什么是网络拓扑？网络拓扑有哪些类型？

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平时经常听到网络拓扑这个名词哈，本文瑞哥带大家详细了解一下网络拓扑，包括网络拓扑的几大类型。

什么网络拓扑？

网络拓扑是节点和链路在特定机制和方案中的排列，换句话说，网络拓扑是如何安排在网络中的设备之间进行通信的网络组件，以减少错误、产生更高的带宽速度、保护网络等。

网络拓扑有两种主要类型：

• 物理网络拓扑： 物理拓扑是实际布线和连接布局（物理信号传输介质）
• 逻辑网络拓扑： 逻辑拓扑是网络设备的虚拟布局，数据在设备之间通过网络传输的方式，与设备的物理连接无关。

网络拓扑图是网络管理员查看连接设备的物理网络布局的地图，手头有网络拓扑图对于了解设备如何相互连接以及故障排除的最佳技术非常有用。

网络拓扑不仅在物理上而且在逻辑上定义了网络的布局、虚拟形状或结构，一个网络可以同时具有一个物理拓扑和多个逻辑拓扑。

本文主要关注的是物理拓扑。

网络拓扑的类型

在计算机网络中，主要有六种物理拓扑：

总线拓扑

总线拓扑也称为骨干拓扑或线路拓扑，总线拓扑是最简单的拓扑，其中公共总线或通道用于网络中的通信，主要用于小型网络。

总线拓扑优点

1. 轻松添加新设备和替换或移除现有设备，而不影响连接到网络的其他设备
2. 少数设备发生故障不会影响其他设备或网络
3. 需要更少的布线
4. 实施具有成本效益，成本非常低

总线拓扑缺点

1. 电缆长度是有限的，限制了可以连接的网络节点的数量
2. 如果公共电缆出现故障，则整个系统将崩溃
3. 数据在任何时间点都只能沿一个方向传播
4. 不适用于流量可扩展的网络

环形拓扑

环形拓扑的每台计算机都恰好连接到另外两台计算机以形成环形，最后一个节点与第一个节点组合，消息传递本质上是单向和循环的。

环形拓扑是半双工的，因此一次只能向一个方向发送数据，并且数据将通过每个网络节点到达其目标设备。

在环形拓扑中，拥有令牌的节点是唯一能够传输数据的节点，从而降低了发生冲突的可能性。

环形拓扑优点

1. 配置简单
2. 管理简单，在拓扑中添加或删除设备只需要更改两条链路
3. 流量是单向的，数据传输是比较快
4. 环形拓扑具有成本效益，安装成本相对较低

环形拓扑缺点

1. 一个故障节点将导致整个网络瘫痪
2. 添加或删除计算机会干扰网络活动
3. 每条消息都要经过环形路径，数据传输速度慢
4. 对连接环中网络节点的线路有很大的依赖性

星型拓扑

星型拓扑中所有计算机都通过电缆连接到单个集线器，该集线器是中心节点，所有其他节点都连接到中心节点，主机和集线器之间存在点对点连接，通常用于 WAN 连接。

星型拓扑在 LAN 网络上最受欢迎，因为价格便宜且易于安装。

中心节点负责管理整个网络的数据传输并充当中继器。在星型拓扑中，计算机通过同轴电缆、双绞线或光纤电缆连接。

星型拓扑优点

1. 易于管理
2. 由于对节点的集中控制，具有良好的容错性
3. 价格便宜
4. 可以在不使整个网络脱机的情况下添加或删除新节点

星型拓扑缺点

1. 所有流量都必须通过中央集线器，集线器坏了一切都坏了，没有集线器，任何设备都不能工作，单点故障不可取
2. 添加的节点数量取决于中央集线器的容量，对中心节点依赖性比较大
3. 安装和操作成本高
4. 有限数量的交换机端口限制了网络的大小

网状拓扑

网状拓扑是节点互连的点对点连接，在这种拓扑形式中，数据通过两种方式传输： 路由和泛洪。

• 路由是节点使用最短距离引导数据到达目的地。
• 泛洪是将数据发送到网络中的所有节点的地方，泛洪不需要任何形式的路由逻辑即可工作。

网状拓扑分为两种：

• 全网状拓扑
• 部分网状拓扑

全网状拓扑

所有主机都与网络中的所有其他主机建立点对点连接。

部分网状拓扑

一些节点未连接到网络中的每个节点。

网状拓扑优点

1. 高容错性、冗余性和可靠性
2. 由于所有设备的专用点对点链路，数据传输效率很高
3. 添加更多设备不会使网络负担过重或影响数据传输，可扩展性比较好
4. 一个节点发生故障，网络中会出现其他替代方案

网状拓扑缺点

1. 电缆的数量和输入输出的数量比较大，需要大容量接线，实施成本高
2. 安装很复杂，因为每个节点都连接到每个节点。
3. 每台计算机可以容纳的电缆数量有限制
4. 网络扩展比较大

树形拓扑

树形网络拓扑也称为分层拓扑，是目前使用的最常见的网络拓扑形式，由一个根节点组成，所有其他节点以层次结构连接，拓扑本身以星形配置连接。

树形拓扑 = 总线拓扑 + 星型拓扑

在树形拓扑中，整个网络被划分为多个段，有一个主集线器，所有其他子集线器都相互连接，易于管理和维护。

树形拓扑优点

1. 扩展了总线和星形拓扑
2. 节点扩展快速简单
3. 其中一个发生故障，其他分层网络不会受到影响
4. 易于错误检测

树形拓扑缺点

1. 整个网络依赖于中央总线，存在单点故障
2. 需要大量布线和大量集线器，布线和硬件成本很高
3. 实施复杂，需要非常高的维护
4. 尽管它是可扩展的，但可以添加的节点数量取决于中央总线的容量和电缆类型

混合拓扑

混合拓扑是一种将两个或多个不同的拓扑组合起来以不显示任何标准拓扑的方式构建网络的拓扑。

混合拓扑通常出现在大型组织中，其中各个部门可以根据自己的需求和网络要求拥有个性化的网络拓扑。

例如，星形和环形拓扑的组合称为混合拓扑。

混合拓扑优点

1. 可以根据需求选择拓扑，定制化比较好
2. 如果实施得当，高度灵活和可扩展

混合拓扑缺点

1. 成本很高，涉及不止一种拓扑
2. 设计比较复杂，因为假如设计不得当反而影响整体网络性能

拓扑选择要考虑的因素

没有网络拓扑是完美的，拓扑选择和设计取决于网络的需求和规模。

以下是需要考虑的关键要素：

• 易于安装
• 所需电缆长度
• 实施成本
• 电缆类型
• 可扩展性
• 易于重新配置和升级

总结

网络拓扑是计算机、电缆、交换机、路由器和其他网络组件的物理布局，即信号在网络中实际走的路径。

本文瑞哥主要向大家介绍了：

• 什么网络拓扑？
• 网络拓扑的类型
  • 总线拓扑
  • 环形拓扑
  • 星型拓扑
  • 网状拓扑
  • 树形拓扑
  • 混合拓扑
• 拓扑选择要考虑的因素