的负担较重，易形成瓶颈。一旦网络集中设备发生故障，则整个网络都受到影响。

2）成本较大。它所采用的传输介质一般都是通用的双绞线或同轴电缆，每个节点都要和网络集中设备直接连接，需要耗费大量的线缆。

从物理连接方面来看，星形拓扑是现在使用最普遍的一种网络，广泛应用于各企业组建的局域网中。

2. 总线型拓扑

总线型拓扑结构网络由一条高速公用主干电缆（即总线）连接若干个节点构成，网络中的所有节点都通过总线进行信息传输。

总线型拓扑如图1-5所示。

这种结构的优点是结构简单灵活，建网容易，使用方便，性能好；缺点是总线对网络性能起决定性作用，任何一个节点故障或总线故障都将影响整个网络。

3. 环形拓扑

环形拓扑由各节点首尾相连形成一个闭合环形线路。环形拓扑中的信息传输是单向的，即沿一个方向从一个节点传到另一个节点；每个节点都须安装收发器，以接收、放大、发送信号。环形拓扑如图1-6所示。

这种结构的优点是电缆长度短、传输速率高、网络性能稳定，并且结构简单、建网容易，便于管理；缺点是某节点发生故障会导致全网故障，节点的加入和撤出过程复杂，并且节点过多时将影响传输效率，不利于扩充。

4. 树形拓扑

树形拓扑是一种分级结构。在树形结构的网络中，任意两个节点之间不产生回路，每条通路都支持双向传输。树形拓扑如图1-7所示。

这种结构的优点是连接简单，维护方便，满足汇集信息的应用要求；缺点是除了叶节点及其相连的线路外，其他任一节点或与其相连的线路故障都会使系统受到较大影响，而且所有节点对根的依赖性大，若根节点发生故障，则全网不能工作。

5. 网状拓扑

网状拓扑又称为无规则结构，节点之间的连接是任意的、没有规律的，主要用于广域网。由于节点之间有多条线路相连，因此网络的可靠性较高。网状拓扑如图1-8所示。

网状拓扑结构的优点是系统可靠性高，比较容易扩展；缺点是结构比较复杂，建设成本较高，每个节点都与多点进行连接，因此必须采用路由算法和流量控制方法。

6. 混合型拓扑

混合型拓扑结构是由星形拓扑结构和总线型拓扑结构组合形成的网络拓扑结构，更能满足较大型网络的需求。这种网络拓扑结构同时兼顾了星形拓扑与总线型拓扑的优点，解决了星形拓扑在传输距离上的局限，同时也解决了总线型拓扑连接用户数量的限制。混合型拓扑如图1-9所示。

混合型拓扑的优点是应用相当广泛，解决了星形拓扑和总线型拓扑结构的局限性，可以满足大公司组网的实际需求，扩展灵活，速度较快；缺点是传输速率会随着用户的增多而下降，而且较难维护。这主要是因为受到总线型拓扑结构的制约，如果总线断，整个网络也就瘫痪了，分支网段出故障则不影响整个网络的正常运作，但整个网络非常复杂，维护起来不容易。

7. 无线网络

目前，无线网络技术已相当成熟了，现在已经广泛应用于各个领域。现在的无线网络在性能、距离、价格上完全可以和有线网相媲美，甚至在某些方面超过了有线网络。实施无线网络主要是为了对有线网络进行补充，而不是取代有线网络。无线网络拓扑如图1-10所示。

无线网络的优点是组网较有线网容易，成本低，易维护，组网灵活，可扩展性强等；缺点是不如有线网络稳定，易受天气等因素影响。