网络结构 【网络大数据】五个经典网络拓扑结构案例及其优缺点介绍

星形结构

星型拓扑是以一个节点为中心节点，其他节点与中心节点直接相连的网络。

中心节点可以是文件服务器或连接设备。公共中心节点是一个集线器。

星型拓扑的网络属于集控网络，中心节点在整个网络中进行集中的流量控制管理，节点之间的通信必须通过中心节点。每个发送数据的节点都会将数据发送到中心节点，然后中心节点负责将数据发送到目的节点。所以中心节点相当复杂，每个节点的通信处理负担很小，只需要满足链路简单的通信要求。

优点:

控制简单。任何一个站都只和中心节点相连，所以介质访问控制方法简单，访问协议也很简单。轻松的网络监控和管理。

故障诊断和隔离容易。中心节点可以逐个隔离连接线进行故障检测和定位，单个连接点的故障只影响一台设备，不影响整个网络。

服务便捷。中心节点可以方便地为每个站点提供服务和网络重构。

缺点:

需要大量电缆，安装维护工作量也急剧增加。

中心节点负担重，形成“瓶颈”。一旦出现故障，整个网络都会受到影响。

各站分布式处理能力低。

一般来说，星型拓扑相对简单，易于管理，易于组网，是目前局域网中常用的一种拓扑。星型拓扑的局域网一般采用双绞线或光纤作为传输介质，符合综合布线标准，可以满足各种宽带要求。

虽然物理星型拓扑的实现成本比物理总线拓扑高，但星型拓扑的优势使其物有所值。

每个设备都通过自己的电缆连接到中央设备，因此当电缆出现故障时，它只会影响该设备，而网络的其他组件仍然可以正常运行。这个优势极其重要，这也是为什么所有新设计的以太网都采用物理星型拓扑的原因。

扩展星型拓扑:

如果星形网络扩展到包括与主网络设备相连的其他网络设备，这种拓扑称为扩展星形拓扑。

纯扩展星型拓扑的问题是，如果中心点出现故障，网络的大多数组件都将断开。

环形拓扑

环结构是由网络中的几个节点通过点对点链路端到端连接起来形成一个封闭的环。这种结构使公共传输电缆形成环形连接，数据在环中沿一个方向在节点之间传输，信息从一个节点传输到另一个节点。

这种结构的网络形式主要用于令牌网络。在这种网络结构中，设备通过电缆直接串联，最终形成闭环，在闭环中传输整个网络发送的信息。这种网络通常被称为“令牌环网”。

事实上，在大多数情况下，该拓扑网络中的所有计算机都不会物理连接到一个环中。一般来说，环的两端由阻抗匹配器封闭，因为在实际组网过程中，由于地理位置的限制，不方便物理连接环的两端。

这种拓扑结构的网络主要具有以下特征:

这种网络结构一般只适用于IEEE 802.5令牌环网络，其中“令牌”是在环连接中依次传输的。使用的传输介质一般是同轴电缆。

这个网络的实现也很简单，投资很少。从其网络结构示意图可以看出，网络由传输介质——同轴电缆和工作站以外的一些连接设备组成，没有昂贵的节点集中设备，如集线器、交换机等。但正因为如此，这种网络只能实现最简单的功能，只能算是一种通用的文件服务模式；

传输速度快:令牌网允许16Mbps的传输速度，比普通的10Mbps以太网快很多。当然，随着以太网的广泛应用和以太网技术的发展，以太网的速度有了很大的提高。目前一般可以提供100Mbps的网速，远高于16Mbps。

维护困难:从其网络结构可以看出，整个网络的节点是直接串联的，因此任何一个节点出现故障都会造成整个网络的中断和瘫痪，维护起来非常不方便。另一方面，由于同轴电缆采用插针接触方式，很容易造成接触不良和网络中断，很难找到，相信维护过这类网络的人都会有很深的体会。

膨胀性能差:也是因为其环状结构，膨胀性能远不如星型结构。如果要添加或移动新节点，必须先中断整个网络，并在环的两端制作连接器，然后才能连接。

环形结构具有以下特点:

信息流在网络中沿固定方向流动，两个节点之间只有一条路，简化了路径选择的控制；

环路中的每个节点都是自举的，所以控制软件很简单。

由于信息源在环路中串联通过每个节点，当环路中节点过多时，必然会影响信息传输速率，延长网络的响应时间

回路封闭，不方便扩展；

可靠性低，一个节点故障会导致整个网络瘫痪；维护困难，分支节点故障定位困难。

分布式体系结构

分布式结构的网络是通过线路将分布在不同地方的计算机互联起来的网络形式。分布式结构的网络具有以下特点:

由于分散控制，即使全网发生局部故障，也不会影响全网运行，因此可靠性高；

网络中选择最短路径算法，因此在网络上的延迟时间小，传输速率高，但控制复杂；

每个节点可以直接建立数据链路，信息流最短；

在全网范围内共享资源很方便。

缺点是用于连接线的电缆长，成本高；网管软件复杂；分组交换、路径选择和流向控制复杂；一般局域网不采用这种结构。

树形结构

树形结构是一个分层的集中控制网络。与星型结构相比，其通信线路总长度更短，成本更低，节点易于扩展，路径查找更方便。但是，除了叶节点及其连接线之外，任何节点或其连接线的故障都会影响系统。

1.优势

容易扩展。树形结构可以扩展许多分支和子分支，这些新节点和新分支可以很容易地加入网络。

故障隔离更容易。如果一个分支节点或线路发生故障，很容易将故障分支从整个系统中隔离出来。

2.缺点

每个节点都过于依赖根节点。如果根出现故障，整个网络将无法正常工作。

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