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第03章 网络拓扑结构设计

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第3章 网络拓扑结构设计

内容提要 3.1 网络结构的基本概念 3.2 网络基本拓扑结构 3.3 网络分层设计（重点）

网络分层设计（重点） 3.4 网络结构设计 3.5 网络冗余设计（重点） 网络冗余设计（重点）

3.6 VLAN设计（重点） 设计（ 设计 重点）

第3章 网络拓扑结构设计 第2页 共106页

3.1 网络结构的基本概念 3.1.1 基本概念 ? 拓扑学 把实体抽象成与大小、形状无关的点， 把实体抽象成与大小、形状无关的点，将连 接实体的通道抽象成线，进而研究点 接实体的通道抽象成线，进而研究点、线、面 之间的连通关系。 之间的连通关系。 ? 节点 ? 链路 ? 网云

第3章 网络拓扑结构设计 第3页 共106页

中继与聚合（Trunk） 中继与聚合（ ） 电信网络中的Trunk，主干网络、电话干线。 干线。 ☆电信网络中的 ，主干网络、电话干线 带宽设计中的Trunk，多个交换机的端口聚合。

聚合。 ☆带宽设计中的 ，多个交换机的端口聚合 链路备份中的Trunk，多条链路互为热备。

热备。 ☆链路备份中的 ，多条链路互为热备 中的Trunk，VLAN跨交换机时的信号转发 跨交换机时的信号转发 ☆VLAN中的 中的 ， 跨交换机时的信号 中继） （中继）。

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3.1.2 冲突域与广播域 （1）冲突域 ） ? 冲突域指信号产生冲突的最小范围。 冲突域指信号产生冲突的最小范围。 ? 冲突域的大小会影响到网络的性能。 冲突域的大小会影响到网络的性能。 ? 交换机、路由器等设备可以隔离冲突域。 交换机、路由器等设备可以隔离冲突域。 ? 确定性协议（如SDH）或采用轮询协议（如令牌环） 确定性协议（ ）或采用轮询协议（如令牌环） 的网络，不会发生冲突。 的网络，不会发生冲突。

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（2）广播域 ） ? 主机同时向网段中所有主机发送信号。 主机同时向网段中所有主机发送信号。 ? 广播会占用大量网络资源，影响网络带。 广播会占用大量网络资源，影响网络带。 ? 大量无用的广播包会形成广播风暴。 大量无用的广播包会形成广播风暴。 ? 可以用路由器来分割广播域。 可以用路由器来分割广播域。 ? 可采用 可采用VLAN划分缩小广播域的范围。 划分缩小广播域的范围。 划分缩小广播域的范围

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（3）产生广播风暴的原因 ） ? 主机查找服务器 大量主机广播查找服务器地址。 大量主机广播查找服务器地址。 ? 网络环路 ? 网卡故障 ? 网络病毒 ? 黑客软件和视频软件使用

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3.2 网络基本拓扑结构 3.2.1 网络拓扑结构的类型

按照网络信号的传输方式，将网络分为点对点和点对多点网 络。点对多点网络也称为广播式网络。

（1）点对点网络 ） ? 点对点是指物理层的拓扑结构，如路由器、光纤、 点对点是指物理层的拓扑结构 如路由器、光纤、 是指物理层的拓扑结构， DDN专线等都是点对点连接。

专线等都是点对点连接。 专线等都是点对点连接 ? 端到端指跨越多个链路的两个系统之间的链路。 端到端指跨越多个链路的两个系统之间的链路 指跨越多个链路的两个系统之间的链路。 ? 点对点网络：点对点型、环型、网状型等。 点对点网络：点对点型、环型、网状型等。

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（2）广播式网络 ） ? 广播式网络采用 广播式网络采用CSMA/CD原理工作。 原理工作。

原理工作 ? 广播式网络仅有一条信道，网络上所有节点共享这 广播式网络仅有一条信道，

个信道。 个信道。 ? 广播式网络：星型网、总线网、蜂窝网等。 广播式网络：星型网、总线网、蜂窝网等。

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广播方式：单播、多播和组播。 广播方式：单播、多播和组播。

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表3-2 各种拓扑结构的分类与工作方式 网 络 类 型 点对点 拓扑结构 类型 点对点型 环 型 网 状 型 总 线 型 广播 星 型 蜂 窝 型 主 要 应 用 MAN、WAN 、 MAN、WAN 、

MAN、WAN 、 LAN LAN WLAN 工 作 机 制 PPP SDH、DWDM 、 多种方式 CSMA/CD CSMA/CD CSMA/CA

相 关 标 准 RFC1134 ITU-T G.803 多种标准 IEEE 802.3 IEEE 802.3 IEEE 802.11

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3.2.2 点对点型拓扑结构 ? 用于局域网互联，或城域网和广域网的互联。 用于局域网互联，或城域网和广域网的互联。 ? 点对点通信协议：PPP、PPPoE等。 点对点通信协议： 、

等

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线型网： 线型网： 点对点串联而成，在结构上与总线网相同。 点对点串联而成，在结构上与总线网相同。 ? 线型网与总线网的区别： 线型网与总线网的区别： 总线网采用广播方式进行信号传输 线型网采用点对点方式进行信号传输 ? 支持线型的网络：SDH、DWDM、ATM等。 支持线型的网络： 、 、 等 ? 点对点可看作是线型网的一种特殊情况。 点对点可看作是线型网的一种特殊情况。

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点对点结构优点： 点对点结构优点： ☆设备无关性 每个连接都是独立的，能使用任何合适的硬件。 每个连接都是独立的，能使用任何合适的硬件。 ☆独立性 两个节点之间能选择相互接受的通信方式。 两个节点之间能选择相互接受的通信方式。 ☆安全性 只有2个节点使用信道。 只有2个节点使用信道。

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☆非中心化 资源和服务分散在所有节点上，避免了性能瓶颈， 资源和服务分散在所有节点上，避免了性能瓶颈， 增强了扩展性。 增强了扩展性。 ☆负载均衡 没有中心设备，大大减少了信道争用、设备争用。 没有中心设备，大大减少了信道争用、设备争用。

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点对点结构缺点： 点对点结构缺点： ☆连接较多 多个节点通信时， 多个节点通信时，线路数量会随着节点的增长而迅 速增长。 速增长。 ☆时延较长 链路中间节点较多时，会使网络响应时间变长， 链路中间节点较多时，会使网络响应时间变长，加 大传输时延。 大传输时延。

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3.2.3 环型拓扑结构 ? Token Ring（令牌环）：已淘汰。 ）：已淘汰 （令牌环）：已淘汰。 ? FDDI：已淘汰。 ：已淘汰。 ? 环网目前主要用于城域网设计： 环网目前主要用于城域网设计： SDH（同步数字系列） （同步数字系列） DWDM（密集波分复用） （密集波分复用） RPR（弹性分组环路） （弹性分组环路）

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第3章 网络拓扑结构设计

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环型结构是一种点对点链路。 环型结构是一种点对点链路。 ? 在工程设计中，往往在环的两端实现环的封闭。因 在工程设计中，往往在环的两端实现环的封闭。 环网在物理上呈总线形状， 物理上呈总线形状 此，环网在物理上呈总线形状，但逻辑上仍然是环 拓扑结构。 型拓扑结构。

第3章 网络拓扑结构设计

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SDH等环网采用双环或多环结构。 等环网采用双环或多环结构。 等环网采用双环或多环结构 ? SDH环网正常工作时，外环（数据通路）传输数据， 环网正常工作时，外环（数据通路）传输数据， 环网正常工作时 内环（保护通路）作为备用环路。 内环（保护通路）作为备用环路。当环路发生故障 信号会自动从外环切换到内环， 时，信号会自动从外环切换到内环，这种功能称为 自愈” “自愈”。

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环型结构优点： 环型结构优点： 消除了对中心设备的依赖。 ☆消除了对中心设备的依赖。 信号沿环单向传输 时延固定。 单向传输， ☆信号沿环单向传输，时延固定。 ☆所需光缆较少，适宜于长距离传输。 所需光缆较少 适宜于长距离传输。 光缆较少， 各个节点负载均衡 负载均衡。 ☆各个节点负载均衡。 ☆双环或多环网络具有自愈功能。 双环或多环网络具有自愈功能。 自愈功能 路由选择简单，不易发生地址冲突等。 ☆路由选择简单，不易发生地址冲突等。

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环型结构缺点： 环型结构缺点： 不适用于多用户接入的网络。 ☆不适用于多用户接入的网络。 增加节点时，会加大传输时延。 ☆增加节点时，会加大传输时延。 难以进行故障诊断。 ☆难以进行故障诊断。 结构发生变化时，需要重新配置网络。 ☆结构发生变化时，需要重新配置网络。 投资成本较高等。 ☆投资成本较高等。

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3.2.4 网状型拓扑结构 ? 如果网络中节点数为 ， 如果网络中节点数为N， 则连接网络的链路数H可 则连接网络的链路数 可 下式计算。 下式计算。

N ( N ? 1) H= 2

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网状结构优点： 网状结构优点： 信号传输快。 信号传输快。 不需要汇接交换功能，交换开销低。 不需要汇接交换功能，交换开销低。 冗余链路，网络可靠性高。 冗余链路，网络可靠性高。 ? 网状结构缺点： 网状结构缺点： 线路多，建设和维护费用大。 线路多，建设和维护费用大。 通信量不大时，电路利用率很低。 通信量不大时，电路利用率很低。

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3.2.5 总线型拓扑结构 ? N个节点完全互联只需要 条总线传输线路。 个节点完全互联只需要1条总线传输线路 个节点完全互联只需要 条总线传输线路。

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总线结构优点 不需要其他互联设备，组网费用低。 ☆不需要其他互联设备，组网费用低。 扩展网络时，只需要添加一个网络接头。 ☆扩展网络时，只需要添加一个网络接头。 ?

总线结构缺点 所有主机共享同一总线， ☆所有主机共享同一总线，主机增多时会引起网络

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计算机网络拓扑结构设计

计算机网络拓扑结构设计

计算机网络拓扑结构设计

在当今信息时代，计算机网络已经成为了人们生活和工作中不可或缺的一部分。而要建立一个高效稳定的计算机网络，拓扑结构的设计是至关重要的。本文将以第一人称的方式，为您介绍计算机网络拓扑结构设计的相关知识和技巧，助您打造出一款令人惊艳的网络系统。

一、 网状拓扑结构

网状拓扑结构是最早发展起来的一种网络连接方式，其特点是每个节点与其他节点直接相连。这种结构具有高度的冗余性和可靠性，能够保证网络的稳定性和可扩展性。然而，网状拓扑结构在连接方式上存在着一定的复杂性，对网络维护和管理的要求较高。

二、 星型拓扑结构

星型拓扑结构是一种简单而常见的网络连接方式，其特点是所有节点都直接连接到一个中央节点，形成一个星形结构。这种结构具有易于管理和维护的优势，同时也能保证数据传输的可靠性和稳定性。然而，星型拓扑结构也存在单点故障的问题，当中央节点出现问题时，整个网络将无法正常工作。

三、 总线拓扑结构

总线拓扑结构是一种广泛应用于局域网的连接方式，其特点是所有节点都通过一根总线连接起来。这种结构具有简单、经济的特点，适用于小型网络。然而，总线拓扑结构的带宽是共享的，当同时有多个节点进行数据传输时，会出现冲突和拥塞的情况。 四、 环形拓扑结构

环形拓扑结构是一种节点按环状布置的网络连接方式，每个节点只与相邻的节点相连。这种结构具有良好的平衡性和对等性，能够有效减少数据传输的冲突。然而，环形拓扑结构在节点的数量较多时，数据传输的延时也会增加。

五、 树型拓扑结构

树型拓扑结构是一种层次化的网络连接方式，其特点是将网络分为多个层次，每个层次都有一个中心节点。这种结构具有良好的扩展性和冗余性，兼具环状拓扑结构和星型拓扑结构的优点。然而，树型拓扑结构在中心节点出现问题时，整个网络将受到影响。

六、 组合拓扑结构

除了以上常见的拓扑结构外，实际应用中常常会采用组合拓扑结构，将多种拓扑结构相互组合，以满足不同的需求。例如，将星型拓扑结构和总线拓扑结构相结合，可以兼具可靠性和扩展性。

无线网络中的拓扑结构设计

无线网络中的拓扑结构设计

无线网络中的拓扑结构设计

随着无线网络技术的不断发展，无线网络已经成为人们生活和工作中不可或缺的一部分。在无线网络建设中，拓扑结构设计是非常重要的一个环节。一个好的拓扑结构可以有效地提高无线网络的性能和稳定性，从而更好地为用户提供服务。

一、 什么是拓扑结构

拓扑结构是指网络中各个节点之间连接方式的布局。一种拓扑结构可以决定网络包传输的路径和传输的效率，可以影响网络的性能和可靠性。

二、 常见的拓扑结构

1. 星型拓扑结构

星型拓扑结构是指所有节点都与一个中心节点相连的拓扑结构。中心节点可以是交换机、路由器等网络设备。星型拓扑结构的特点是简单、易于维护和管理，但是当中心节点出现故障时，整个网络将会瘫痪。

2. 总线型拓扑结构

总线型拓扑结构是指所有节点都连接在一条总线上的拓扑结构。当节点之间需要通信时，数据会通过总线传输到目标节点。总线型拓扑结构的特点是成本较低，但是一旦总线出现故障，整个网络也会瘫痪。

3. 环型拓扑结构

环型拓扑结构是指所有节点按照环状相连的拓扑结构。节点之间需要通信时，数据会顺时针或逆时针地通过环传输到目标节点。环型拓扑结构的特点是不会瘫痪，但是当节点数量较多时，传输效率会受到影响。

4. 网状型拓扑结构 网状型拓扑结构是指所有节点之间都相互连接的拓扑结构。网状型拓扑结构的特点是灵活性强，故障节点影响较小，但是成本较高，维护和管理难度也较大。

5. 混合型拓扑结构

混合型拓扑结构是指多种拓扑结构的组合。常见的混合型拓扑结构包括星型与环型的组合、网状型与星型的组合等。混合型拓扑结构可以克服单一拓扑结构的缺点，提高网络的可靠性和稳定性。

三、 拓扑结构设计的原则

1. 稳定性原则

拓扑结构设计要保证网络的稳定性。当一个节点出现故障时，网络仍然能够正常运行，不会导致服务中断。

2. 性能原则

拓扑结构设计要保证网络的性能。在网络高负载或高流量的情况下，能够保持传输速度和质量，不会出现拥堵和延迟。

网络拓扑结构的设计方法

网络拓扑结构的设计方法

网络拓扑结构的设计方法

现代社会离不开网络，而网络的基础是拓扑结构。网络的设计不仅关乎网络的性能，还关系到安全和可靠性。所以设计网络的拓扑结构是一项极为重要的工作。在设计网络拓扑结构时，需要考虑网络的规模、传输速率、安全需求、可靠性要求等因素。本文将介绍网络拓扑结构的设计方法。

一、基本原则

设计网络拓扑结构时，需要遵循以下基本原则：

1. 简单性

在设计网络拓扑结构时，需要保证网络结构简单化，避免出现复杂的结构，这有助于提高网络性能和稳定性。

2. 冗余性

在设计网络拓扑结构时，需要考虑到冗余性，避免单点故障，以提高网络的可靠性。

3. 可扩展性

在设计网络拓扑结构时，需要考虑到网络的可扩展性，避免难以升级和扩展等问题，以方便网络的管理和维护。

4. 安全性

在设计网络拓扑结构时，需要考虑到网络的安全性，避免信息泄漏和非法入侵等问题，以保证网络的安全。

5. 成本效益

在设计网络拓扑结构时，需要考虑到成本效益，利用有限的资源构建具有高性能和稳定性的网络，以实现高效的数据传输和资源利用。

二、常见拓扑结构

1. 星形拓扑结构

星形拓扑结构是一种常见的拓扑结构，它将所有的节点都直接连接到中央节点上，形成一个星型网络。这种结构简单，易于管理和维护，同时也具有较好的冗余性和可扩展性，但中央节点容易成为单点故障。

2. 环形拓扑结构

环形拓扑结构是一种比较特殊的拓扑结构，其节点之间通过一个环状链路相连接。这种结构具有较好的容错性和可扩展性，但由于信号需要经过多个节点才能到达目标节点，因此传输速率较慢。

3. 总线拓扑结构

总线拓扑结构是一种将所有节点都连接到一条总线上的结构。这种结构简单，易于管理和维护，但总线故障时会影响整个网络的正常运行。

4. 树形拓扑结构

树形拓扑结构是一种将多个星型网络通过层级结构相连接的结构。这种结构具有较好的冗余性和可扩展性，但由于信号需要经过多层的中转节点，因此传输速率较慢。

计算机网络自顶向下第三章

计算机网络自顶向下第三章

计算机网络自顶向下第三章

自顶向下方法是网络设计的一种基本方法，它采用从应用层往下分层的方法，依次完成网络开发的全过程，所以也被称为演化式网络设计方法。自顶向下方法的第三步是网络层的设计，它包括网络拓扑设计、数据传输协议的选择、网络设备的选定和网关的开发等内容。网络层设计直接影响着网络性能，所以必须认真考虑和细致的完成。

首先，应该根据网络的要求选择合适的网络拓扑设计，拓扑设计是指将网络节点与计算机设备之间的点与点之间的物理连接关系用图形的方式表示出来，这种设计可以一定程度上保障网络的安全性和可靠性。常用的网络拓扑有星形拓扑、总线拓扑、环形拓扑、树型拓扑、网状拓扑、Mesh状拓扑等。

其次，要为网络选定合适的数据传输协议，数据传输协议是指在传输过程中的一系列通信规则，它主要负责数据的正确传输和确保传输质量。常用的数据传输协议包括TCP/IP协议、UDP协议、FTP协议、SMTP协议、HTTP协议等。

第三，要为网络选定合适的网络设备，网络设备是网络中的一个重要组成部分，它可以帮助用户实现网络开发的各种功能。