網路拓撲結構

網路拓撲結構

拓撲這個名詞是從幾何學中借用來的。網路拓撲是網路形狀,或者是它在物理上的連通性。構成網路的拓撲結構有很多種。網路拓撲結構是指用傳輸媒體互連各種設備的物理布局,就是用什麼方式把網路中的計算機等設備連線起來。拓撲圖給出網路伺服器、工作站的網路配置和相互間的連線,它的結構主要有星型結構、環型結構、匯流排結構、分散式結構、樹型結構、網狀結構、蜂窩狀結構等。

基本信息

星型

星型結構是最古老的一種連線方式,大家每天都使用的電話屬於這種結構。現在一般網路環境都被設計成星型拓樸結構。星型網是現在廣泛而又首選使用的網路拓樸設計之一。

星型結構是指各工作站以星型方式連線成網。網路有中央節點,其他節點(工作站、伺服器)都與中央節點直接相連,這種結構以中央節點為中心,因此又稱為集中式網路。

星型拓撲結構便於集中控制,因為端用戶之間的通信必須經過中心站。由於這一特點,也帶來了易於維護和安全等優點。端用戶設備因為故障而停機時也不會影響其它端用戶間的通信。同時星型拓撲結構的網路延遲時間較小,傳輸誤差較低。但這種結構非常不利的一點是,中心繫統必須具有極高的可靠性,因為中心繫統一旦損壞,整個系統便趨於癱瘓。對此中心繫統通常採用雙機熱備份,以提高系統的可靠性。

星型拓撲結構星型拓撲結構

在星型拓撲結構中,網路中的各節點通過點到點的方式連線到一個中央節點(又稱中央轉接站,一般是集線器或交換機)上,由該中央節點向目的節點傳送信息。中央節點執行集中式通信控制策略,因此中央節點相當複雜,負擔比各節點重得多。在星型網中任何兩個節點要進行通信都必須經過中央節點控制。

現有的數據處理和聲音通信的信息網大多採用星型網,現在流行的專用小交換機PBX(Private Branch Exchange),即電話交換機就是星型網拓撲結構的典型實例。它在一個單位內為綜合語音和數據工作站交換信息提供信道,還可以提供語音信箱和電話會議等業務,是區域網路的一個重要分支。

在星型網中任何兩個節點要進行通信都必須經過中央節點控制。因此,中央節點的主要功能有三項:當要求通信的站點發出通信請求後,控制器要檢查中央轉接站是否有空閒的通路,被叫設備是否空閒,從而決定是否能建立雙方的物理連線;在兩台設備通信過程中要維持這一通路;當通信完成或者不成功要求拆線時,中央轉接站應能拆除上述通道。

由於中央節點要與多機連線,線路較多,為便於集中連線,現在多採用一種稱為集線器(HUB)或交換設備的硬體作為中央節點。

集中式

這種結構便於集中控制,因為端用戶之間的通信必須經過中心站。由於這一特點,也帶來了易於維護和安全等優點。端用戶設備因為故障而停機時也不會影響其它端用戶間的通信。同時它的網路延遲時間較小,傳輸誤差較低。但這種結構非常不利的一點是,中心繫統必須具有極高的可靠性,因為中心繫統一旦損壞,整個系統便趨於癱瘓。對此中心繫統通常採用雙機熱備份,以提高系統的可靠性。

匯流排

匯流排型

匯流排上傳輸信息通常多以基帶形式串列傳遞,每個結點上的網路接口板硬體均具有收、發功能,接收器負責接收匯流排上的串列信息並轉換成並行信息送到PC工作站;傳送器是將並行信息轉換成串列信息後廣播傳送到匯流排上,匯流排上傳送信息的目的地址與某結點的接口地址相符合時,該結點的接收器便接收信息。由於各個結點之間通過電纜直接連線,所以匯流排型拓撲結構中所需要的電纜長度是最小的,但匯流排只有一定的負載能力,因此匯流排長度又有一定限制,一條匯流排只能連線一定數量的結點。

因為所有的結點共享一條公用的傳輸鏈路,所以一次只能由一個設備傳輸。需

匯流排拓撲結構匯流排拓撲結構

要某種形式的訪問控制策略、來決定下一次哪一個站可以傳送.通常採取分散式控制策略。傳送時,傳送站將報文分成分組.然後一次一個地依次傳送這些分組。有時要與其它站來的分組交替地在介質上傳輸。當分組經過各站時,目的站將識別分組的地址。然後拷貝下這些分組的內容。這種拓撲結構減輕了網路通信處理的負擔,它僅僅是一個無源的傳輸介質,而通信處理分布在各站點進行。

在匯流排兩端連線有端結器(或終端匹配器),主要與匯流排進行阻抗匹配,最大限度吸收傳送端部的能量,避免信號反射回匯流排產生不必要的干擾。

匯流排結構是使用同一媒體或電纜連線所有端用戶的一種方式,也就是說,連線端用戶的物理媒體由所有設備共享,各工作站地位平等,無中央結點控制,公用匯流排上的信息多以基帶形式串列傳遞,其傳遞方向總是從傳送信息的結點開始向兩端擴散,如同廣播電台發射的信息一樣,因此又稱廣播式計算機網路。各結點在接受信息時都進行地址檢查,看是否與自己的工作站地址相符,相符則接收網上的信息。

使用這種結構必須解決的一個問題是確保端用戶使用媒體傳送數據時不能出現衝突。在點到點鏈路配置時,這是相當簡單的。如果這條鏈路是半雙工操作,只需使用很簡單的機制便可保證兩個端用戶輪流工作。在一點到多點方式中,對線路的訪問依靠控制端的探詢來確定。然而,在LAN環境下,由於所有數據站都是平等的,不能採取上述機制。對此,研究了一種在匯流排共享型網路使用的媒體訪問方法:帶有碰撞檢測的載波偵聽多路訪問,英文縮寫成CSMA/CD。

這種結構具有費用低、數據端用戶入網靈活、站點或某個端用戶失效不影響其它站點或端用戶通信的優點。缺點是一次僅能一個端用戶傳送數據,其它端用戶必須等待到獲得傳送權;媒體訪問獲取機制較複雜;維護難,分支結點故障查找難。儘管有上述一些缺點,但由於布線要求簡單,擴充容易,端用戶失效、增刪不影響全網工作,所以是LAN技術中使用最普遍的一種。

分散式

分散式結構的網路是將分布在不同地點的計算機通過線路互連起來的一種網路形式。

分散式結構的網路具有如下特點:由於採用分散控制,即使整個網路中的某個局部出現故障,也不會影響全網的操作,因而具有很高的可靠性;網中的路徑選擇最短路徑算法,故網上延遲時間少,傳輸速率高,但控制複雜;各個結點間均可以直接建立數據鏈路,信息流程最短;便於全網範圍內的資源共享。缺點為連線線路用電纜長,造價高;網路管理軟體複雜;報文分組交換、路徑選擇、流向控制複雜;在一般區域網路中不採用這種結構。

網路拓撲結構網路拓撲結構
網路拓撲結構網路拓撲結構

樹型拓撲結構

樹型結構是分級的集中控制式網路,與星型相比,它的通信線路總長度短,成本較低,節點易於擴充,尋找路徑比較方便,但除了葉節點及其相連的線路外,任一節點或其相連的線路故障都會使系統受到影響。

網狀

網狀拓撲結構主要指各節點通過傳輸線互聯連線起來,並且每一個節點至少與其他兩個節點相連.網狀拓撲結構具有較高的可靠性,但其結構複雜,實現起來費用較高,不易管理和維護,不常用於區域網路!

網路拓撲結構網路拓撲結構

將多個子網或多個網路連線起來構成網狀拓撲結構。在一個子網中,集線器、中繼器將多個設備連線起來,而橋接器、路由器及網關則將子網連線起來。根據組網硬體不同,主要有三種網狀拓撲:

網狀網:在一個大的區域內,用無線電通信鏈路連線一個大型網路時,網狀網是最好的拓撲結構。通過路由器與路由器相連,可讓網路選擇一條最快的路徑傳送數據,如圖5-4所示。

主幹網:通過橋接器與路由器把不同的子網或LAN連線起來形成單個匯流排或環型拓撲結構,這種網通常採用光纖做主幹線。

星狀相連網:利用一些叫做超級集線器的設備將網路連線起來,由於星型結構的特點,網路中任一處的故障都可容易查找並修復

蜂窩

蜂窩拓撲結構是無線區域網路中常用的結構。它以無線傳輸介質(微波、衛星、紅外等)點到點和多點傳輸為特徵,是一種無線網,適用於城市網、校園網、企業網。

混合型拓撲結構

將兩種或幾種網路拓撲結構混合起來構成的一種網路拓撲結構稱為混合型拓撲結構(也有的稱之為雜合型結構)。

網路拓撲結構網路拓撲結構

這種網路拓撲結構是由星型結構和匯流排型結構的網路結合在一起的網路結構,這樣的拓撲結構更能滿足較大網路的拓展,解決星型網路在傳輸距離上的局限,而同時又解決了匯流排型網路在連線用戶數量的限制。這種網路拓撲結構同時兼顧了星型網與匯流排型網路的優點,在缺點方面得到了一定的彌補。

這種網路拓撲結構主要用於較大型的區域網路中,如果一個單位有幾棟在地理位置上分布較遠(當然是同一小區中),如果單純用星型網來組整個公司的區域網路,因受到星型網傳輸介質--雙絞線的單段傳輸距離(100m)的限制很難成功;如果單純採用匯流排型結構來布線則很難承受公司的計算機網路規模的需求。結合這兩種拓撲結構,在同一棟樓層我們採用雙絞線的星型結構,而不同樓層我們採用同軸電纜的匯流排型結構,而在樓與樓之間我們也必須採用匯流排型,傳輸介質當然要視樓與樓之間的距離,如果距離較近(500m以內)我們可以採用粗同軸電纜來作傳輸介質,如果在180m之內還可以採用細同軸電纜來作傳輸介質。但是如果超過500m我們只有採用光纜或者粗纜加中繼器來滿足了。這種布線方式就是我們常見的綜合布線方式。

無線電通信

傳輸線系統除同軸電纜、雙絞線、和光纖外,還有一種手段是根本不使用導線,這就是無線電通信,無線電通信利用電磁波或光波來傳輸信息,利用它不用敷設纜線就可以把網路連線起來。無線電通信包括兩個獨特的網路:行動網路和無線LAN網路。利用LAN網,機器可以通過發射機和接收機連線起來;利用移動網,機器可以通過蜂窩式通信系統連線起來,該通信系統由無線電通信部門提供。

網路可採用乙太網的結構,物理上由伺服器,路由器,工作站,操作終端通過集線器形成星型結構共同構成區域網路。

網路拓撲結構網路拓撲結構

網咖網路拓樸結構

網咖網路拓樸結構:網咖採用的是星型拓撲結構的網路。

網路拓撲結構網路拓撲結構

網咖這個新興的產業,帶動了很多業務的發展,網咖路由器作為網咖的關鍵接入設備,必須要非常適合網咖使用的特點,具體情況如下:一般的網咖機器數量少則一百多台,多則幾百台,而運營商給的接入頻寬在很多地方都不大,需要精打細算使用。網咖內部使用有遊戲,瀏覽,聊天,視頻,下載等。其中網路遊戲和即時聊天程式的數據包比較小,在網路比較擁堵的情況下必須有優先通過許可權,才不至於卡機。

不同收費分區採用不同的網路速度。現在網咖基本上分了多個不同的收費價格,這時候應不光在服務內容上有不同,在網路接入速度上也應有不同。因此將一條接入線路劃分成多個層次比較合理。

P2P軟體的限制或者禁止。P2P軟體成了網路頻寬的殺手,不但占用很大頻寬,還要消耗大量接入執行緒。應從接入層上直接對這一軟體進行限制或者禁止。

智慧型化的管理。網咖這樣的服務性行業,應突出服務的人性化。而在網路服務上,智慧型化管理就是人性化的體現。比如在網路不繁忙的情況下,應該取消對客戶機使用網路頻寬限制,達到對網路頻寬的最大化利用。而在網路繁忙的情況下,又應該啟動限制,從而保證所有人都能使用到最大的網路頻寬。當然還有更多的人性化服務功能。

網路安全要求高;由於每個機器的操作者經常變化,因此,有些攻擊是不可避免,接入設備需要有強的抗擊打能力,同時還需要數據隔離功能。

網路拓撲結構網路拓撲結構

需要比較強的管理和監控功能。可以從眾多機器中找出不健康者。從海一樣的數據包中裡面找出特定對象。上網者不固定,有問題的時候查找問題,而不是採用頻繁重啟設備的方式。設備的實時網路管理和監控功能對健康穩定運行非常重要。

吞吐量、處理能力和穩定性要求高;網咖是一個商業的運營環境,這些是最基本的要求。

多線路接入和擴展頻寬。由於ADSL接入的頻寬局限性,一些地區的網咖需要多個線路接入,所以也需要有負載均衡和線路冗餘備份的能力。

實施細節:

1、設定數據包級別,對網路遊戲的數據包進行優先轉發!

2、按程式對頻寬進行分層管理,比如QQ程式只能占用的頻寬為2M頻寬,IE瀏覽器只能占用3M頻寬。

3、對每台機器進行了頻寬與執行緒數限制,如果網路不繁忙則不限制。

4、對普通上網區的電腦進行了網路占用限制,每台機頻寬點用不能超過30KBps/s。

5、對P2P軟體進行了總頻寬限制,P2P總頻寬不能超過100KBps/s。且單機P2P進程不能超過20個。

6、對不同分區進行了Vlan設定。

7、由於使用了雙線接入,設定了目標策略路由,根據客戶訪問的目標自動選擇接入線路。同時限制了熱備份,如果某條線異常斷開,則所有數據轉發到另一條線。直至恢復正常。

8、所有機器進行了ARP綁定。杜絕區域網路ARP欺騙。

9、配置了防火牆,能抵抗一般網路攻擊。

10、開啟了當前連線狀態列表,可以查看所有機器當前正與哪個目標連線。

11、如果客戶訪問指定網站,會直接轉到網咖內部網站。或者禁止訪問那些指定網站。

12、其它常用設定與客戶要求設定

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