《精编》星型网络拓朴结构详述

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1、常见的网络拓朴结构 教学重点 1 星型网络拓朴结构的运用2 局域网中星型网络拓朴结构的构建高考考点 常见的网络拓朴结构知识点地位 高考核心知识教学难点 1 复杂星型网络的构建2 星型网络拓朴在局域网中的应用教学过程 一 复习知识1 网络拓朴结构的概念网络拓扑 Topology 结构是指用传输介质互连各种设备的物理布局 2 常见的网络拓朴结构目前常见的网络拓扑结构主要有以下四大类 1 星型结构 2 环型结构 3 总线型结构 4 星型和总线型结合的复合型结构 1 星形拓扑的概念 是由中央节点和通过点到点通信链路接到中央节点的各个站点组成 本节课复习的内容 三 运用概况 这种结构是目前在局域网中应用

2、得最为普遍的一种 在企业网络中几乎都是采用这一方式 星型网络几乎是Ethernet 以太网 网络专用 它是因网络中的各工作站节点设备通过一个网络集中设备 如集线器或者交换机 连接在一起 各节点呈星状分布而得名 这类网络目前用的最多的传输介质是双绞线 如常见的五类线 超五类双绞线等四 网络拓朴结构图示 1 容易实现 它所采用的传输介质一般都是采用通用的双绞线 这种传输介质相对来说比较便宜 如目前正品五类双绞线每米也仅1 5元左右 而同轴电缆最便宜的也要2 00元左右一米 光缆那更不用说了 这种拓扑结构主要应用于IEEE802 2 IEEE802 3标准的以太局域网中 2 节点扩展 移动方便 节点

3、扩展时只需要从集线器或交换机等集中设备中拉一条线即可 而要移动一个节点只需要把相应节点设备移到新节点即可 而不会像环型网络那样 牵其一而动全局 3 维护容易 一个节点出现故障不会影响其它节点的连接 可任意拆走故障节点 4 采用广播信息传送方式 任何一个节点发送信息在整个网中的节点都可以收到 这在网络方面存在一定的隐患 但这在局域网中使用影响不大 5 网络传输数据快 这一点可以从目前最新的1000Mbps到10G以太网接入速度可以看出 五 星型网络拓扑结构网络的基本特点 六 星型网络拓扑结构的主要特点 各节点与中心节点连接 网络中任意两个结点的通信都要通过中心结点转接 单个结点故障不影响整体 但

4、中心结点故障可导致整个网络瘫痪 七 星型网络拓扑结构运用实例 1 基本星型结构单元星型结构是目前应用最广 实用性最好的一种拓扑结构 无论在局域网中 还是在广域网中都可以见到它的身影 具体后面将介绍到 但主要应用于有线双绞线以太局域网中 如下图所示的是最简单的单台集线器或交换机 目前集线器已基本不用了 所以后面不再提及了 星型结构单元 它采用的传输介质是常见的双绞线和光纤 担当集中连接的设备是具有双绞线RJ一45以太网端口 或者各种光纤端口的集线器或交换机 在上图中的星型网络结构单元中 所有服务器和工作站等网络设备都集中连接在同一台交换机上 1 现在的固定端口交换机最多可以有48个 或以上交换端

5、口 所以这样一个简单的星型网络完全可以适用于用户节点数在40个以内的小型企业 或者分支办公室选用 2 模块式的交换机端口数可达100个以上 可以满足一个小型企业连接 但实际上这种连接方式是比较少见的 因为单独用一台模块式的交换机连接成本还要远高于采用多台低端口密度的固定端口交换机级联方式 模块式交换机通常用于大中型网络的核心 骨干层 或会聚层 小型网络很少使用 3 扩展交换端口的另一种有效方法就是堆叠了 有一些固定端口配置的交换机支持堆叠技术 通过专用的堆叠电缆连接 所有堆叠在一起的交换机都可作为单一交换机来管理 不仅可以使端口数量得到大幅提高 通常最多堆叠8台 而且还可提高堆叠交换机中各端口

6、实际可用的背板带宽 提高了交换机的整体交换性能 2 多级星型结构复杂的星型网络就是在如图1所示的基础上通过多台交换机级联形成的 从而形成多级星型结构 满足更多 不同地理位置分布的用户连接和不同端口带宽需求 如下图所示的是一个包含两级交换机结构的星型网络 其中的两层交换机通常为不同档次的 可以满足不同需求 核心 或骨干层 交换机要选择档次较高的 用于连接下级交换机 服务器和高性能需求的工作站用户等 下面各级则可以依次降低要求 以便于工作最大限度地节省投资 当然 在实际的大中型企业网络中 其网络结构可能要比上图所示的复杂得多 还可能有三级 甚至四级交换机的级联 通常最多部署四级 还可能有交换机的堆

7、栈 如下图所示网络结构中SS3Switch4400位置就是由两台这样的交换机堆栈组成的 3 星型结构传输介质简介因为在星型网络中通常是采用双绞线作为传输介质的 高档网络也有采用光纤的 而单段双绞线的最大长度为1OO米 集线设备放置在中心点 这样每一个采用此种结构的集线设备所能连接的网络范围最大直径就达到200米 超过这个范围都将要采用级联或者中继方法 采用光纤作为传输介质时传输距离可以长许多 各种连接电缆电缆长度限制如表3 1所不 1OOOBASE SX网络的光纤长度限制参见表3 2所示 后面介绍的同轴电缆总线型和环型网络结构的传输距离限制也参见表3 1 表3 1各种以太网电缆长度限制 3 2

8、1000BASE SX光纤长度限制 八 星形拓扑结构具有以下优点和缺点 星型拓扑结构的主要优点体现在以下几个方面 1 网络传输数据快因为整个网络呈星型连接 网络的上行通道不是共享的 所以每个节点的数据传输对其他节点的数据传输影响非常之小 这样就加快了网络数据传输速度 不同于下面将要介绍的环型网络所有节点的上 下行通道都共享一条传输介质 而同一时刻只允许一个方向的数据传输 其他节点要进行数据传输只有等到现有数据传输完毕后才可 另外 星型结构所对应的双绞线和光纤以太网标准的传输速率可以非常高 如普通的5类 超5类都可以通过4对芯线实现1OOOmps传输 7类屏蔽双绞线则可以实现10Gbps 光纤则

9、更是可以轻松实现千兆位 万兆位的传输速率 而后将要介绍的环型 总线型结构中所对应的标准速率都在16Mbps以内 明显低了许多 2 实现容易 成本低星型结构所采用的传输介质通常采用常见的双绞线 也可以采用光纤 这种传输介质相对其他传输介质 如同轴电缆和光纤 来说比较便宜 如目前常用的主流品牌的5类 或超5类 非屏蔽双绞线 UTP 每米也仅1 5元左右 而同轴电缆最便宜的细同轴电缆也要1 8元以上 3 节点扩展 移动方便在这种星型网络中 节点的扩展时只需要从交换机等集中设备空余端口中拉一条电缆即可 而要移动一个节点只需要把相应节点设备连接网线从设备端口拔出 然后移到新设备端口即可 并不影响其他任何

10、已有设备的连接和使用 不会像下面将要介绍的环型网络那样 牵一发而动全身 4 维护容易在星型网络中 每个节点都是相对独立的 一个节点出现故障不会影响其他节点的连接 可任意拆走故障节点 正因如此 这种网络结构受到用户的普遍欢迎 成为应用最广的一种拓扑结构类型 但如果集线设备出现了故障 也会导致整个网络的瘫痪 星型拓扑结构的主要缺点体现在如下几个方面 1 核心交换机工作负荷重虽然说各工作站用户连接的是不同的交换机 但是最终还是要与连接在网络中央核心交换机上的服务器进行用户登录和网络服务器访问的 所以 中央核心交换机的工作负荷相当繁重 要求担当中央设备的交换机的性能和可靠性非常高 其他各级集线器和交换

11、机也连接多个用户 其工作负荷同样非常重 也要求具有较高的可靠性 2 网络布线较复杂每个计算机直接采用专门的网线电缆与集线设备相连 这样整个网络中至少就需要所有计算机及网络设备总量以上条数的网线电缆 使得本身结构就非常复杂的星型网络变得更加复杂了 特别是在大中型企业网络的机房中 太多的电缆无论对维护 管理 还是机房安全都是一个威胁 这就要求我们在布线时要多加注意 一定要在各条电缆和集线器和交换机端口上做好相应的标记 同时最建议做好整体布线书面记录 以备曰后出现布线故障时能迅速找到故障发生点 另外 由于这种星型网络中的每条电缆都是专用的 利用率不高 在较大的网络中 这种浪费还是相当大的 3 广播传

12、输 影响网络性能其实这是以太网的一个不足 但因星型网络结构主要应用于以太网中 所以相应也就成了星型网络的一个缺点 因为在以太网中 当集线器收到节点发送的数据时 采取的是广播发送方式 任何一个节点发送信息在整个网中的节点都可以收到 严重影响了网络性能的发挥 虽然说交换机具有MAC地址 学习 功能 但对于那些以前没有识别的节点发送来的数据 同样是采取广播方式发送的 所以同样存在广播风暴的负面影响 当然交换机的广播影响要远比集线器的小 在局域网中使用影响不大 综上所述 星型拓扑结构是一种应用广泛的有线局域网拓扑结构 由于它采用的是廉价的双绞线 而且非共享传输通道 传输性能好 节点数不受技术限制 扩展

13、和维护容易 所以它又是一种经济 实用的网络拓扑结构 但受到单段双绞线长度100米的限制 所以它仅应用于小范围 如同一楼层 的网络部署 超过这个距离 对照表3 1和表3 2可知 要么用到成本较高的光纤作为传输介质 不仅是传输介质的改变 相应设备也要有相应接口 要么用到后面将要介绍的同轴电缆 但采用同轴电缆作为传输介质时 已不是星型结构网络了 况且同轴电缆的价格也较双绞线的贵不少 特别是粗同轴电缆 1 100Base TX采用的传输介质是 A 双绞线B 光纤C 无线电波D 同轴电缆 九 巩固性练习题 2 常见的网络拓扑结构有 A 总线型B 星型C 环型D 树型E 网状型 3 目前 实际存在与使用的

14、广域网基本都是采用A 树型拓扑B 网状拓扑C 星型拓扑D 环型拓扑 4 以太网拓朴结构的实质是 A 星型B 总线型C 环型D 网状 5 以下关于计算机网络拓扑的讨论中 哪一个观点是错误的 A 计算机网络拓扑通过网中结点与通信线路之间的几何关系表示网络结构B 计算机网络拓扑反映出网络中各实体间的结构关系C 拓扑设计是建设计算机网络的第一步 也是实现各种网络协议的基础D 计算机网络拓扑反映出网络中客户 服务器的结构关系 6 lOBASE T使用标准的RJ 45接插件与3类或5类非屏蔽双绞线连接网卡与集线器 网卡与集线器之间的双绞线长度最大为 A 15mB 50mC 100mD 500m 7 计算机

15、网络适用于集中管理的拓扑结构是 A网状形结构B总线型结构C环形结构D星形结构 8 计算机网络适合于分级数据传送的拓扑结构是 A环型结构B总线型结构C树型结构D全互连型结构 9 网络的 称为拓朴结构 A 接入的计算多少B 物理连接的构型C 物理介质种类D 接入的计算机距离 10 计算机网络拓朴结构有论述正确的有 答案 ACD A 网络拓朴不涉及信号的流动 只关心介质的物理连接形态B 网状结构是局域网中主要的拓朴结构之一C 星型拓朴中故障的定位容易D 环型结构中对网络的扩展比较困难 7 简述说出如下结构的名称 并说出他们的优缺点 8 请你说出下列设备的名称并说明其用途 9 请你设计一个60台电脑的计算机机房 画出网络的拓朴结构 如果要连网 还需要哪些硬件设备和软件 写出详细方案