网络拓扑
编辑：佚名 日期：2024-05-20 19:09 / 人气：
网络拓扑拓扑是一种不考虑物体的大小、形状等物理属性，而仅仅使用点或者线描述多个物体实际位置与关系的抽象表示方法。拓扑不关心事物的细节，也不在乎相互的比例关系，而只是以图的形式表示一定范围内多个物体之间的相互关系。
在实际生活中，计算机与网络设备要实现互联，就必须使用一定的组织结构进行连接，这种组织结构就叫做“拓扑结构”。网络拓扑结构形象地描述了网络的安排和配置方式，以及各节点之间的相互关系，通俗地说，“拓扑结构”就是指这些计算机与通讯设备是如何连接在一起的。
在设计网络拓扑结构时，我们经常会遇到如“节点”、“结点”、“链路”和“通路”这四个术语。它们到底各自代表什么，它们之间又有什么关系呢？
（1） 节点
一个“节点”其实就是一个网络端口。节点又分为“转节点”和“访问节点”两类。“转节点”的作用是支持网络的连接，它通过通信线路转接和传递信息，如交换机、网关、路由器、防火墙设备的各个网络端口等；而“访问节点”是信息交换的源点和目标点，通常是用户计算机上的网卡接口。如我们在设计一个网络系统时，通常所说的共有××个节点，其实就是在网络中有多个要配置IP地址的网络端口。
（2）结点
一个“结点”是指一台网络设备，因为它们通常连接了多个“节点”，所以称之为“结点”。在计算机网络中的结点又分为链路结点和路由结点，它们就分别对应的是网络中的交换机和路由器。从网络中的结点数多少就可以大概知道你的计算机网络规模和基本结构了。
（3）链路
“链路”是两个节点间的线路。链路分物理链路和逻辑链路（或称数据链路）两种，前者是指实际存在的通信线路，由设备网络端口和传输介质连接实现；后者是指在逻辑上起作用的网络通路，由计算机网络体系结构中的数据链路层标准和协议来实现。如果链路层协议没有起作用，数据链路也就无法建立起来。
（4）通路
“通路”从发出信息的节点到接收信息的节点之间的一串节点和链路的组合。也就是说，它是一系列穿越通信网络而建立起来的节点到节点的链路串连。它与“链路”的区别主要在于一条“通路”中可能包括多条“链路”。 [1]
图1是电网络及其线图的例子，其中的线段称作支路，点称作节点，若每条支路都规定了方向就是有向图，否则为无向图。树定义为包含线图中所有节点但不含回路的联通子图，线图中属于该树的支路叫作树支，其它则为连支。一个线图通常有许多棵树，图2为图1(b)线图的一些树。设线图有n+1个节点和b条支路，则树支恰有n条，连支则有b-n条。利用树可以系统地找出最大数目的独立回路组，方法是选定一棵树，给树每增添一条连支，就构成一个只包含该连支的回路，并称为基本回路，这样由b-n条连支共可得出b-n个独立的基本回路组。
图1 电网络及其线图
图2 树节点和支路的关系还可用矩阵来表示。如图3和图4所示。
图3 图的矩阵表示
图4 图的矩阵表示回路矩阵B是描述回路与支路间关系的（b-n）行b列的矩阵，其中的元素bij取值为1，则表示支路ej包含在回路ci中，且方向一致，取值为-1则表示方向相反，取值为0则ej不在回路ci中。B矩阵可由基本回路组或其线性组合来形成，是一个非奇异矩阵。
除A、B外还有其它描述线图的矩阵，如割集矩阵、邻接矩阵等，并统称为拓扑矩阵。
KCL：AIb=0（n个独立方程）
KVL：BUb=O（b-n个独立方程）
由此得出b个由网络拓扑性质确定的独立方程，再加上b个由支路元件性质确定的电流和电压关系式，就足以解出各支路的电流和电压（共2b个待求量）。由这三组方程还可导出含较少待求量的方程组，如节点电压方程组、回路电流方程组和节偶电压方程组等。 [1]
星型网络拓扑1.结构简单，容易管理维护；
2.重新配置灵活；
3.方便故障检测与隔离；
4.控制简单，便于建网；
5.网络延迟时间较小，传输误差较低；
1.成本高、可靠性较低；
环型结构具有如下特点：信息流在网中是沿着固定方向流动的，两个节点仅有一条道路，故简化了路径选择的控制；环路上各节点都是自举控制，故控制软件简单；由于信息源在环路中是串行地穿过各个节点，当环中节点过多时，势必影响信息传输速率，使网络的响应时间延长；环路是封闭的，不便于扩充；可靠性低，一个节点故障，将会造成全网瘫痪；维护难，对分支节点故障定位较难。
环状拓扑的优缺点是：优点是由于每个节点都同时与两个方向的各一个节点相连接，此路不通彼路通，因此环状拓扑具有天然的容错性。缺点是由于存在来自两个方向的数据流，因此必须对这两个方向加以区分，或者进行限制，以避免无法区分的冗余数据流对正常通信的干扰。管理和维护比较复杂。 [1]
总线型网络拓扑总线型结构的网络特点如下：结构简单，可扩充性好。当需要增加节点时，只需要在总线上增加一个分支接口便可与分支节点相连，当总线负载不允许时还可以扩充总线；使用的电缆少，且安装容易；使用的设备相对简单，可靠性高；维护难，分支节点故障查找难。
混合拓扑的优点：应用相当广泛，它解决了星型和总线型拓扑结构的不足，满足了大公司组网的实际需求。扩展相当灵活。速度较快：因为其骨干网采用高速的同轴电缆或光缆，所以整个网络在速度上应不受太多的限制。缺点是：由于仍采用广播式的消息传送方式，所以在总线长度和节点数量上也会受到限制。同样具有总线型网络结构的网络速率会随着用户的增多而下降的弱点。较难维护，这主要受到总线型网络拓扑结构的制约，如果总线断，则整个网络也就瘫痪了。 [1]
分布式结构的网络是将分布在不同地点的计算机通过线路互连起来的一种网络形式，分布式结构的网络具有如下特点：由于采用分散控制，即使整个网络中的某个局部出现故障，也不会影响全网的操作，因而具有很高的可靠性；网中的路径选择最短路径算法，故网上延迟时间少，传输速率高，但控制复杂；各个节点间均可以直接建立数据链路，信息流程最短；便于全网范围内的资源共享。缺点为连接线路用电缆长，造价高；网络管理软件复杂；报文分组交换、路径选择、流向控制复杂；在一般局域网中不采用这种结构。 [1]
网状网络拓扑
网络拓扑支持从交换机、路由器、防火墙、三层交换机、内容交换机、网闸、安全设备IDS等不同功能的网络设备，支持思科、华为、北电、港湾、华三等各个主流厂商的网络设备。并且，系统中提供灵活的接口，可对一些偏僻、少见的网络设备提供支持。
摩卡网络管理模块的优势在于其灵活性，不仅对不支持的设备支持提供灵活的接口，也支持自定义网络拓扑图和拓扑元素，自定义背板和图表，自定义管理元素和机房设施，自定义机房的机架图等，这一切，都可以与实际的网络设备相关联。
网络拓扑检测、定位和排除网络设备的故障。当出现故障时，能够及时确认故障、记录故障，并找出故障的位置尽可能地排除这些故障。 [2]
在生成拓扑图的同时，系统会记录下每个网络设备的配置信息，一旦配置发生变化，会通过短信、邮件等多种方式告知管理员。即使是误操作使设备无法正常运行，也可以通过恢复配置文件的方法来解决问题。 [2]
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