探索六种流行的网络拓扑类型及其在企业级网络中的应用

hwyzw

    网络拓扑是指使用传输介质将计算机等各种设备相互连接的物理布局。它是指互连过程中形成的几何形状。它可以表示网络服务器和工作站的网络配置和相互连接。

    没有两个网络的设计和构建是相同的。一个企业的网络部署目标可能与另一企业的网络部署目标有很大不同。网络专业人员需要根据业务目标定制每个系统以满足访问、控制和性能水平。

    也就是说，企业级网络技术有其自身的局限性，因此网络专业人员必须根据设备的运行方式构建网络。大多数网络拓扑（包括网络设备和补充软件）都是灵活的，但也有一些特定的部署方法。

    以下是六种流行的网络拓扑类型。一些传统拓扑很少使用，而另一些拓扑则较新，提供更高的性能、可靠性和安全性。让我们看一下每种拓扑类型以及每种拓扑的运行方式。

    1、总线网络拓扑结构

    总线式结构将网络中的所有设备通过相应的硬件接口直接连接到公共总线。节点以广播方式进行通信。一个节点发送的信息可以被总线上的其他节点“监听”。 。公交车结构就像一片叶子，有一条主线，主线上有许多分支。

    总线拓扑图如下：

    总线型拓扑的网络特点如下：

    总线拓扑的结构特点如下：

    (1)组网成本低：从原理图可以看出，这样的结构根本不需要额外的互连设备，直接通过总线连接，因此组网成本低；

    （2）由于此类网络的各个节点共享总线带宽，因此传输速度会随着访问网络的用户数量的增加而下降；

    （3）网络用户扩展更加灵活：当需要扩展用户时，只需要添加连接器即可，但可连接的用户数量是有限的；

    (4)维护更容易：单个节点的故障不影响整个网络的正常通信。但如果总线坏了，整个网络或者相应的骨干网段就坏了。

    (5)这种网络拓扑的缺点是一次只有一个最终用户可以发送数据，其他最终用户必须等待获得发送权。

    2、星型网络拓扑

    星形拓扑也称为中心辐射型拓扑，使用中心节点 — 通常是路由器或第 2 层或第 3 层交换机。与总线拓扑结构不同，总线拓扑结构只是将传输的帧广播到所有连接的端点，而星形拓扑结构使用具有额外内置智能级别的组件。

    第 2 层交换机在星型拓扑部署中维护动态媒体访问控制 (MAC) 地址表。该表将设备的 MAC 地址映射到其所连接的物理交换机端口。当数据包传输到 LAN 上的特定 MAC 地址时，交换机会执行 MAC 地址表查找以确定该帧的目标端口。这显着减少了可能造成瓶颈的不必要的广播流量。

    使用第 3 层设备作为星形拓扑中心节点，可以使 IP 寻址和路由表确定流量转发的目标并将其发送到单个目的地。

    星型拓扑图如下：

    星型拓扑的结构特点如下：

    (1)控制简单。任何站点都只连接到中心节点，因此介质访问控制方法简单，从而导致访问协议非常简单。轻松的网络监控和管理。

    (2)故障诊断和隔离容易。中心节点可以将连接线路一一隔离，进行故障检测和定位。单个连接点的故障仅影响一台设备，不会影响整个网络。

    （三）便捷服务。中心节点可以轻松地为各个站点提供服务和网络重新配置。

   

    一般来说，星型拓扑结构比较简单，易于管理，易于组网。是目前局域网中常用的一种拓扑结构。采用星型拓扑结构的局域网一般采用双绞线或光纤作为传输介质，符合全面的布线标准，可以满足多种宽带需求。

    尽管物理星型拓扑的实施成本比物理总线拓扑更昂贵，但星型拓扑的优点使其物有所值。每个设备都通过自己的电缆连接到中央设备，因此一根电缆的问题只会影响该一台设备，而网络的其他组件继续正常运行。这一优势极其重要，这就是为什么所有新的以太网设计都使用物理星形拓扑的原因。

    3、环网拓扑结构

    环形结构的每个节点通过通信线路形成一个闭环。环中的数据只能在一个方向上传输。每个设备上信息的延迟时间是固定的。它特别适用于实时控制局域网系统。环形结构就像一条珍珠项链，环形结构上的每一个电脑都是项链上的一颗珠子。

    环形拓扑图如下：

    事实上，在大多数情况下，在具有这种拓扑的网络中，所有计算机并不会真正连接成一个物理环。一般情况下，环的两端都用阻抗匹配器封闭，因为在实际组网过程中，由于地域限制，不方便将环的两端进行物理连接。

    环形拓扑的网络特点如下：

    环形拓扑的结构特点如下：

    （1）这种网络结构一般只适用于IEEE 802.5令牌网络（Token Ring）。在这个网络中，“令牌”在环形连接中顺序传递。所使用的传输介质一般是同轴电缆。

    (2)这种网络实现也非常简单，投资最小。从其网络结构示意图可以看出，网络除了各个工作站外，还由传输介质——同轴电缆和一些连接设备组成。没有昂贵的节点集中设备，例如集线器和交换机。但也正因为如此，这种网络能够实现的功能是最简单的，只能作为一般的文件服务模式；

    （3）更快的传输速度：Token 中允许一定的传输速度，比普通以太网快很多。当然，随着以太网的广泛应用和以太网技术的发展，以太网的速度也得到了很大的提高。目前普遍可用的网络速度远远高于以太网。

    (4)维护困难：从网络结构可以看出，整个网络的节点都是直接串联的。如果任何一个节点出现故障，都会导致整个网络中断、瘫痪，维护非常不便。另一方面，由于同轴电缆采用插针接触方式，非常容易造成接触不良和网络中断，而且很难发现。我相信任何维护过这种网络的人都会明白这一点。

    (5)膨胀性能差：也正是由于其环形结构，其膨胀性能远不如星形结构。如果要添加或移动新的节点，就必须中断整个网络，并在环的两端进行安排。可以连接连接器。

    4. 树形网络拓扑

    树形拓扑是一种层次结构，当以网络图的形式绘制时，节点像树一样链接和排列。网络专业人员通常部署具有核心层、分布层和接入层的树形拓扑。

    树的顶部是核心层，负责从网络的一个部分到另一部分的高速传输。树中间的分发层执行与核心类似的传输职责，但处于更本地化的级别。分布层也是网络管理员应用访问控制列表和服务质量策略的地方。树的底部是接入层，端点设备在此处连接到网络。

    叶脊网络拓扑是一种在数据中心中越来越流行的树形拓扑。叶脊拓扑遵循树模型的层次结构，但只有两层，而不是传统的三层。 Leaf-Spine网络交换机组件负责整个数据中心的高速传输； Leaf交换机与Spine节点完全匹配，负责将应用程序、数据库、存储服务器连接到数据中心。

    树形拓扑图如下：​​​​​​

    树形拓扑的网络特点如下：

    树形拓扑的结构特点如下：

    (1)易于扩展。树结构可以延伸出许多分支和子分支，这些新节点和新分支可以很容易地添加到网络中。

    (2)故障隔离更容易。如果某个分支上的节点或线路发生故障，很容易将故障分支与整个系统隔离。

    (3)各节点过于依赖根节点。如果root失败，整个网络就无法正常工作。

    5. 网状网络拓扑

   

    网状拓扑是另一种非分层结构，其中每个网络节点直接连接到所有其他节点。网状拓扑确保了巨大的网络弹性，因为如果连接中断，不会发生中断或连接丢失。相反，流量只是沿着不同的路径重新路由。

    然而，使用网状拓扑的缺点是它增加了架构的复杂性。如果网格使用有线链路，这也会显着增加所需的网络电缆数量。为了避免布线问题，企业通常将网状网络合并到无线系统中，例如基于 Wi-Fi 的网状部署。

    网状拓扑图如下：​​​​​​​

    网状网络拓扑的结构特点如下：

    (1)网络可靠性高。通常，通信子网中任意两个节点交换机之间都存在两条或多条通信路径。这样，当一条路径发生故障时，可以通过另一条路径传输信息。发送到节点交换机。

    (2)网络可以形成各种形状，使用各种通信信道和各种传输速率。

    (3)网络中的节点易于共享资源。

    (4)可以改善线路的信息流量分布。

    (5)可以选择传输时延小的最佳路径。

    网状网络是广域网中最常用的网络形式，是典型的点对点结构。在网状拓扑中，网络上的每个设备都通过点对点链路连接。这种连接并不经济，只有在各个站点需要频繁发送信息时才使用。其安装也比较复杂，但系统可靠性高、容错能力强。有时称为分布式架构。

    6. 混合网络拓扑

    混合网络拓扑是指同时使用上述五种网络拓扑中的两种或多种网络拓扑。

    该网络拓扑结构是星型结构和总线结构相结合的网络结构。这种拓扑可以更好地满足更大网络的扩展，解决星型网络在传输距离上的限制，同时解决了总线型网络中连接用户数量的限制。这种网络拓扑结构兼顾了星型网络和总线型网络的优点，并在一定程度上弥补了其缺点。

    混合网络拓扑的结构特点如下：

    (一)应用广泛

    这主要是因为它解决了星型和总线拓扑的缺点，满足了大公司组网的实际需求。目前在一些智能信息建筑中得到广泛应用。在建筑物中，各楼层之间采用光纤作为总线传输介质。一方面可以保证网络传输距离。另一方面，光纤的传输性能比同轴电缆好得多。因此，也给出了足够的传输性能。确保。当然，投资成本会明显增加，在一些较小的建筑物中也可以使用同轴电缆作为总线传输介质。双绞线星形以太网在各楼层内仍然普遍使用。

    (2)灵活扩展

    这主要继承了星型拓扑的优点。不过，由于仍然采用广播消息传输方式，因此总线长度和节点数量也会受到限制，但对局域网的影响并不大。

    (3) 绩效不佳

    由于其骨干网段（总线段）采用总线网络连接方式，各楼层、各建筑物之间的网络互联性能较差，仍被限制在最大速率1 6Mbps。另外，这种结构网络存在总线网络结构的弱点，网络速度会随着用户数量的增加而下降。当然，在采用光纤作为传输介质的混合网络中，这些影响还是比较小的。

    (4)维护困难

    这主要受总线网络拓扑结构的限制。如果总线坏了，整个网络就会瘫痪。但如果某个分支网段发生故障，不会影响整个网络的正常运行。还有一个就是整个网络非常复杂，维护起来很困难。

    原文链接：6种常见的网络拓扑类型，它们有什么区别？弱电智能网