什么是网络拓扑:类型及其应用

计算机网络,网络的性能由配置或拓扑类型决定。在网络拓扑中,术语拓扑来自两个希腊术语,如拓扑学和逻辑学,其中“拓扑学”是“地点”,而“逻辑学”是“研究”。


拓扑图解释了网络的结构,并显示了所有设备如何通过通信或传输链路进行逻辑和物理连接,以相互交互或通信。计算机网络中的拓扑分为物理拓扑和逻辑拓扑两种类型。本文简要介绍了网络拓扑及其类型。爱游戏ayx冰球

什么是网络拓扑?

定义:网络拓扑定义为物理上和逻辑上相互连接的网络结构,描述了数据是如何通过通信链路在节点之间传输的。爱游戏ayx冰球一个网络可能有各种各样的逻辑拓扑和一个用于同时进行数据传输和通信的物理拓扑。爱游戏ayx冰球简单地说,它是网络上所有节点、设备和连接的几何表示。

它也被称为网络的逻辑布局或物理布局。节点是计算机网络,可以是打印机、计算机或任何其他网络设备,能够发送和接收由其他网络设备生成的数据。

网络拓扑描述了所有通信链路、所有网络组件和节点的映射是如何安排的。爱游戏ayx冰球计算机网络中的网络拓扑分为物理拓扑和逻辑拓扑两类。

物理类型

计算机网络中的这种拓扑结构解释了所有节点或计算机是如何连接起来进行数据传输的。换句话说,它是网络中工作站、电缆、链路和节点的物理布局。它包括几个网络元素的连接,如节点、链接等,设备的位置,以及网络代码的安装。

它也指信号的传输介质。的例子,总线拓扑结构、星型拓扑、环形拓扑、树型拓扑、网状拓扑、点对点拓扑和混合拓扑

多氯联苯

逻辑类型

计算机网络中的这种拓扑显示了数据如何从一个节点/计算机传输到另一个节点/计算机,并且与物理连接的网络设备无关。数据传输路径和整个网络中的数据时刻取决于网络协议。它指的是网络设备的内部通信相互之间。双绞线以太网示例爱游戏ayx冰球

计算机网络拓扑

计算机网络中的拓扑结构是指所有的节点或计算机和网络设备是如何连接和布置在网络上以实现数据的相互传输的。网络布局,无论是物理的还是逻辑的,都直接关系到网络的功能。

为企业或组织选择合适的网络拓扑结构,可以提高性能和数据传输效率,优化网络资源分配,降低维护和运营成本。


基于软件的网络拓扑对于诊断连接问题、检测网络停机和故障排除非常重要。在网络中选择的计算机网络拓扑类型取决于应用程序、设备、数据传输速率、成本和响应时间。

网络拓扑类型

网络拓扑是所有连接节点的示意图,以及通过各种通信链路的网络布局。计算机网络中的网络拓扑分为物理网络拓扑和逻辑拓扑两类。爱游戏ayx冰球

物理类型是包含所有连接节点和外围设备的网络的物理布局。而逻辑类型描述了数据如何在网络上连接的节点之间传输。

计算机网络的拓扑结构根据安全性和连通性的不同分为6类,属于物理拓扑结构。他们是谁,

  • 总线网络拓扑结构
  • 星形网络拓扑结构
  • 环形网络拓扑结构
  • 树网络拓扑
  • 网状网络拓扑
  • 点对点网络拓扑
  • 混合网络拓扑
  • 多路存取的网络拓扑结构
  • 智能电网拓扑
  • 边缘计算网络拓扑

总线网络拓扑结构

在这种类型中,网络设备和节点/计算机按顺序连接到单个传输线。它也被称为线性总线或主干网。它很容易安装,经济高效,但由于单一主干或传输线,有可能出现网络故障或故障。

总线网络拓扑结构
总线网络拓扑结构

工作

当所有的节点或计算机和网络外围设备连接到一个单一的总线进行通信时,它被称为总线网络拓扑结构。爱游戏ayx冰球在这里,总线作为整个网络的骨干电缆,连接网络中的每个节点和网络设备。

公共汽车上有几根滴水管和水龙头。其中,吊绳是通信电缆,水龙头是连接器。爱游戏ayx冰球这些连接总线电缆与节点。所有节点之间的数据爱游戏ayx冰球通信只通过一个传输通道。

总线类型的设计如下图所示。要在单个方向上将数据从一个节点传输到另一个节点,其中一个节点用作服务器。一旦数据到达目标节点或结束,终结器就会删除来自总线的数据。

沿着总线电缆的传输数据流过每个连接的节点。节点扫描目的地址以知道它是否相当于它们的地址。当节点的地址与数据的地址匹配时,它会接受该过程的数据,否则它忽略它。

计算机中使用的网卡类型决定了使用的骨干电缆的类型。节点之间通常使用RJ-45连接器和同轴电缆连接。在总线网络拓扑中连接的每个节点都独立地与网络上的另一个节点通信。

例子:以太网电缆。

总线网络拓扑图的特点下面给出了y。

  • 数据仅在一个方向上传输
  • 如果它只包含两个端点,则称为线性总线。
  • 如果它包含两个以上的端点,则它被称为分布式总线网络
  • 它提供了节点和通信通道之间的单一连接。爱游戏ayx冰球
  • 它可靠、灵活、可扩展,性能平均。

星形网络拓扑结构

在这种类型的网络配置中,所有的网络设备和节点都通过电缆馈送到中央控制器或称为集线器或交换机或中继器的中心节点。如果任何单个节点、设备或电缆发生故障,则可能存在一个中心节点故障的机会。单个节点的故障不会影响其他节点,也不会造成网络停机。这种类型的拓扑在所有其他拓扑中使用最广泛,也非常流行。

星形网络拓扑结构
星形网络拓扑结构

工作

当所有的节点/计算机和网络设备都连接到一个中心枢纽时,就形成了星型网络拓扑。中心集线器或交换机充当连接节点之间的中央控制器或中心节点。如果任何一个连接的节点希望将数据传输到拓扑中的另一个节点,那么它应该首先将数据传输到中心hub,然后中心hub将数据发送到指定的节点

中央节点或中心集线器或开关提供节点之间的点对点通信链路。爱游戏ayx冰球因此,其他节点(来自另一个网络)无法访问这些节点。数据或消息的广播取决于所使用的中心集线器的类型。如果将交换机用作中心节点,则它将在交换机表的帮助下单次数据。如果使用了集线器,则它将广播数据。如果广播增加,则网络上的数据流量可能会增加。

在星型中,中心集线器和交换机充当服务器,而节点和其他网络外围设备充当客户端。它包含一个输入端口和一个输出端口,需要用一根电缆连接节点和中心集线器。采用RJ-45电缆或同轴电缆连接。

由于使用了集线器和开关,它也被称为物理星型。它提供了比其他拓扑更高的安全性,因为数据不会流经所有节点。这种拓扑结构用于高速局域网(lan)。星型网络的拓扑结构如下图所示。

星型网络拓扑结构的特点在计算机网络中

  • 连接到中央集线器的每个节点都有自己的专用链路。
  • 为了在连接的节点之间传输数据,中央集线器充当中继器。
  • 它采用光纤、同轴电缆或双绞线进行安装。

环形网络拓扑结构

在这种拓扑结构中,所有的网络设备和计算机通过形成一个环顺序地连接到主干或传输线上。除了主干在起始节点结束外,它与总线网络的拓扑结构相似。这意味着每个节点或计算机连接到另一个节点或计算机,最后一个节点连接到第一个节点,形成一个环。它使用了更多的中继器,而且传输方式是单向的。

环形网络拓扑结构
环形网络拓扑结构

工作

当网络中的每个节点或计算机通过形成一个环的方式连接到另一个节点时,就称为环型。为了形成环形网络,最后一个网络节点与第一个网络节点相连。因此,数据流将是单向和循环的。环状网络拓扑结构如下图所示。

计算机网络中的环型具有确定性,因为每个节点都可以在预定的时间间隔内访问数据传输。整个网络的工作是基于令牌系统的。当所有的节点连接在一个闭环中,令牌在一个闭环中向一个特定的方向移动。

在这种类型中,当令牌是自由的并在网络中移动时,节点捕获令牌并将数据和目的地址添加到它中,然后离开它进行通信。爱游戏ayx冰球当令牌到达目的地时,接收器移除附加的数据和地址,然后它就可以自由携带和传输下一个数据。

例子:令牌环。

环网拓扑结构的特点下面给出了一个计算机网络的实例。

否。该网络拓扑所需的中继器更加不复。节点。例如,考虑带有100个节点的环形拓扑。要将数据传输到最后一个或第100节,那么数据应该流过所有99个节点,然后最后到达第100节点。为了防止在此过程中丢失数据,网络中需要多个中继器。

数据传输方式是单向的。通过在网络中的节点之间建立两个连接,它可以是双向的。这被称为双环网络拓扑结构

  • 在双环网络中,两个环网络之间的数据移动方向是相反的。如果一个环失败了,那么另一个环作为备份,以避免网络停机。
  • 它提供顺序的数据传输(逐位)。传输的数据需要经过网络中的所有节点,直到到达目的节点。

树网络拓扑

这种类型的网络拓扑包含一个根节点,所有其他节点以层次结构连接到它。它也称为层次结构类型。所有节点和设备直接或间接连接到主线缆。它主要用于广域网。它是星型网络和总线网络拓扑的结合。

树网络拓扑
树网络拓扑

工作

当所有节点都直接或间接地分层连接到主总线电缆时,这种配置称为树状网络拓扑。它是星型和总线网络拓扑结构的扩展版本。采用树状网络拓扑结构的节点布置如下图所示。

它包含一个根节点,根节点是顶部节点,所有其他节点都是分层连接的子节点。任何两个节点之间的数据传输只有一条路径或路由。在这种类型中,整个网络可以在连接到节点的主集线器和子集线器的帮助下划分为组,以便于维护和管理。如果总线电缆或主干电缆出现故障,然后整个网络崩溃。

在树形网络拓扑结构中,使用一个中心枢纽来连接更多的节点。但是,由于中心hub之间的距离增加,将数据传输到所有其他节点需要更多的时间。它的成本更高,因为它需要更多的电缆。如果中心集线器发生故障或发生故障,则整个网络可能会瘫痪。它将网络从不同的节点中分离出来并按优先级排序。

例如,公司使用树状网络拓扑结构来组织来自计算机的数据。

以下是树状网络拓扑的特征,

  • 如果工作站是成组连接的,那么树形拓扑将是理想的。
  • 用于WAN(广域网)
  • 它为节点之间的数据传输提供了多点连接。
  • 它是一种非鲁棒网络拓扑。
  • 更灵活和可扩展。

网状网络拓扑

在这种类型中,所有的节点或计算机都是相互连接的,以便在计算机网络中直接进行通信。爱游戏ayx冰球它由n(n-1) /2个物理通道连接' n '网络设备或节点。有两种类型的网格拓扑。它们是全网格拓扑和部分网格拓扑。为了在这种网络配置上传输数据,需要遵循两种技术,如路由和泛洪。

网状网络拓扑
网状网络拓扑

工作

计算机网络中的网状网络拓扑结构是所有节点/计算机和网络设备通过专用的通信链路相互连接。爱游戏ayx冰球它提供了网络中节点之间的直接通信。爱游戏ayx冰球网状网络拓扑的配置分为两种类型。他们是谁,

全网格拓扑

在这种类型中,每个节点都连接到网络中的每个其他节点。网络中的每个节点都将通过专用通信链路进行点对点连接。当网络中有“n”个节点时,每个节点都包含“(n-1)”通信链路和输入输出端口。爱游戏ayx冰球

部分网状拓扑

在这种类型中,特定节点连接到网络中的每个节点以频繁通信。爱游戏ayx冰球

在这个网络拓扑中有两种类型的通信链路:单工链路爱游戏ayx冰球和双工链路。在单工链路中,数据只能在一个方向上传输。而在双工链路中,同时的数据流将是双向的。两个单工链路可以用一个双工链路代替。

如果使用Simplex链接,则需要“N”网络设备的“N(N-1)”通信链路。爱游戏ayx冰球如果在网状拓扑中使用双面链路,则需要“n(n-1)/ 2”通信链路。爱游戏ayx冰球下图说明了网格类型。

例子:因特网或广域网

使用路由逻辑将数据传输到目的地时,它在网状网络拓扑中称为路由。路由逻辑用于确定将数据指向目标节点的最短路径。它包含有关网络上的通信链接和节点的失败信息。爱游戏ayx冰球

当数据通过连接到网络的所有节点传输时,在不使用任何路由逻辑的情况下,它被称为网格类型的洪水。由于网络中的不需要的数据,可能会发生网络过载。

网状网络拓扑结构的特点

  • 与节点和网络设备完全连接,
  • 在配置中强大
  • 不灵活
  • 广泛用于无线网络
  • 性能低于总线和树形网络拓扑。

点对点网络拓扑

这种类型的网络拓扑与其他拓扑相比非常简单。它提供了将数据从一个节点/计算机传输到另一个节点/计算机的直接链接。它不需要任何网络操作系统。节点之间的直接通信是由爱游戏ayx冰球于节点之间的直接连接。

点对点网络拓扑
点对点网络拓扑

工作

点对点网络拓扑是计算机网络中最简单的网络拓扑之一,它通过共同的通信链路在两个节点或计算机或网络设备之间提供直接连接。爱游戏ayx冰球

传输链路的总带宽仅用于两个节点或设备或计算机之间的点对点通信。电缆或电线的实际长度用于提供节点之间的点对点连接。也可以使用卫星链路或微波进行连接。爱游戏ayx冰球

下图说明了计算机网络中的点对点类型。它由两个节点组成,例如计算机或路由器或服务器或者中继器或使用单个通信链路或电缆顺序连接的任何其他外围设备。爱游戏ayx冰球这意味着一个节点的接收端连接到另一节点的发送端。当节点用点对点连接逻辑地连接时,它们包含多个中间网络设备。

点对点类型的最佳示例是,使用遥控器更改电视频道。在遥控器和电视控制网络之间建立点对点连接,以改变电视频道和打开/关闭电视。

在计算机网络中点对点类型的节点之间的数据传输可以有3种模式,如单工模式、半双工模式和全双工模式。

单工模式

在此模式下,数据或信号仅在一个方向上传输。这意味着,当一个节点发送数据时,接收端的另一个节点接收数据。因此,通信方式是单向的。爱游戏ayx冰球

半双工模式

在这种模式下,点对点网络上的每个节点都可以接收和发送数据,但不能同时进行。

全双工模式

在这种模式下,节点之间的数据传输是同步的。因此,交流方式是双向的。爱游戏ayx冰球

这种类型的网络拓扑结构在计算机网络中是非常快速、简单和可靠的,与其他网络拓扑结构相比。它为节点之间的快速数据传输提供了直接连接。而是用于节点或计算机连接非常紧密的小地理区域。

混合网络拓扑

在计算机网络中,这种类型的网络拓扑是由两种或两种以上不同类型的组合而成的。它非常可靠、灵活,可以根据应用进行修改,可以处理大量节点和设备。由于设计复杂,安装非常困难。例如,可以将总线拓扑和星型拓扑组合成混合拓扑。

混合网络拓扑
混合网络拓扑

工作

将一个或多个不同拓扑结构组合的网络拓扑称为混合型。它用于通过在各种网络链路和节点之间提供连接来传输数据。

大型组织和公司使用这些类型的网络拓扑来有效地传输数据。混合型的结构包含两种或两种以上不同的网络拓扑,如下图所示。它显示了星型、总线型和环形网络拓扑的组合。

例子:互联网

不同的网络拓扑利用各自的特点相互连接,形成一种高效的混合网络拓扑。

树型网络拓扑也称为混合网络,因为它是星形网络拓扑和总线网络拓扑的组合。根据公司的要求,将两种或两种以上不同的网络拓扑组合成混合拓扑。

混合网络的特点包括:

  • 更可靠
  • 灵活的
  • 可伸缩
  • 复杂配置
  • 它结合了各种网络拓扑结构的优点和缺点。

多路存取的类型

它也被称为NBMA(非广播多址网络),因为它包括链接的多个主机,以直接通过交换结构或虚拟电路将数据从一个节点/计算机传送到另一个单个主机。

智能电网类型

在这种情况下,需要对网络进行配置,以方便智能电网系统的运行和功能。它通常是一个具有各种智能电表和高效能源的电气网络拓扑,用于控制电力的分配和生产。

边缘计算类型

这种类型的网络拓扑属于分散计算类型,用于在远程源的生成数据处或附近执行,减少从客户端到服务器的时间旅行,并缩短时间。它由云中心或数据中心组成,可以连接到网关边缘节点或边缘服务器,然后连接到传感器和批次控制设备,如连接的风力涡轮机和石油平台。

哪种网络拓扑需要中央控制器或集线器?

星形和树形类型需要中央控制器或集线器。而环形、网状、点对点和总线网络拓扑不需要任何集线器。每个网络设备或节点都连接到一个中央控制器(中央节点),称为集线器或路由器,或星形交换机。在这里,集线器或交换机充当服务器,连接到它的所有网络组件充当客户端。

它是办公室和家庭中使用最广泛的网络拓扑之一。它设计有一个中心节点,作为数据传输的通道或媒介。在计算机网络的这种拓扑结构中,所有的节点或计算机和网络外围设备都连接到一个中央控制器,并以星形表示。这个中心节点作为连接到它的所有设备和节点的公共连接点,也称为集线器。

所有节点和设备都连接到一个中心集线器上,该中心集线器使用捻线、光缆和同轴电缆进行配置,提供点对点连接。数据通过中心节点/中心集线器/中央控制器传输到所有连接的主机或目的地。中心集线器充当服务器或中继器,它确保最小的数据传输损失。

通过向中央集线器添加或删除网络设备,可以非常轻松地修改和安装此类型。网络的性能取决于中央控制器的效率、配置和电源。如果中心集线器发生任何故障,连接到中心集线器的所有节点都将禁用。与其他网络拓扑相比,检测故障和排除故障非常容易。

网络拓扑图通信设备如节点、网络设备、节点之间的连接、以及节点之间的传输链路爱游戏ayx冰球的可视化表示网络节点或者电脑。它显示了节点之间的数据传输路径,并显示了在计算机网络中相互连接以进行通信的所有网络设备的排列。

此图说明了OSI(打开系统互连)参考模型,如物理层、数据链路层和网络层,并将它们组合成一个媒体层。

网络拓扑的结构和设计是根据网络的需求和功能进行的。软件生成的类型图直观地表示了网络拓扑的物理和逻辑布局。它允许管理员在进行故障排除时观察节点之间的连接并监视性能。

可以创建此图来直观地说明网络的基础结构。例如,Network Topology Mapper软件工具是创建图表的最佳工具之一。

优点和缺点

计算机网络中的网络拓扑结构描述了节点和网络的关系组件相互连接以相互通信。它显示了节点/计算机和其他网络外围设备在网络上的逻辑和物理安排。

下面将讨论计算机网络中各种类型的网络拓扑结构的优缺点。

点对点网络拓扑的优点是谁,

  • 由于节点/计算机之间的直接连接,它比其他网络拓扑结构更快、更可靠。
  • 它不需要任何网络操作系统
  • 各个节点/计算机可以轻松访问文件。因此,无需使用昂贵的服务器。
  • 每个用户都可以设置其权限,以避免技术人员的帮助。

以下是点到点类型的缺点。

  • 它的主要缺点是,它只在计算机连接附近的小地理区域时使用。
  • 无法备份文件和文件夹。
  • 用户登录他们的工作站时没有安全性和权限问题。

一些总线网络拓扑的优点是的,

  • 它易于设计、安装和使用
  • 任何一个节点中的故障都不会影响其他节点,并且该节点可以很容易地删除
  • 它广泛应用于小型网络,如局域网
  • 电缆的成本更低
  • 它是一种被动类型,总线上的节点只负责传输数据,而不负责将数据从一个节点移动到另一个节点。

以下是总线网络的缺点

  • 由于电缆长度有限,连接的节点和网络组件数量有限。
  • 总线上连接网络设备的增加降低了它的效率。
  • 它仅适用于低流量网络。
  • 故障的检测是困难的。
  • 骨干电缆或总线故障,将导致整个网络故障。
  • 当数据传输到所有节点时的安全问题。
  • 与其他网络拓扑相比,性能很慢。

环网拓扑的优点如下

  • 最小化数据包冲突,因为数据流是环形的
  • 它是单向的,工作速度很快
  • 即使网络上的节点增加,它也比总线类型提供更好的性能
  • 它可以处理网络上大量流量大的节点
  • 故障的维护和排除很容易
  • 它用于远程通信,不需要任何网络服务器来控制数据流爱游戏ayx冰球
  • 与其他拓扑相比,开销更小

以下是环型在计算机网络中的缺点

  • 如果网络电缆断裂或出现故障,则会影响整个网络的性能,并可能发生故障
  • 由于是单向环形网络拓扑结构,数据应该通过所有网络节点移动
  • 添加和删除节点很困难
  • 它比以太网网络慢。

星型网络拓扑的优点下面给出

  • 每个节点采用独立的电缆,便于维护和管理整个网络
  • 易于识别电缆故障,在不干扰整个网络的情况下进行网络扩展。
  • 中央集线器或中央控制器使得网络的管理和控制非常简单
  • 易于移除故障节点并添加新节点
  • 数据传输速度非常快

星形网络拓扑的缺点如下所示。

  • 整个网络的性能取决于中心集线器
  • 如果中心集线器无法接收和发送数据到相应的节点,那么整个网络就会崩溃。
  • 与总线和环形网络拓扑相比,它需要更多的布线和布线。

网状网络拓扑结构的优点下面给出。

  • 由于节点之间的专用点对点连接,没有网络流量问题。
  • 它有多个用于数据传输的通信链接。爱游戏ayx冰球如果有任何人的路径被阻止,则可以访问其他路径以进行数据传输。
  • 易于识别故障并排除故障。
  • 没有安全和隐私问题。

网格类型的缺点如下所示。

  • 数据传输需要更多的布线和输入输出端口。
  • 很难安装
  • 非常昂贵。

树型网络拓扑的优点如下所示。

  • 由star和bus组合而成
  • 由于分层模型,具有高可伸缩性。
  • 故障节点不影响连接到树状网络的其他节点
  • 维护和故障检测很容易
  • 为各个线段提供点到点链接。

在计算机网络中,树形网络拓扑结构的缺点是:

  • 需要大的电缆
  • 如果中心设备或中心集线器出现故障,那么整个网络就会瘫痪。
  • 复杂的网络配置。

混合网络拓扑结构的优点在计算机网络中,

  • 它包含了不同网络拓扑组合的优点,形成了一个混合网络
  • 易于根据公司要求修改配置。
  • 更灵活的
  • 更可靠
  • 可伸缩性是容易的

计算机网络中混合型的缺点是,

  • 由于其复杂的设计,非常昂贵
  • 由于一种网络拓扑连接到另一种网络拓扑而在硬件上发生的变化

因此,这是关于网络拓扑综述–定义、计算机网络中的拓扑、图表、类型,如总线、点对点、星形、网状、树形、环形、优缺点。该拓扑结构旨在配置电信网络,包括控制和指挥无线电网络、计算机网络和工业现场总线。这里有一个问题要问你,“计算机网络中不同类型的网络拓扑之间有什么区别?”爱游戏ayx冰球

添加评论