第3章 计算机网络的分类

《实用计算机网络技术——基础、组网和维护》◆清华大学出版社/钱燕编著◆3.1按地理范围分类3.2按拓扑结构分类3.2.1星型拓扑结构3.2.2总线型拓扑结构3.2.3环型拓扑结构3.2.4混合结构3.3其他分类3.3.1按传榆介质分类3.3.2按带宽速率分类3.3.3按通信协议分类第3章计算机网络的分类《实用计算机网络技术——基础、组网和维护》◆清华大学出版社/钱燕编著◆3.1按地理范围分类计算机网络常见的分类依据是网络覆盖的地理范围，按照这种分类方法，可将计算机网络分为局域网、广域网和城域网三类。局域网（LocalAreaNetwork）简称LAN，它是连接近距离计算机的网络，覆盖范围从几米到数公里。例如办公室或实验室的网、同一建筑物内的网及校园网等。广域网（WideAreaNetwork）简称WAN，其覆盖的地理范围从几十公里到几千公里，覆盖一个国家、地区或横跨几个洲，形成国际性的远程网络。城域网（MetropolitanAreaNetwork）简称MAN，它是介于广域网和局域网之间的一种高速网络，覆盖范围为几十公里，大约是一个城市的规模。《实用计算机网络技术——基础、组网和维护》◆清华大学出版社/钱燕编著◆3.2按拓扑结构分类拓扑结构就是网络的物理连接形式。如果不考虑实际网络的地理位置，把网络中的计算机看作一个节点，把通信线路看作一根连线，这就抽象出计算机网络的拓扑结构。局域网的拓扑结构主要有星型、总线型和环型、网状等几种。《实用计算机网络技术——基础、组网和维护》◆清华大学出版社/钱燕编著◆拓扑学是几何学的一个分支，它是从图论演变过来的。拓扑学首先把实体的线路抽象成线，而研究点、线、面之间的关系。计算机网络拓扑是通过网中节点或节点与通信线路之间的几何关系表示网络结构，反映同一网络中各实体的结构关系。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，它对网络的性能、系统可靠性与通信费用都有重大影响。计算机网络拓扑定义《实用计算机网络技术——基础、组网和维护》◆清华大学出版社/钱燕编著◆计算机网络拓扑的分类计算机网络拓扑结构星型拓扑结构总线型拓扑结构环型拓扑结构树型拓扑结构混合型拓扑网状拓扑结构“星-环”式混合型拓扑“星-总”式混合型拓扑《实用计算机网络技术——基础、组网和维护》◆清华大学出版社/钱燕编著◆星型拓扑结构由中央节点和通过点到点通信链路连接到中央节点的各个站点组成，中央节点执行集中式通信控制策略。因此，星型又称集中型星型拓扑网络采用的交换方式有电路交换和报文交换，其中，尤以电路交换更为普遍。这种结构一旦建立了通道连接，就可以无延迟地在连通的两个站点之间传送数据。其结构如下图所示。1、星型拓扑结构《实用计算机网络技术——基础、组网和维护》◆清华大学出版社/钱燕编著◆（1）控制简单。在星型网络中，任何站点只和中央节点连接，因而媒体访问控制方法简单，也导致访问协议十分简单。（2）故障诊断和隔离容易。在星型网络中，中央节点对连接线路可以逐一地隔离开来进行故障检测和定位，单个连接点的故障只影响一个设备，不会影响全网。（3）方便服务。中央节点可以方便地对各个站点提供服务和对网络提供重新配置。星型拓扑结构的优点：《实用计算机网络技术——基础、组网和维护》◆清华大学出版社/钱燕编著◆（1）电缆长度较长和安装工作量大。因为每个站点都要和中央节点直接连接，需要耗费大量的电缆，安装、维护的工作量大。（2）中央节点的负担较重，形成瓶颈效应。一旦发生故障，则全网受影响，因此，对中央节点的可靠性和冗余度方面的要求很高。星型拓扑结构的缺点：三计算机网络拓扑结构《实用计算机网络技术——基础、组网和维护》◆清华大学出版社/钱燕编著◆总线型拓扑结构采用一个信道作为传输媒体，所有站点都通过相应的硬件接口直接连到这一公共媒体上，公共传输媒体就是总线。其结构如下图所示，任何一个站发送的信号都沿着传输媒体传播，而且能被所有其他站接收。2、总线型拓扑结构《实用计算机网络技术——基础、组网和维护》◆清华大学出版社/钱燕编著◆（1）总线结构所需的电缆数量少；（2）总线结构简单，是无源工作，有较高可靠性；（3）易于扩充，增加或减少用户比较方便。总线型拓扑结构的优点：（1）总线的传输距离有限，通信范围受到限制；（2）故障诊断和隔离较困难；总线型拓扑结构的缺点：《实用计算机网络技术——基础、组网和维护》◆清华大学出版社/钱燕编著◆环形拓扑网络由站点连接站点的链路组成一个全闭环路，其结构如下图所示。每个站点能够接收从一条链路传来的数据，并以同样的速率串行地把该数据沿环送到另一端链路上，这种链路可以是单向的，也可以是双向的，通常以单向为多见。3、环型拓扑结构《实用计算机网络技术——基础、组网和维护》◆清华大学出版社/钱燕编著◆（1）电缆长度短。环型拓扑结构的网络所需的电缆长度与总线型拓扑结构网络相似，电缆长度比较短。（2）增加或减少工作站时，仅需作简单连接。（3）可使用光纤作传输媒体。光纤的传输速率很高，既适合环型拓扑的单方向传输，更适合于双环的两个方向传输。环型拓扑结构的优点：《实用计算机网络技术——基础、组网和维护》◆清华大学出版社/钱燕编著◆（1）节点的故障会引起全网故障。因为环上的数据传输要通过接在环上的每一个节点，一旦环中某一节点发生故障就会引起全网的故障。（2）故障检测困难。这与总线型拓扑结构相似，因为不是集中控制，故障检测需在网上各个节点进行，因此，实施起来有困难。环型拓扑结构的缺点：《实用计算机网络技术——基础、组网和维护》◆清华大学出版社/钱燕编著◆树型拓扑结构是从总线型拓扑演变而来的，形状像一颗倒立的树，顶端是根，树根以下带分支，每个分支再带分支。由树根接收各站发送来的数据，然后再广播发送到全网。树型拓扑的特点大多与总线型拓扑的特点相同，但也有其特殊之处。4、树型拓扑结构《实用计算机网络技术——基础、组网和维护》◆清华大学出版社/钱燕编著◆（1）易于扩展。这种结构可以延伸出很多分支和子分支，这些新节点和新分支都很容易加入网内。（2）故障隔离容易。如果某一分支的节点或线路发生故障，很容易将故障分支与整个系统隔离开来。树形拓扑结构的优点：各个节点对根的依赖性太大，如果根发生故障，则全网不能正常工作。由此可见，树形拓扑结构的可靠性有点类似星形拓扑结构。树形拓扑结构的缺点：《实用计算机网络技术——基础、组网和维护》◆清华大学出版社/钱燕编著◆混合拓扑是将上述某两种单一拓扑结构混合起来，取两者的优点构成的拓扑结构。常用的混合拓扑有两种，一种是由星型拓扑和环型拓扑混合成的“星—环”式拓扑结构；另一种则由星型拓扑和总线型拓扑混合成的“星—总”式拓扑结构。其结构如下图所示。5、混合型拓扑结构“星-总”式混合型拓扑“星-环”式混合型拓扑《实用计算机网络技术——基础、组网和维护》◆清华大学出版社/钱燕编著◆（1）故障诊断和隔离较为方便。一旦网络发生故障，只要诊断出哪个集中器有故障，将该集中器和全网隔离即可。（2）易于扩展。要扩展用户时，可以加入新的集中器，也可以在每个集中器留出一些备用的可插入的站点接口。（3）安装方便。网络的主电缆只要连通这些集中器即可。这种安装和传统的电话系统电缆安装很相似。混合型拓扑结构的优点：《实用计算机网络技术——基础、组网和维护》◆清华大学出版社/钱燕编著◆（1）需要选用智能型的集中器。这是为了实现网络故障自动诊断和故障节点的隔离所必需的。（2）像星型拓扑结构一样，集中器到各个站点的电缆安装长度会增加。混合型拓扑结构的缺点：《实用计算机网络技术——基础、组网和维护》◆清华大学出版社/钱燕编著◆网状拓扑结构中，由于节点之间有许多条路径相连，可以为数据流的传输选择最佳路由，从而避开有故障的部件或过忙的节点。但是，这种结构比较复杂，成本也比较高，提供上述功能的网络协议也较复杂。这种拓扑结构一般在可靠性要求高、不计较成本的场合下使用，例如，军用网，其故障排除比较复杂，不适宜常用不线方案。6、网状拓扑《实用计算机网络技术——基础、组网和维护》◆清华大学出版社/钱燕编著◆拓扑的选择需考虑的因素主要有：4.2.3拓扑的选择（1）网络既要易于安装，又要易于扩展。（2）网络的可靠性是考虑选择的重要因素。要易于故障诊断和隔离，以使网络的主体在局部发生故障时仍能正常运行。（3）网络拓扑的选择还会影响传输媒体的选择和媒体访问控制方法的确定，这些因素又会影响各个站点的运行速度和网络软、硬件接口的复杂性。总之，一个网络拓扑结构，应根据需求，综合诸因素作出合适选择；要整体磨合，不能顾此失彼。《实用计算机网络技术——基础、组网和维护》◆清华大学出版社/钱燕编著◆3.3其他分类传输介质就是指用于网络连接的通信线路。目前常用的传输介质有同轴电缆、双绞线、光纤、卫星、微波等有线或无线传输介质，相应地可将网络分为同轴电缆网、双绞线网、光纤网、卫星网和无线网。3.3.1按传榆介质分类《实用计算机网络技术——基础、组网和维护》◆清华大学出版社/钱燕编著◆3.3.2按带宽速率分类带宽速率指的是“网络带宽”和“传输速率”两个概念。传输速率是指每秒钟传送的二进制位数，通常使用的计量单位为bps、kbps、Mbps。按网络带宽可以分为基带网（窄带网）和宽带网；按传输速率可以分为低速网、中速网和高速网。一般来讲，高速网是宽带网，低速网是窄带网。《实用计算机网络技术——基础、组网和维护》◆清华大学出版社/钱燕编著◆3.3.3按通信协议分类通信协议是指网络中的计算机进行通信所共同遵守的规则或约定。在不同的计算机网络中采用不同的通信协议。在局域网中，以太网采用CSMA协议，令牌环网采用令牌环协议，广域网中的报文分组交换网采用X.25协议，Internet网采用TCP/IP协议，采用不同协议的网络可以称为“×××协议网”。《实用计算机网络技术——基础、组网和维护》◆清华大学出版社/钱燕编著◆本章习题1、计算机网络的分类方法有哪些？2、按地域范围分类，计算机网络分为哪几种？3、按拓扑结构分类，计算机网络分为哪几类？