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    計算機網絡的拓撲結構

    時間:2022-10-28 16:21:32 網絡知識

    計算機網絡的拓撲結構

      當我們組建計算機我網絡時,要考慮網絡的布線方式,這也就涉及到了網絡拓撲結構的內容。網絡拓撲結構指網路中計算機線纜,以及其他組件的物理布局。下面是計算機網絡的拓撲結構,為大家詳細介紹。

      局域網常用的拓樸結構有:總線型結構、環型結構、星型結構、樹型結構。拓撲結構影響著整個網絡的設計、功能、可靠性和通信費用等許多方面,是決定局域網性能優劣的重要因素之一。

      1、總線型拓撲結構

      總線型拓撲結構是指:網絡上的所有計算機都通過一條電纜相互連接起來

      總線上的通信:在總線上,任何一臺計算機在發送信息時,其他計算機必須等待。而且計算機發送的信息會沿著總線向兩端擴散,從而使網絡中所有計算機都會收到這個信息,但是否接收,還取決于信息的目標地址是否與網絡主機地址相一致,若一致,則接受;若不一致,則不接收。

      信號反射和終結器:在總線型網絡中,信號會沿著網線發送到整個網絡。當信號到達線纜的端點時,將產生反射信號,這種發射信號會與后續信號發送沖突,從而使通信中斷。為了防止通信中斷,必須在線纜的兩端安裝終結器,以吸收端點信號,防止信號反彈。

      特點:其中不需要插入任何其他的連接設備。網絡中任何一臺計算機發送的信號都沿一條共同的總線傳播,而且能被其他所有計算機接收。有時又稱這種網絡結構為點對點拓樸結構。

      優點:連接簡單、易于安裝、成本費用低

      缺點:① 傳送數據的速度緩慢:共享一條電纜,只能有其中一臺計算機發送信息,其他接收。

      ②維護困難:因為網絡一旦出現斷點,整個網絡將癱瘓,而且故障點很難查找。

      2、星型拓撲結構:

      每個節點都由一個單獨的通信線路連接到中心節點上。中心節點控制全網的通信,任何兩臺計算機之間的通信都要通過中心節點來轉接。因些中心節點是網絡的瓶頸,這種拓樸結構又稱為集中控制式網絡結構,這種拓撲結構是目前使用最普遍的拓撲結構,處于中心的網絡設備跨越式集線器(Hub)也可以是交換機。

      優點:結構簡單、便于維護和管理,因為當中某臺計算機或頭條線纜出現問題時,不會影響其他計算機的正常通信,維護比較容易。

      缺點:通信線路專用,電纜成本高;中心結點是全網絡的'可靠瓶頸,中心結點出現故障會導致網絡的癱瘓。

      3、環型拓撲結構:

      環型拓撲結構是以一個共享的環型信道連接所有設備,稱為令牌環。在環型拓撲中,信號會沿著環型信道按一個方向傳播,并通過每臺計算機。而且,每臺計算機會對信號進行放大后,傳給下一臺計算機。同時,在網絡中有一種特殊的信號稱為令牌。令牌按順時針方向傳輸。當某臺計算機要發送信息時,必須先捕獲令牌,再發送信息。發送信息后在釋放令牌。

      環型結構有兩種類型,即單環結構和雙環結構。令牌環(Token Ring)是單環結構的典型代表,光纖分布式數據接口(FDDI)是雙環結構的典型代表。

      環型結構的顯著特點是每個節點用戶都與兩個相鄰節點用戶相連。

      優點:電纜長度短:環型拓撲網絡所需的電纜長度和總線拓撲網絡相似,但比星型拓撲結構要短得多。

      增加或減少工作站時,僅需簡單地連接。可使用光纖;它的傳輸速度很高,十分適用一環型拓撲的單向傳輸。傳輸信息的時間是固定的,從而便于實時控制。

      缺點:節點過多時,影響傳輸效率。環某處斷開會導致整個系統的失效,節點的加入和撤出過程復雜。

      檢測故障困難:因為不是集中控制,故障檢測需在網個各個節點進行,故障的檢測就不很容易。

      4、樹型拓撲結構

      樹型結構是星型結構的擴展,它由根結點和分支結點所構成,如圖所示。

      優點:結構比較簡單,成本低。擴充節點方便靈活。

      缺點:對根結點的依賴性大,一旦根結點出現故障,將導致全網不能工作;電纜成本高。

      5、網狀結構與混合型結構

      網狀結構是指將各網絡結點與通信線路連接成不規則的形狀,每個結點至少與其他兩個結點相連,或者說每個結點至少有兩條鏈路與其他結點相連,如圖(a)所示。大型互聯網一般都采用這種結構,如我國的教育科研網CERNET(b)、Internet的主干網都采用網狀結構

      (a)網狀拓撲結構 (b) CERNET主干網拓撲結構

      優點:可靠性高;因為有多條路徑,所以可以選擇最佳路徑,減少時延,改善流量分配,提高網絡性能,但路徑選擇比較復雜。

      缺點:結構復雜,不易管理和維護;線路成本高;適用于大型廣域網。

      混合型結構是由以上幾種拓撲結構混合而成的,如環星型結構,它是令牌環網和FDDI網常用的結構。再如總線型和星型的混合結構等。

      開關電源拓撲

      隨著PWM技術的不斷發展和完善,開關電源以其高的性價比得到了廣泛的應用。開關電源的電路拓撲結構很多,常用的電路拓撲有推挽、全橋、半橋、單端正激和單端反激等形式。其中, 在半橋電路中,變壓器初級在整個周期中都流過電流,磁芯利用充分,且沒有偏磁的問題,所使用的功率開關管耐壓要求較低,開關管的飽和壓降減少到了最小,對輸入濾波電容使用電壓要求也較低。由于以上諸多原因,半橋式變換器在高頻開關電源設計中得到廣泛的應用。

      開關電源常用的基本拓撲約有14種。

      每種拓撲都有其自身的特點和適用場合。一些拓撲適用于離線式(電網供電的)AC/DC變換器。其中有些適合小功率輸出(<200W),有些適合大功率輸出;有些適合高壓輸入(≥220V AC),有些適合120V AC或者更低輸入的場合;有些在高壓直流輸出(>~200V)或者多組(4~5組以上)輸出場合有的優勢;有些在相同輸出功率下使用器件較少或是在器件數與可靠性之間有較好的折中。較小的輸入/輸出紋波和噪聲也是選擇拓撲經常考慮的因素。

      一些拓撲更適用于DC/DC變換器。選擇時還要看是大功率還是小功率,高壓輸出還是低壓輸出,以及是否要求器件盡量少等。另外,有些拓撲自身有缺陷,需要附加復雜且難以定量分析的電路才能工作。

      因此,要恰當選擇拓撲,熟悉各種不同拓撲的優缺點及適用范圍是非常重要的。錯誤的選擇會使電源設計一開始就注定失敗。

      開關電源常用拓撲:

      buck開關型調整器拓撲 、boost開關調整器拓撲 、反極性開關調整器拓撲 、推挽拓撲 、正激變換器拓撲 、雙端正激變換器拓撲 、交錯正激變換器拓撲 、半橋變換器拓撲 、全橋變換器拓撲 、反激變換器 、電流模式拓撲和電流饋電拓撲 、SCR振諧拓撲 、CUK變換器拓撲

      開關電源各種拓撲集錦先給出六種基本DC/DC變換器拓撲

      依次為buck,boost,buck-boost,cuk,zeta,sepic變換器

      樹型拓撲的缺點:

      各個節點對根的依賴性太大。

      計算機網絡拓撲結構

      計算機網絡的拓撲結構,即是指網上計算機或設備與傳輸媒介形成的結點與線的物理構成模式。網絡的結點有兩類:一類是轉換和交換信息的轉接結點,包括結點交換機、集線器和終端控制器等;另一類是訪問結點,包括計算機主機和終端等。線則代表各種傳輸媒介,包括有形的和無形的。

      組成

      每一種網絡結構都由結點、鏈路和通路等幾部分組成。

      1、結點:又稱為網絡單元,它是網絡系統中的各種數據處理設備、數據通信控制設備和數據終端設備。常見的結點有服務器、工作站、集線路和交換機等設備。

      2、鏈路:兩個結點間的連線,可分為物理鏈路和邏輯鏈路兩種,前者指實際存在發通信線路,后者指在邏輯上起作用的網絡通路。

      3、通路:是指從發出信息的結點到接受信息的結點之間的一串結點和鏈路,即一系列穿越通信網絡而建立起的結點到結點的鏈。

      選擇性

      拓撲結構的選擇往往與傳輸媒體的選擇及媒體訪問控制方法的確定緊密相關。在選擇網絡拓撲結構時,應該考慮的主要因素有下列幾點:

      (1)可靠性。盡可能提高可靠性,以保證所有數據流能準確接收;還要考慮系統的可維護性,使故障檢測和故障隔離較為方便。

      (2)費用。建網時需考慮適合特定應用的信道費用和安裝費用。

      (3)靈活性。需要考慮系統在今后擴展或改動時,能容易地重新配置網絡拓撲結構,能方便地處理原有站點的刪除和新站點的加入。

      (4)響應時間和吞吐量。要為用戶提供盡可能短的響應時間和最大的吞吐量。

      常見類型

      計算機網絡的拓撲結構主要有:總線型拓撲、星型拓撲、環型拓撲、樹型拓撲、網狀拓撲和混合型拓撲。

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