第三章 计算机网络设备
第二章 计算机网络技术基础
第一节 网络体系结构与网络拓扑
本节要求
? 了解网络体系结构的基本概念 ? 掌握计算机网络拓扑结构的类型
知识精讲
一、 网络体系结构的基本概念
1．网络层次式结构：网络通常按层或级的方式来组织，每一层的目的都是向它的上一层提供服务。 分层的好处：
? 各层之间相互独立。 ? 灵活性好。 ? 容易标准化。
? 各层可以选择最合适的实现技术。
2．网络体系结构：计算机网络的层次及其协议的集合。
3．网络协议：实体通信时所采用的一种语言，是有关信息传输顺序、信息格式和信息内容等的一组约定或规则。 协议的三要素 语义：构成协议的协议元素的含义，协议元素是指控制信息或命令及应答。 语法：指数据或控制信息的数据结构形式或格式。 时序：也称规则，即事件的执行顺序。
4．网络拓扑结构：也称网络结构，是指网络结点和链路的几何位置。结点是指组成网络的网络单元，如：主机、集线器、路由器等，根据功能不同可分为端结点和转接结点，端结点指通信的源或宿结点，又称访问接点，如主机或终端；转接结点指网络通信过程中起控制和转发信息作用的结点，如集线器、交换机等。
5．链路：两个节点之间的线路。 二、常见的网络拓扑结构
网络拓扑结构的选择与传输出介质的选择和介质访问控制方法紧密相关。常见的拓扑结构有： 1.星型
所有的计算机都连接到一个中心节点上,该中心节点一般为主机或集线器。 中心接点负责接收工作站的信息，再转发给相应的工作站，它具有中继和数据处理功能。
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2．环型
由连接成封闭回路的网络节点组成，每一节点与它左右相邻的节点连接并最终形成一个“环状”，信息单向逐点进行传输，各节点入网的计算机通过中继器连接到这个环型线路上，中继器一方面负责与自己所连的工作站交换数据，另一方面将接收到的信号以同样的速度、同样的方向传向一下节点。
在该类型的网络中，用令牌传递方式解决对环路的访问控制，令牌是一种通行证， 它可以是一位或多位二进制数组成的编码，只有获得令牌的站点才能发送数据，因令牌只有一个所以不会发生碰撞。较典型的是IBM的令牌环网。 3．总线型
使用同一媒体或电缆连接所有用户节点的一种方式。总线型拓扑用一条无源通信线路作主干，入网计算机通过相应接口（如T型头）连接到线路上，该主干电缆即被称为总线。
因为所有站点共用一条电缆，所以一次只能有一个设备传输信息，易发生碰撞，为防止信号反射，所有连接到一条通信传输线路上的计算机在线路两端必须加装防止信号反射的装置即端接器。常用的如以太网即是采用总线型的网络拓扑结构，为防止发生碰撞，采用IEEE802.3的CSMA/CD进行介质访问控制方法。
表2.1 几种网络结构的比较 网络类特点 优点 缺点 应用场合 型 从结点之间必结构简单 费用高 智能大厦 须经过中心结协议简单 中心结点故障从结点之间星型 点才可进行通易检测和隔离故会造成整个网较少交换数信 络瘫痪 据的网络 障 只有一条信道，费用低 局域网或分一个时刻只能故障检测困难 总线型 易布线 布处理 有一个结点发争用总线 易维护 如以太网 送数据 沿环路单向传结构简单，性能好，可靠性差 局域网如环型 输 适合用光纤连接 重新配置较难 FDDI 星型的扩展，根结点和子树结性能同星型，费用分层管理的树型 时延大 点均可作为转较星型低 网络 接结点 每个结点至少性能好 结构复杂 网状型 两条链路与其大型广域网 可靠性高 控制繁琐 他结点相连 以上三种是最基本的网络拓扑结构类型，也是局域网中常用的三种网络拓扑结构，除此之外还有树型、网状型。在实际应用中往往采用它们的某种
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组合。
网络的性能好坏很大一部分因素是由网络的拓扑结构所决定的，选择网络拓扑结构时一般应考虑可靠性、扩充性及费用高低三个主要因素。
例题分析
一、选择题：
1．具有结构简单灵活、成本低、扩充性强、性能好以及可靠性高等特点的网络拓扑结构是 。 A）星型 B）总线型 C）环型 D）以上都不是 答案：B
【解题指导】星型网因所有入网计算机不管其地理位置如何均应与中心节点相连，故成本高；环型网则因所有入网计算机形成了一条闭合的环路，虽然结构简单但不易扩充；总线型所需的电缆长度短，故费用低，因为采用一条主干线作总线，所有连网的计算机仅通过接口就可连入网络而容易扩充。 2．在令牌环网中令牌的作用是 。
A）向网络的其余部分指示一个节点有发送的数据
B）向网络的其余部分指示一个节点忙碌以至不能发送数据 C）向网络的其余部分指示一个广播消息将被发送 D）以上都不是 答案：B
【解题指导】在令牌环网中，令牌是一个通行证或许可证，它仅有忙与空两种状态，当工作站准备发送数据时，先要等待令牌的到来，当检测到一个经过该节点的令牌为“空”时，才可发送信息，同时将令牌的状态置为“忙”。 3．在网络的分类中， 不是按网络介质访问方式划分的是。 A）令牌环网 B）基带网 C）带冲突检测的载波侦听多路访问网 D）以上都不是 答案：B
【解题指导】带冲突检测的载波侦听多路访问网是采用CSMA/CD介质访问方式的总线网，而令牌环网采用的是令牌传递控制法进行介质访问，但基带网是因其数据传输时采用数字信号进行，而不是从对介质的访问控制方法角度来划分的。
4．在局域网中不常用的网络拓扑结构是 。 A）总线型 B）环型 C）星型 D）网状型 答案： D
【解题指导】局域网中最常用的三种基本结构是总线型、环型和星型，而网状型由于其结构及控制都比较复杂，所以一般用在大型的广域网中。 5． 拓扑结构比较适合对数据或用户进行分层管理的网络。 A)环型 B)树型 C)总线型 D)网状型
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答案：B
【解题指导】树型结构是星型的扩展，在此结构中根结点和子树的根结点均可作为转发节点对各叶节点进行通信控制，较适合分层管理的网络。 6．下面关于OSI参考模型描述错误的是：＿＿＿＿＿
Ａ）为防止一个区域的网络变化影响到另一个区域的网络 Ｂ）分层增加了网络的复杂性 Ｃ）为使专业的开发成为可能 Ｄ）分层网络模型标准化了接口 答案：B
【解题指导】OSI提出了一个对网络进行分层的概念，其目的是各层之间相互独立、灵活性好、把整个系统分解为若干个范围较小的部分便于实现、有助于标准化，最终使网络变得简单。 判断题
1．总线型网的一个突出优点是数据端用户入网方便。 答案：对
【解题指导】总线型网络用一条无源通信线路作主干即总线，所有要入网的计算机通过相应接口（如T型头）连接到总线上即可实现与网络的连接，易扩充是总线型网络的一大优点。
2．令牌环网和以太网都会发生争用信道及发生碰撞的问题。
答案：错
【解题指导】以太网为总线型网络，由于采用一条通信线路因此一个时刻只能有一个设备发送信息，因此会发生争用总线问题，而且总线型网采用广播式发送，故会发生碰撞，而环型网所有节点连成闭合的环路，虽然会出现争用信道但由于使用令牌而不会发生碰撞。
复习巩固
一、 填空题： 1．从拓扑结构看，计算机网络是由＿＿＿＿ 和连接这些网络结点的 ＿＿＿＿ 构成。
2．选择网络拓扑结构的原则有＿＿＿＿、＿＿＿＿和＿＿＿＿。
3．通信协议包括了对通信过程的说明，规定了应当发出哪些控制信息、完成哪些动作以及做出哪些应答，并对发布请求、执行动作以及返回应答予以解释。这些说明构成了协议的____________。
4．网络结点和链路的几何位置就是 。
5．网络的体系结构是指计算机网络的 及 的集合。 6．网络协议是实体通信时所采用的语言，它是有关信息传输顺序、 和 等的一组约定或规则。
7．三种最基本的网络拓扑结构为 、 和 ，但
