计算机网络拓扑结构基本概念

    网络拓扑结构是指网络中的通信线路和结点间的几何布置，用以表示网络的整体结构外貌。它反映了网络中各个模块间的结构关系，对整个网络的设计、功能、可靠性和成本都有重要的影响。    常见的有3种拓扑结构形式。    (1)星形网络    星形拓扑是由中央结点为中心与各结点连接组成的，网络中任何两个结点要进行通信都必须经过中央结点控制，其网络结构如图10.9 (a)所示。    星形网络的特点是：结构简单、便于管理控制、建网容易、线路可用性强、效率高、网络延迟时间短、误码率较低，便于程序集中开发和资源共享。但系统花费大，网络共享能力差，负责通信协调工作的上位计算机负荷大，通信线路利用率不高，且系统对上位计算机的依赖性也很强，一旦上位机发生故障，整个网络通信就得停止。在小系统、通信不频繁的场合可以应用。    星形网络常用双绞线作为传送介质。上位计算机（也称主机、监控计算机、中央处理机）通过点到点的方式与各现场处理机（也称从机）进行通信，就是一种星形结构。各现场机之间不能直接通信，若要进行相互之间进行数据传送，就必须通过作为中央结点的上位计算机协调。    (2)环形网络    环形网中各个结点通过环路通信接口或适配器连接在一条首尾相连的闭合环型通信线路上。环形网络结构如图10.9 (b)所示。    环路上任何结点都可以请示发送信息，请求一旦被批准，就可以向环路发送信息。环形网中的数据主要是单向传送，也可以是双向传送。由于环线是公用的，一个结点发出的信息要穿越环中所有的环路接口，信息中目的地址与环上某结点地址相符时，数据信息被该结点的环路接口所接收，而后信息继续传向下一环路接口，一直流同发送该信息的环路接口结点为止。    环形网的特点是：结构简单，挂接或摘除结点容易，安装费用低；由于在环形网络中数据信息在网中是沿固定方向流动的，结点间仅有一个通路，大大简化了路径选择控制；某个结点发生故障时，可以自动旁路，系统可靠性高。所以工业上的信息处理和自动化系统常采用环形网络的拓扑结构。但结点过多时，会影响传送效率，网络响应时间变长。    (3)总线形网络    利用总线把所有的结点连接起来，这些结点共享总线，对总线有同等的访问权。总线形网络结构如图10.9 (c)所示。
    图10.9    网络拓扑结构示意图    总线形网络由于采用广播方式传送数据，任何一个结点发出的信息经过通信接口（或适配器）后，沿总线向相反的两个方向传送，可以使所有结点接收到，各结点将目的地址是本站站号的信息接收下来。这样就无需进行集中控制和路径选择，其结构和通信协议都比较简单。    在总线形网络中，所有结点共享一条通信传送链路。因此，在同一时刻，网络上只允许一个结点发送信息。一旦两个或两个以上结点同时发送信息就会发生冲突。在不使用通信指挥器HTD的分散通信控制方式中，常需规定一定的防冲突通信协议。常用的有令牌总线网( Token-passing-bus)和冲突检测载波监听多路存取控制协议CSMA/CD。    总线形网络结构简单、易于扩充、设备安装和修改费用低、可靠性高、灵活性好、可连接多种不同传送速率、不同数据类型的结点、也易获得较宽的传送频带、网络响应速度快、共享资源能力强，特别适合于工业控制应用，是工业控制局域网中常用的拓扑结构。