1.3 计算机网络的拓扑构型

1.3.1 计算机网络拓扑的定义

计算机网络设计的第一步就是要在给定计算机的位置，并保证网络响应时间、吞吐量和可靠性的条件下，通过选择适当的线路与连接方式，以使整个网络的结构合理与成本低廉。为了应付复杂的网络结构设计，人们引入了网络拓扑的概念。

拓扑学是几何学的一个分支，它是从图论演变过来的。拓扑学将实体抽象成与其大小、形状无关的点，将连接实体的线路抽象成线，进而研究点、线、面之间的关系。网络拓扑通过结点与通信线路之间的几何关系来表示网络结构，反映出网络中各个实体之间的结构关系。拓扑设计是建设计算机网络的第一步，也是实现各种网络协议的基础，它对网络性能、可靠性与通信代价有很大影响。网络拓扑主要是指通信子网的拓扑构型。

1.3.2 计算机网络拓扑的分类

1.网络拓扑的分类

按通信子网中的通信信道类型，网络拓扑可以分为两种类型：广播信道通信子网拓扑与点—点线路通信子网拓扑。

在采用广播信道的通信子网中，公共通信信道被多个网络结点共享。广播信道通信子网拓扑可以分为4种类型：总线型、树型、环型、无线通信型与卫星通信型。

在采用点—点线路的通信子网中，每条物理线路连接一对结点。点—点线路通信子网拓扑可以分为4种类型：星型、环型、树型与网状拓扑。

2.点—点线路通信子网拓扑

本节主要讨论点—点线路通信子网拓扑，广播信道通信子网拓扑将在局域网中讨论。

（1）星型拓扑

在星型拓扑构型中，结点通过点—点通信线路与中心结点连接。中心结点控制全网的通信，任何两结点之间的通信都要通过中心结点。星型拓扑构型结构简单，易于实现，便于管理。但是，中心结点是全网可靠性的瓶颈，中心结点故障可能造成全网瘫痪。

（2）环型拓扑

在环型拓扑构型中，结点通过点—点通信线路连接成闭合环路。环中数据沿一个方向逐站传送。环型拓扑结构简单，传输延时确定。但是，环中每个结点与通信线路都会成为网络可靠性的瓶颈。环中任何结点出现线路故障，都可能造成网络瘫痪。为了保证环的正常工作，需要进行比较复杂的环维护工作，结点的加入和撤出过程比较复杂。

（3）树型拓扑

在树型拓扑构型中，结点按层次进行连接，信息交换在上、下层结点之间进行，相邻及同层结点之间一般不进行信息交换或信息交换量小。树型拓扑可以看成是星型拓扑的一种扩展。树型拓扑网络适用于汇集信息的应用要求。

（4）网状拓扑

网状拓扑构型又称为无规则型。在网状拓扑构型中，结点之间的连接是任意的，没有规律。网状拓扑的主要优点是系统可靠性高。但是，网状拓扑结构复杂，必须采用路由选择算法与流量控制方法。目前，实际存在与使用的广域网，基本上都采用网状拓扑构型。