环型网络拓扑结构简介

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1、1 计 算 机 通 信 网 作 业计 算 机 网 络 的 拓 扑 结 构 之环型网络拓扑结构间介院 系 ： 物 理 与 电 信 学 院班 级 ： 通 信 091 班姓 名 ： 韩 永 兰学 号 ： 09130240222环 型 网 络 拓 扑 结 构 简 介计 算 机 网 络 的 拓 扑 结 构 ， 即 是 指 网 上 计 算 机 或 设 备 与 传 输 媒 介 形 成 的 结 点与 线 的 物 理 构 成 模 式 。 网 络 的 结 点 有 两 类 ： 一 类 是 转 换 和 交 换 信 息 的 转 接 结 点 ，包 括 结 点 交 换 机 、 集 线 器 和 终 端 控 制 器 等 ； 另

2、 一 类 是 访 问 结 点 ， 包 括 计 算 机主 机 和 终 端 等 。 线 则 代 表 各 种 传 输 媒 介 ， 包 括 有 形 的 和 无 形 的 。 计 算 机 网 络 的 拓 扑 结 构 主 要 有 ： 总 线 型 拓 扑 、 星 型 拓 扑 、 环 型 拓 扑 、树 型 拓 扑 和 混 合 型 拓 扑 。 以 下 以 环 型 网 络 拓 扑 结 构 做 简 要 分 析 。环 型 网 络 拓 扑 结 构 主 要 应 用 于 采 用 同 轴 电缆 (也 可 以 是 光 纤 )作 为 传 输 介 质 的 令 牌 网 中 ，是 由 连 接 成 封 闭 回 路 的 网 络 节 点 组

3、成 的 。 这 种 网 络 中 的 每 一 节 点 是 通 过 环 中 继 转 发器 (RPU)与 它 左 右 相 邻 的 节 点 串 行 连 接 ， 在 传 输介 质 环 的 两 端 各 加 上 一 个 阻 抗 匹 配 器 就 形 成 了 一个 封 闭 的 环 路 ， 这 样 在 逻 辑 上 就 相 当 于 形 成 了 一个 封 闭 的 环 路 ， “环 型 ”结 构 的 命 名 起 因 就 在 于此 。 这 种 结 构 的 网 络 形 式 主 要 应 用 于 令 牌 网 中 ，在 这 种 网 络 结 构 中 各 设 备 是 直 接 通 过 电 缆 来 串 接的 ， 最 后 形 成 一 个

4、闭 环 ， 整 个 网 络 发 送 的 信 息 就是 在 这 个 环 中 传 递 ， 通 常 把 这 类 网 络 称 之 为 令牌 环 网 。 实 际 上 大 多 数 情 况 下 这 种 拓 扑 结 构 的 网 络 不会 是 所 有 计 算 机 真 的 要 连 接 成 物 理 上 的 环 型 ， 一般 情 况 下 ， 环 的 两 端 是 通 过 一 个 阻 抗 匹 配 器 来 实现 环 的 封 闭 的 ， 因 为 在 实 际 组 网 过 程 中 因 地 理 位置 的 限 制 不 方 便 真 的 做 到 环 的 两 端 物 理 连 接 。 这 种 拓 扑 结 构 的 网 络 主 要 有 如 下

5、几 个 特 点 ： （ 1） 这 种 网 络 结 构 一 般 仅 适 用 于 IEEE 802.5的 令 牌 网 （ Token ring network） ， 在 这 种 网 络中 ， 令 牌 是 在 环 型 连 接 中 依 次 传 递 。 所 用 的 传输 介 质 一 般 是 同 轴 电 缆 。 （ 2） 这 种 网 络 实 现 也 非 常 简 单 ， 投 资 最 小 。可 以 从 其 网 络 结 构 示 意 图 中 看 出 ， 组 成 这 个 网 络除 了 各 工 作 站 就 是 传 输 介 质 -同 轴 电 缆 ， 以 及 一些 连 接 器 材 ， 没 有 价 格 昂 贵 的 节 点

6、集 中 设 备 ， 如集 线 器 和 交 换 机 。 但 也 正 因 为 这 样 ， 所 以 这 种 网络 所 能 实 现 的 功 能 最 为 简 单 ， 仅 能 当 作 一 般 的 文 件 服 务 模 式 ； （ 3） 传 输 速 度 较 快 ： 在 令 牌 网 中 允 许 有 16Mbps 的 传 输 速 度 ， 它 比 普 通 的10Mbps 以 太 网 要 快 许 多 。 当 然 随 着 以 太 网 的 广 泛 应 用 和 以 太 网 技 术 的 发 展 ，3以 太 网 的 速 度 也 得 到 了 极 大 提 高 ， 目 前 普 遍 都 能 提 供 100Mbps 的 网 速 ， 远

7、比16Mbps 要 高 。 （ 4） 维 护 困 难 ： 从 其 网 络 结 构 可 以看 到 ， 整 个 网 络 各 节 点 间 是 直 接 串 联 ，这 样 任 何 一 个 节 点 出 了 故 障 都 会 造 成 整个 网 络 的 中 断 、 瘫 痪 ， 维 护 起 来 非 常 不便 。 另 一 方 面 因 为 同 轴 电 缆 所 采 用 的 是插 针 式 的 接 触 方 式 ， 所 以 非 常 容 易 造 成接 触 不 良 ， 网 络 中 断 ， 而 且 这 样 查 找 起来 非 常 困 难 ， 这 一 点 相 信 维 护 过 这 种 网络 的 人 都 会 深 有 体 会 。 （ 5）

8、扩 展 性 能 差 ： 也 是 因 为 它 的 环 型 结 构 ， 决 定 了 它 的 扩 展 性 能 远 不 如 星型 结 构 的 好 ， 如 果 要 新 添 加 或 移 动 节 点 ， 就 必 须 中 断 整 个 网 络 ， 在 环 的 两 端 作好 连 接 器 才 能 连 接 。 令 牌 环 网 工 作 原 理环 型 网 络 的 一 个 典 型 代 表 是 采 用 同 轴 电 缆 作 为 传 输 介 质 的 IEEE 802 5的 令 牌 环 网 (Token ring network)。 目 前 也 有 用 光 纤 作 为 传 输 介 质 的 环 型 网 ，大 大 提 高 了 环 型

9、网 的 性 能 。 令 牌 环 网 络 结 构 最 早 由 IBM 推 出 ， 最 初 的 同 轴 电 缆令 牌 网 传 输 速 率 为 4Mbps 或 1 6Mbps， 较 当 时 只 有 2Mbps 的 以 太 网 性 能 高 出好 几 倍 ， 所 以 在 当 时 得 到 了 广 泛 的 应 用 。 但 随 着 以 太 网 技 术 的 跳 跃 式 发 展 ， 令牌 环 网 络 技 术 性 能 就 显 得 不 能 适 应 时 代 的 要 求 ， 逐 渐 被 淘 汰 出 局 了 。 在 这 种 令 牌 环 网 络 中 ， RPU(转 发 器 )从 其 中 的 一 个 环 段 (称 为 “上 行

10、 链 路 )上获 取 帧 中 的 每 个 位 信 号 ， 再 生 (整 形 和 放 大 )并 转 发 到 另 一 环 段 (称 为 “下 行 链路 )。 如 果 帧 中 宿 (目 的 )地 址 与 本 节 点 地 址 一 致 ， 复 制 MAC 帧 ， 并 送 给 附 接 本RPU 的 节 点 。 在 这 种 网 络 中 ， MAC 帧 会 无 止 境 地 在 环 路 中 再 生 和 转 发 ， 由 发 送节 点 完 成 。 其 中 有 专 门 的 环 监 控 器 ， 监 视 和 维 护 环 路 的 工 作 。 RPU 负 责 网 段 的连 接 、 信 息 的 复 制 、 再 生 和 转 发

11、、 环 监 控 等 。 一 旦 RPU 出 现 故 障 就 可 导 致 网络 瘫 痪 。 在 令 牌 环 网 络 中 ， 拥 有 “令 牌 的 设 备 才 允 许 在 网 络 中 传 输 数 据 。 这 样 可以 保 证 在 某 一 时 间 内 网 络 中 只 有 一 台 设 备 可 以 传 送 信 息 。 在 环 型 网 络 中 信 息 流只 能 是 单 方 向 的 ， 每 个 收 到 信 息 包 的 站 点 都 向 它 的 下 游 站 点 转 发 该 信 息 包 。 信息 包 在 环 型 网 络 中 传 输 一 圈 ， 最 后 由 发 送 站 进 行 回 收 。 当 信 息 包 经 过 目

12、 的 站 时 ，目 的 站 根 据 信 息 包 中 的 目 标 地 址 判 断 出 自 己 是 接 收 站 ， 并 把 该 信 息 拷 贝 到 自 己的 接 收 缓 冲 区 中 。 环 路 上 的 传 输 介 质 是 各 个 计 算 机 公 用 的 ， 一 台 计 算 机 发 送 信息 时 必 须 经 过 环 路 的 全 部 接 口 。 只 有 当 传 送 信 息 的 目 标 地 址 与 环 路 上 某 台 计 算机 的 地 址 相 符 合 时 ， 才 被 该 计 算 机 的 环 接 口 所 接 受 ， 否 则 ， 信 息 传 至 下 一 个 计算 机 的 环 接 口 。 4以 上 是 数 据

13、 的 接 收 方 式 ， 在 数 据 的 发 送 方 面 ， 为 了 决 定 环 上 的 哪 个 站 可 以发 送 信 息 ： 这 种 网 络 中 ， 平 时 在 环 上 流 通 着 一 个 叫 令 牌 的 特 殊 信 息 包 ， 只 有 得到 令 牌 的 站 才 可 以 发 走 息 ， 当 一 个 站 发 送 完 信 息 后 就 把 令 牌 向 下 传 送 ， 以 便 下游 的 站 点 可 以 得 到 发 送 信 息 的 机 会 。 环 型 网 络 的 访 问 控 制 一 般 是 分 散 式 的 管 理 ，在 物 理 上 环 型 网 络 本 身 就 是 一 个 环 ， 因 此 它 适 合 采

14、 用 令 牌 环 访 问 控 制 方 法 。 有 时 也 有 集 中 式 管 理 ， 这 时 就 得 有 专 门 的设 备 负 责 访 问 控 制 管 理 。 而 环 型 网 络 中 的 各 个 计 算 机 发 送 信 息 时 都 必 须 经 过 环路 的 全 部 环 接 口 ， 如 果 一 个 环 接 口 程 序 故 障 ， 整 个 网 络 就 会 瘫 痪 ， 所 以 对 环 接口 的 要 求 比 较 高 。 为 了 提 高 可 靠 性 ， 当 一 个 接 口 出 现 故 障 时 ， 采 用 环 旁 通 的 办法 。 环 型 结 构 的 主 要 优 缺 点环 型 结 构 网 络 的 主 要

15、优 点 体 现 在 以 下 几 个 方 面 。（ 1） 网 络 路 径 选 择 和 网 络 组 建 简 单 在 这 种 结 构 网 络 中 ， 信 息 在 环 型 网 络 中 流 动是 一 个 特 定 的 方 向 ， 每 两 个 计 算 机 之 间 只 有 一个 通 路 ， 简 化 了 路 径 的 选 择 ， 路 径 选 择 效 率 非常 高 。 同 样 因 为 这 样 ， 这 类 网 络 的 组 建 就 相 当简 单 。 （ 2） 投 资 成 本 低 这 主 要 体 现 在 两 个 方 面 ： 一 方 面 是 线 材 的 成 本 非 常 低 。 在 环 型 网 络 中 各 计算 机 连 接

16、在 同 一 条 传 输 电 缆 上 ， 所 以 它 的 传 输 电 缆 成 本 就 非 常 低 ， 电 缆 利 用 率相 当 高 ， 节 省 了 投 资 成 本 ； 另 一 方 面 ， 由 于 这 种 网 络 中 没 有 任 何 其 他 专 用 网络 设 备 ， 所 以 无 须 花 费 任 何 投 资 购 买 网 络 设 备 。 尽 管 有 以 上 两 个 看 似 非 常 诱 人的 优 点 ， 但 环 型 网 络 的 缺 点 仍 是 主 要 的 ， 这 也 是 它 最 终 被 淘 汰 出 局 的 根 本 原 因 。环 型 结 构 网 络 的 主 要 缺 点 体 现 在 以 下 几 个 方 面 。 (1)传 输 速 度 慢 这 是 它 最 终 不 能 得 到 发 展 和 用 户 认 可 的 最 根 本 原 因 。 虽 然 说 在 出 现 时 较 当时 的 1 0Mbps 以 太 网 ， 在 速 度 上 有 一 定 优 势 (因 为 它 可 以 实 现 1 6Mbps 的 接 入速