局域網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)技術(shù)方法探析

陸 路

江蘇省揚(yáng)州技師學(xué)院，江蘇揚(yáng)州 225003

局域網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)技術(shù)方法探析

陸 路

江蘇省揚(yáng)州技師學(xué)院，江蘇揚(yáng)州 225003

網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)指的是網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間的層次關(guān)系和對介質(zhì)的訪問方式。不同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)對網(wǎng)絡(luò)的影響非常大，起著決定性的作用。電纜連接的幾何方式?jīng)Q定著拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的發(fā)展形狀，可以很清楚的區(qū)分出工作站、服務(wù)器和終端電腦之間的連接方式，基本上可以分為邏輯拓?fù)浜臀锢硗負(fù)浣Y(jié)構(gòu)兩種，我們這里講的是物理拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。而局域網(wǎng)中的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是指文件服務(wù)器、工作站和電纜的連接形式。

局域網(wǎng)；拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)

20世紀(jì)60年代，由于當(dāng)時(shí)計(jì)算機(jī)價(jià)格十分昂貴，為了充分利用資源，一般采用聯(lián)機(jī)終端的形式，即用戶在遠(yuǎn)程終端上通過通訊設(shè)備（通常是電話線+調(diào)制解調(diào)器）連接登錄主機(jī)，主機(jī)一般性能較高，可以同時(shí)處理多個(gè)遠(yuǎn)程用戶的訪問。

隨著計(jì)算機(jī)的逐漸普及，大量的數(shù)據(jù)信息需要交流，這種需求導(dǎo)致了人們將分散在不同地域的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)通過線路連接起來。此時(shí)網(wǎng)絡(luò)通信線路的質(zhì)量有了較大的改善，網(wǎng)絡(luò)中的計(jì)算機(jī)之間地位平等，但網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)絡(luò)之間基本沒有連通。這個(gè)時(shí)代的典型代表是美國國防部先進(jìn)研究計(jì)劃局的DARPANET、IBM公司的SNA、DEC公司的DNA等。

為了實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互連，1973年5月22日，世界上第一個(gè)實(shí)用的計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)絡(luò)——ALTO ALOHA網(wǎng)絡(luò)首次開始運(yùn)轉(zhuǎn)。后來，Mctcalfe將該網(wǎng)絡(luò)改名為以太網(wǎng)（Ethernet）。1979年，DEC、Intel和施樂共同將此網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)化，正式以“以太網(wǎng)”這個(gè)名字命名。這就是當(dāng)今現(xiàn)有局域網(wǎng)采用的最通用的通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。

計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)基本可以分為星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、環(huán)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、樹型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以及網(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)這么幾種。

星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：星型結(jié)構(gòu)中所有信息都必須通過中心節(jié)點(diǎn)再向目的地傳輸，網(wǎng)絡(luò)故障容易診斷，電纜連接易于修改，系統(tǒng)易于擴(kuò)充。增、刪節(jié)點(diǎn)時(shí)一般不需要斷開整個(gè)網(wǎng)絡(luò)。這種結(jié)構(gòu)的核心設(shè)備是中心交換機(jī)，它對系統(tǒng)可靠性要求很高。一旦中心設(shè)備發(fā)生故障，將導(dǎo)致整個(gè)網(wǎng)絡(luò)癱瘓。此類網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)多應(yīng)用于小型局域網(wǎng)場合。其優(yōu)點(diǎn)是:在重新配置計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)絡(luò)時(shí)可利用中央結(jié)點(diǎn)提供快速和便捷的服務(wù)；如果某個(gè)連接點(diǎn)出現(xiàn)故障，也不會(huì)對整個(gè)網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生破壞作用，且網(wǎng)絡(luò)維護(hù)人員容易檢測并隔離出故障；其中的任何一個(gè)鏈接只涉及到一個(gè)中央結(jié)點(diǎn)到其他一個(gè)站點(diǎn)，因此控制介質(zhì)媒體訪問的方法變得很方便，從而訪問協(xié)議也跟著變得十分簡單。其缺點(diǎn)是：每個(gè)站點(diǎn)都可以直接與中央結(jié)點(diǎn)相連接，那就需要大量電纜介質(zhì)，因此費(fèi)用比較高；萬一中央結(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障，那么則全網(wǎng)都不能工作。

總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：總線型結(jié)構(gòu)中所有的節(jié)點(diǎn)都連接在一條電纜通道上，并共享其電纜，電纜兩端應(yīng)有終結(jié)器來防止星號(hào)回波。這種網(wǎng)絡(luò)上的工作站在發(fā)送信息前要監(jiān)聽總線上有無信息傳輸，如果有空閑就可以發(fā)送。所有信息都經(jīng)過通道上的其他工作站而送往目的地，每個(gè)工作站對經(jīng)過的信息進(jìn)行檢測，以確認(rèn)本工作站是否就是目的地。其優(yōu)點(diǎn)是其沒有關(guān)鍵性節(jié)點(diǎn)，單一工作站故障對網(wǎng)絡(luò)影響小。再加上其電纜介質(zhì)需求短，傳輸效率高，非?？煽?。其缺點(diǎn)是網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)變動(dòng)時(shí)比較麻煩，增、刪節(jié)點(diǎn)時(shí)一般要斷開整個(gè)網(wǎng)絡(luò)，并重新配置網(wǎng)絡(luò)設(shè)備如中繼器、電纜、終端接收設(shè)備等，造成資源的浪費(fèi)，極大的影響了組網(wǎng)的成本及預(yù)算。

環(huán)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：各個(gè)分散的網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)按序連接成封閉回路形成環(huán)形，每一個(gè)單一的結(jié)點(diǎn)與它周圍相鄰的結(jié)點(diǎn)連接起來，信息沿著一個(gè)方向在閉合的媒體內(nèi)流動(dòng)。節(jié)點(diǎn)之間每次將信息接力傳遞到另一個(gè)節(jié)點(diǎn)，直到目的地節(jié)點(diǎn)接收到此信息幀。環(huán)型結(jié)構(gòu)中信息的發(fā)送由“令牌”幀來控制，各站之間沒有主從關(guān)系，結(jié)構(gòu)簡單。在環(huán)型網(wǎng)絡(luò)中，令牌終端設(shè)備擁有可以在局域網(wǎng)絡(luò)中傳輸數(shù)據(jù)的權(quán)限，這樣一來就可以充分保證在某一時(shí)間段內(nèi)局域網(wǎng)絡(luò)中只有一臺(tái)設(shè)備具備傳送數(shù)據(jù)信息的可能性，因?yàn)樵谶@樣的環(huán)型網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)信息流向只能夠是往單方向的，所以每一個(gè)收到數(shù)據(jù)信息包的結(jié)構(gòu)站點(diǎn)都向它的下一個(gè)站點(diǎn)存儲(chǔ)并轉(zhuǎn)發(fā)該數(shù)據(jù)信息包。數(shù)據(jù)信息包在環(huán)型網(wǎng)絡(luò)中兜了一整個(gè)來回，最后還是被發(fā)送該數(shù)據(jù)信息包的站點(diǎn)進(jìn)行了回收。其優(yōu)點(diǎn)是數(shù)據(jù)信息包是往單方向傳遞的，設(shè)定固定的延時(shí)，所以實(shí)時(shí)性較好，節(jié)點(diǎn)之間也不存在路由復(fù)雜性選擇問題。其缺點(diǎn)是整個(gè)網(wǎng)絡(luò)流動(dòng)可靠性較差，任何網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間的故障都可能引起整個(gè)局域網(wǎng)癱瘓，而且以后的網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)充、檢測故障受其影響，也變得比較困難。

樹型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：星型和總線型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)經(jīng)過復(fù)雜的演變從而形成了樹型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。將總線型的某個(gè)節(jié)點(diǎn)拓展成另一個(gè)總線型的網(wǎng)絡(luò)；或?qū)⑿切徒Y(jié)構(gòu)的一個(gè)節(jié)點(diǎn)也拓展成星型網(wǎng)絡(luò)就成為樹型結(jié)構(gòu)。其特點(diǎn)是：有層次的結(jié)構(gòu)，易于管理，故障排除簡便，對根節(jié)點(diǎn)依賴大。此類網(wǎng)絡(luò)主要用于城域網(wǎng)、校園網(wǎng)等規(guī)模中等的網(wǎng)絡(luò)。其優(yōu)點(diǎn)是：層次結(jié)構(gòu)分明，連接簡單，易于管理和擴(kuò)展，故障排除簡便，維護(hù)起來也很方便，適用于收集信息的實(shí)際要求。其缺點(diǎn)是：軟硬件資源共享能力低，可靠性比較差，任何一個(gè)工作站或鏈路的故障都會(huì)對整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行產(chǎn)生不好的影響，并且對根節(jié)點(diǎn)的依賴性大。此類網(wǎng)絡(luò)主要用于局域網(wǎng)、校園網(wǎng)等規(guī)模中等的網(wǎng)絡(luò)。

網(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)又被稱之為完整型結(jié)構(gòu)，各個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)與通信線路互聯(lián)之間呈現(xiàn)不規(guī)則的形狀，節(jié)點(diǎn)之間不存在固定的連接形式。各個(gè)節(jié)點(diǎn)至少有兩條鏈路連接到其他節(jié)點(diǎn)。此種網(wǎng)絡(luò)可靠性高、通信效率高，但管理復(fù)雜，需要路由機(jī)制來選擇最佳路徑。主要用于大型的廣域網(wǎng)路，如中國教育科研網(wǎng)、中國網(wǎng)通骨干網(wǎng)、中國電信骨干網(wǎng)等。其優(yōu)點(diǎn)是：子系統(tǒng)可靠性較高，較易擴(kuò)展。其缺點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)偏復(fù)雜，各個(gè)結(jié)點(diǎn)都與相鄰多點(diǎn)進(jìn)行連接，因此只有采用路由算法和流量控制方法，才能使其運(yùn)轉(zhuǎn)良好。目前規(guī)模較大的廣域網(wǎng)基本上都是采用網(wǎng)狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

在實(shí)際組網(wǎng)過程中，考慮到預(yù)算和成本以及實(shí)用性，具體采用哪種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)組建局域網(wǎng)，通常跟傳輸介質(zhì)、傳輸媒體、以及媒體訪問控制方法的選擇有著密切的聯(lián)系。往往在選擇網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)時(shí)，以下重要因素必須要考慮在內(nèi)。

1）系統(tǒng)可靠性?？煽啃院苤匾?，網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行必須要可靠，斷斷續(xù)續(xù)的網(wǎng)絡(luò)對工作、學(xué)習(xí)及生活影響很大，只有提高網(wǎng)絡(luò)平常運(yùn)行的可靠性，才能保證所有數(shù)據(jù)信息包能得到準(zhǔn)確及時(shí)的接收；此外還必須考慮到系統(tǒng)運(yùn)行以后的日常維護(hù)，檢測隔離故障要盡可能的準(zhǔn)確快捷，代價(jià)要小。

2）組網(wǎng)費(fèi)用。組建局域網(wǎng)時(shí)必須考慮到傳輸設(shè)備、存儲(chǔ)設(shè)備、終端設(shè)備、傳輸介質(zhì)及工時(shí)費(fèi)用等各類雜費(fèi)。

3）處理靈活性。這一點(diǎn)是未雨綢繆，需要充分考慮到今后的發(fā)展，設(shè)備系統(tǒng)升級(jí)以后，局域網(wǎng)絡(luò)也必須跟著進(jìn)行擴(kuò)展或升級(jí)，這樣硬件軟件才能互相匹配、相輔相成。升級(jí)過程中，一定要能夠不費(fèi)力的重新配置原有網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

4）系統(tǒng)反應(yīng)時(shí)間和流量吞吐：系統(tǒng)反應(yīng)時(shí)間必須要盡可能的短，流量吞吐要盡可能的大，就算客戶沒有提出這樣的要求，作為專業(yè)組網(wǎng)人員，也必須要從客戶的立場出發(fā)，為客戶著想。

要知道，單一硬件的萬能驅(qū)動(dòng)程序是存在的，但是在局域網(wǎng)中，卻沒有一種通用的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)能適用于所有的需要網(wǎng)絡(luò)的單位。作為組建局域網(wǎng)絡(luò)的專業(yè)技術(shù)人員，首先必須要對計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的相關(guān)知識(shí)熟悉掌握，其次還必須要累積一定的實(shí)踐動(dòng)手能力，在這一行經(jīng)驗(yàn)很重要，這才能夠?yàn)榫钟蚓W(wǎng)選擇合適的成功的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

[1]楊威，賈福祥，楊陟卓.局域網(wǎng)組建、管理與維護(hù)[M].北京：人民郵電出版社，2009.

[2]張基溫.計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)[M].2版.北京：高等教育出版社，2008.

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1674-6708（2015）150-0087-02