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8.3 网络结构与通信
计算机网络的结构又称为拓扑结构，通常包括三种基本形式：总线型拓扑、星型拓扑、环型拓扑。其他的拓扑形式都是从这三种拓扑结构中衍生而来的。
总线型拓扑结构，顾名思义，就是指在这种拓扑结构中所有的电脑用电缆将整个网络从头串到尾。这是所有的网络拓扑结构中最基本、也是最简单的一种。
这种拓扑结构具有所需电缆少、布线容易、单点可靠性高的优点，不过它也存在着一些不足。
（1）故障诊断困难： 由于在总线结构中，只要有一个结点失效，将引起整个网络失效。所以出现故障时，必须一个结点一个结点地检测，以便发现问题之所在。
（2）对站点要求较高： 因为接在总线上的所有站点发送和接收的数据都通过共用的总线，所以每个站点要有介质访问控制功能，以便与其他站点有序地共享总线。因此，增加了每个站点的软硬件费用。
星形拓扑结构，是由中央结点和通过点到点链路连接到中央结点的各站点组成的，是现在用得最多的一种网络拓扑结构，它的结构如图8-4所示。
图8-4 星形拓扑结构示意图
由于整个网络由中央结点执行集中式通信控制管理，因此中央结点相当复杂，而各个站点的通信处理的负担都很小。一般在星型拓扑结构的中央结点是一个称为集线器（或交换机）的设备，负责将各个站点的数据广播转发，或直接转发给接收方结点，具体实现根据其复杂性不同而不同。
这种拓扑结构具有以下优点。
（1）整体可靠性高： 由于在星型拓扑结构中，每一个连接只连接一个设备，所以当连接出现故障时不会像总线型那样全线瘫痪，而只影响一个设备，这样就使整个网络具有较高的整体可靠性。
（2）故障诊断容易： 由于每个站点都是直接连接到中央结点上的，所以，故障是十分容易检测和隔离的。只要确定哪个站点通信出现问题，就能确定出故障的通信连接。
（3）对站点要求不高： 由于每一个站点都占用了一条专有的连接，所以不存在控制如何访问传输媒介的问题。这样就不像总线型网络那样需增加这方面的软件。
就像世界上任何事物一样，有利就有弊，星形拓扑结构虽然解决了不少问题，但同时也带来了新的不足。
（1）所需电缆多： 由于每个站点均需要专有的电缆与中央结点相连，所以整个网络需要使用更多的电缆。
（2）整个网络可靠性依赖中央结点： 很明显，如果星型网络的中央结点出现故障，那么全网也就肯定不可能工作。
环形拓扑结构，顾名思义，就是指所有站点被绕成一圈的电缆所连接起来，整个结构看起来像是一个圆圈，它的结构如图8-5所示。
图8-5 环形拓扑结构示意图
整个网络的电缆绕成一圈，整条电缆并没有头尾之分。从串接的方式上看，与总线型拓扑结构相当类似，同样是由一条条电缆将相邻两个站点连接起来。但它的信号传递方式却大不相同。在环形拓扑结构中，环中有一个控制发送数据权力的“令牌”，它在环中流动。如果站点要发送数据，要先等待空的“令牌”到来，然后将要发送的数据附在“令牌”的后边，绕环传送，经过的每一个站点都接收、判断，如果是发给自己站点的数据则接收，否则将数据再次送往环中的下一站，如此周而复始。
这种拓扑结构具有以下优点。
（1）所需电缆较少： 因为环型拓扑结构也是共享传输介质的，所以所需的电缆与总线型拓扑结构一样，比较节省电缆。
（2）适用于光纤： 环型拓扑结构是单方向传输数据的，这个特点与光纤的传输特点相同。
环形拓扑结构存在以下方面的不足。
（1）整体可靠性差： 由于所有的站点是一个挨着一个相连的，如果某一个结点之间的连接出了故障，则整个网络的通信也就中断了。
（2）诊断故障困难： 同样道理，当网络的通信中断要检测原因时，由于任何一个结点出现问题都可能导致整个网络中断，所以也要挨个站点检测。
（3）对站点要求高： 由于在数据传输中，“令牌”起到决定性作用，因而它所有的网络接入设备较复杂，也比其他的网络接入设备昂贵。
以上介绍的3种拓扑结构是最基本、最常用的计算机网络拓扑结构。但是由于计算机网络的使用族群越来越多，这些基本的拓扑结构已无法满足使用者的需要，这样就衍生出了一些混合的拓扑结构。主要有星型总线拓扑、星型环拓扑。
在计算机网络的实际架设中都离不开几种常用的拓扑原型，了解它们，对于研究和规划网络系统将受益匪浅。
如果您所规划的网络，是一个电脑数量不多，而电脑所在位置相当集中，甚至在一个办公室中，网络间的传输量不大，当然您可以不花什么心思去考虑用什么拓扑结构了，因为使用哪一种都不会带来太大的差别。但是，计算机网络一旦规划、建立完成，往往有一个较长的生命周期，如果不预留成长空间，通常认为这是一种失败的网络规划。
具体地说，因为每一种拓扑结构都有其优缺点，当选择了一种拓扑结构虽然享受到它带来的优点，却也不自觉地采用了它的缺点。如果事先没对它所带来的缺点有所考虑，就可能使整个网络性能大打折扣，应考虑的主要因素有以下几点。
（1）总成本： 不管选用什么样的传输介质，都需要安装，安装费用的高低和拓扑结构的选择有密切的关系。
（2）灵活性： 当加入或移出结点时，不同的拓扑结构所花去的代价是不同的，有的易于改变配置，有的则十分困难。
（3）可靠性： 不同的网络拓扑结构在不同的环境下，其可靠性能会有很大差别的。这个因素是十分重要的。