1.3.1 按网络拓扑结构分类

拓扑结构一般是指点和线的几何排列或组成的几何图形。计算机网络的拓扑结构是指一个网络的通信链路和结点的几何排列或物理布局图形。链路是网络中相邻两个结点之间的物理通路,结点指计算机和有关的网络设备,甚至指一个网络。按拓扑结构,计算机网络可分为以下五类。

1.星形网络

星形网络是由中央结点为中心与各结点连接组成的,多结点与中央结点通过点到点的方式连接。拓扑结构如图1.8(a)所示,中央结点执行集中式控制策略,因此中央结点相当复杂,负担比其他各结点重的多。

图1.8 星形和树形网络拓扑

(a)星形网络(b)树形网络

星形网络的特点是:网络结构简单,便于管理;控制简单,建网容易;网络延迟时间较短,误码率较低;网络共享能力较差;通信线路利用率不高;中央结点负荷太重。

2.树形网络

在实际建造一个大型网络时,往往是采用多级星形网络,将多级星形网络按层次方式排列即形成树形网络,其拓扑结构如图1.8(b)所示。我国电话网络即采用树形结构,其由五级星形网络构成。著名的因特网(Internet)从整体上看也是采用树型结构的。图1.9给出了某大学校园网结构示意图,其为典型的树型网络。

图1.9某大学校园网结构示意图

树形网络的主要特点是结构比较简单,成本低。在网络中,任意两个结点之间不产生回路,每个链路都支持双向传输。网络中结点扩充方便灵活,寻找链路路经比较方便。但在这种网络系统中,除叶结点及其相连的链路外,任何一个结点或链路产生的故障都会影响整个网络。

3.总线形网络

由一条高速公用总线连接若干个结点所形成的网络即为总线形网络,拓扑结构如图1.10(a)所示。

图1.10 总线形和环形网络拓扑

(a)总线形网络(b)环形网络

总线形网络的特点主要是结构简单灵活,便于扩充,是一种很容易建造的网络。由于多个结点共用一条传输信道,故信道利用率高,但容易产生访问冲突;传输速率高,可达1～100Mbps;但总线形网常因一个结点出现故障(如结头接触不良等)而导致整个网络不通,因此可靠性不高。

4.环形网络

环形网中各结点通过环路接口连在一条首尾相连的闭合环形通信线路中,拓扑结构如图1.10(b)所示,环上任何结点均可请求发送信息。

环形网络的主要特点是信息在网络中沿固定方向流动,两个结点间仅有唯一的通路,大大简化了路径选择的控制;某个结点发生故障时,可以自动旁路,可靠性较高;由于信息是串行穿过多个结点环路接口,当结点过多时,使网络响应时间变长。但当网络确定时,其延时固定,实时性强。

环形网也是微机局域网常用的拓扑结构之一,如企业实施信息处理系统和工厂自动系统,以及某些校园网的主干网常采用环网,如图1.11是某大学学校网的主干网,其三个校区通过路由器以环形网的形式连接起来。

图1.11某大学主干网

5.网状形网络

网状形网络如图1.12所示。其为分组交换网示意图。图种虚线以内部分为通信子网,每个结点上的计算机称为结点交换机。图中虚线以外的计算机(Host)和终端设备统称为数据处理子网或资源子网。

图1.12 网状形网络拓扑结构

网状形网是广域网中最常采用的一种网络形式,是典型的点到点结构。网状形网的主要特点是,网络可靠性高,一般通信子网任意两个结点交换机之间,存在着两条或两条以上的通信路径。这样,当一条路径发生故障时,还可以通过另一条路经把信息送到结点交换机。另外,可扩充性好,该网络无论是增加新功能,还是要将另一台新的计算机入网,以形成更大或更新的网络时,都比较方便;网络可建成各种形状,采用多种通信信道,多种传输速率。

以上介绍了五种基本的网络拓扑结构,事实上以次为基础,还可构造一些复合型的网络拓扑结构。例如,中国教育科研计算机网络(CERNET)可认为是网状形网、树形网和星形网的复合,如图1.13所示。其主干网为网状形结构,连接的每一所大学大多是树形结构或环形结构。

图1.13中国教育科研计算机网络拓扑图

1.3.2 按网络控制方式分类

1. 集中式计算机网络

这种网络的处理和控制功能都高度集中在一个或少数几个结点上,所有的信息流都必须经过这些结点之一。因此,这些结点是网络的处理和控制中心,其余的大多数结点则只有较 少的处理和控制功能。星形网络和树形网络都是典型的集中式网络。u盘装系统盘集中式网络的主要优点是实现简单,其网络操作系统很容易从传统的分时操作系统经适当扩充改造而成,故早期的计算机网络都属于集中式计算积网络,目前仍广泛采用。缺点是实时性差,可靠性低,缺乏较好的可扩 充性和灵活性。

2. 分布式计算机网络

在这种网络中,不存在一个处理和控制中心,网络中任一结点都至少和另外两个结点相连接,信息从一个结点到达另一结点时,可能有多条路径。同时,网络中各个结点均以平等 地位相互协调工作和交换信息,并可共同完成一个大型任务。分组交换网、网状形网络属于分布式网络。这种网络具有信息处理的分布性、可靠性、可扩充性及灵活性等一系列优点。因此,它是网络发展的方向。

1.3.3 按网络作用范围分类

1.局域网

局域网(LAN,Local Area Network)分布距离短,是最常见的计算机网络。由于局域网分布范围极小,一方面容易管理与配置,另一方面容易构成简洁规整的拓扑结构,加上速度快,延迟小的特点,使之得到广泛的应用,成为了实现有限区域内信息交换与共享的有效途径。局域网的应用如教学科研单位的内部LAN、办公自动化OA网、校园网等。

2.广域网

广域网(WAN,Wide Area Network)有时又称远程网,其分布距离远,网络本身不具备规则的拓扑结构。由于速度慢,延迟大,入网站点无法参与网络管理,所以,它要包含复杂的互连设备,如交换机、路有器等,由它们负责重要的管理工作,而入网站点只管收发数据。

由上可见,广域网与局域网除在分布范围上的区别外,局域网不具有像路由器那样的专用设备,不存在路由选择问题;局域网有规则的拓扑结构,广域网则没有;局域网通常采用广播传输方式,而广域网则采用点到点传输方式。

中国公用分组交换网(CHINAPAC),中国公用数字数据网(CHINADDN),国家公用信息通信网,又名金桥网(CHINAGBN),中国教育科研计算机网(CERNET)以及覆盖全球的Internet均是广域网。

3.城域网

城域网规模局限在一座城市的范围内,10～10Okm的区域。辐射的地理范围从几十公里至数百公里,城域网基本上是局域网的延伸,像是一个大型的局域网,通常使用与局域网相似的技术,但是在传输介质和布线结构方面牵涉范围较广。例如,政府城市范围、大型企业、机关、公司以及社会服务部门的计算机联网需求,实现大量用户的多媒体信息。

1.3.4 按通信传输方式分类

1.点到点传播型网

网络中的每两台主机、两台结点交换机之间或主机与结点交换机之间都存在一条物理信道,机器(包括主机和结点交换机)沿某信道发送的数据确定无疑的只有信道另一端的唯一一台机器能收到。在这种点到点的拓扑结构中,没有信道竞争,几乎不存在访问控制问题。绝大多数广域网都采用点到点的拓扑结构,网状形网络是典型的点到点拓扑。此外,星形结构、树形结构,某些环网,尤其是广域环网,也是点到点的。

2.广播型网

在广播型拓扑结构中,所有主机共享一条信道,某主机发出的数据,其他主机都能收到。在广播信道中,由于信道共享而引起信道访问冲突,因此信道访问控制是要解决的关键问题。广播型结构主要用于局域网,不同的局域网技术可以说是不同的信道访问控制技术。广播形网的典型代表是总线网、局域环网、微波、卫星通信网也是广播型网。局域网线路短,传输延耻笑,信道访问控制相对容易,因此宁愿以额外的控制开销换取信道利用率,从而降低整个网络成本。

1.3.5 按网络配置分类

网络中的服务器是指向其他计算机提供服务的计算机,工作站是接收服务器提供服务的计算机。

1.同类网

如果在网络系统中,每台机器即是服务器,又是工作站,那这个网络系统就是同类网,也称对等网络(Peer-to-peer Network)。在同类网中,每台机器都可以共享其他任何机器的资源。从这个角度讲,对等网络有它独特的优点,但是这种灵活性是有代价的,同类网不能完成大量的高交易处理工作。在其文件管理、存储器管理和多任务处理方面有着固有的弱点。它的初建简单、费用低,并有足够的能力满足许多机构的需求,而且它可以随着机构需求的增长,扩展对等网络系统,必要时加入专用服务器。

2.单服务器网

单服务器网指只怎样用u盘装xp系统有一台机器作为整个网的服务器,其他机器全部都是工作站。在这种网络中,每个工作站在网中的地位是一样的,并都可以通过服务器享用全网的资源。这是最简单、最常用的网。

3.混合网

如果网络中的服务器不只一个,同时又不是每个工作站都可以当作服务器来使用,那么这个网就是混合网。混合网与单服务器网的差别在于网中不仅仅是只有一个服务器,混合网与同类网的差别在于每个工作站不能既是服务器有是工作站。

由于混合网中服务器不只一个,因此它避免了在单服务器网上工作的各工作站完全依赖与一个服务器。当服务器发生故障时,全网都处于瘫痪状态。所以,对于一些大型的、信息处理工作繁忙的、重要的网络系统,最好采用混合网系统。

1.3.6 按使用范围分类

1.公用网

又称公众网。我国的公用网一般由政府电信部门组建、管理和控制。网络内的传输和交换装置可提供或租赁给任何部门或单位以及公众使用。如我国的分组交换公用数据网(CHINAPAC)、公用数字数据网(CHINADDN)等。

2.专用网

专用网是由某个部门或企事业单位自行组建,不允许其它部门或单位使用。如我国的金融信息网、邮政绿网等。专用网也可以租用电信部门的传输线路。专用网络根据网络环境又可细分为部门网络、企业网络和校园网络三种。

(1)部门网络(Department Network)。部门网络又称为工作组级网络,它是局限于一个部门的局域网,一般供一个分公司、处(科)或课题组使用。这种网络通常有30个以下的工作站点、一到二个服务器和共享打印机组成。部门网络规模小且技术成熟,管理简单。在大型企业和校园中,通常包含多个部门网络,并通过网桥和路由器互联。部门网络和部门网络之间遵循80/20原则:部门网络中的信息业务流局限于部门内部流动的约占80%,而部门之间的业务流约占20%。

(2)企业网络(Enterprise-wide Network)。企业网络通常由两级网络构成,高层为用于互连企业内部各个部门网络的主干网,而低层则是各个部门或分支机构的部门网络。中型企业通常覆盖一幢大楼或一个建筑群,而大型企业往往由分布在不同城市的分公司或分厂组成。所以企业网络不仅规模大还可能具有多种类型的网络,品种繁多的网络硬件设备和网络软件。企业主干网中关键部件多采用容错技术。企业网络还必须配备经验丰富的专职网络管理人员。

(3)校园网络(Campus Network)。校园网络通常也是两级网络型式。它利用主干网络将院系、办公、行政、后勤、图书馆和师生宿舍等多个局域网连接起来。大部分校园网都有一个网络中心负责管理与运行维护。我国绝大部分高等院校都已建成了各自的校园网,通过“校校通”工程的实施,将会促进我国教育科研信息网络(CERNET)的进一步完善。

1.3.7 其他分类方式

除了上述分类方式外,对计算机网络还可以采用以下的分类方式:

(1)按网络传输信息采用的物理信道来分类,可划分为有线网络和无线网络,而且两者还可细分。

(2)按通信速率的不同来分类,可划分为低速网络(数据传输速率在1.5Mbits/s以下网络系统)、中速网络(数据传输速率在50Mbit/s以下的网络系统)、高速网络(数据传输速率在50Mbit/s以上的网络系统)。

(3)按使用范围的大小分类,可分为公用网和专用网。其中专用网络根据网络环境又可细分为部门网络、企业网络、校园网络三种。

(4)按数据交换方式分类,可分为线路交换网络、报文交换网络、分组交换网络。

(5)按传输的信号分类,可分为数字网和模拟网。

(6)按采用的网络操作系统分类,可分为Novell网、Windows NT网、Windows 2000 Server网、Unix网、Linux网等。

提问:我们可以根据哪些特征对计算机网络进行分类?