局域网的拓扑结构有哪些(网络中几种拓扑结构及其特点介绍)

计算机网络的组成元素可以分为两大类：网络节点和通信链路。网络节点又分为端节点和转发节点。端节点指信源和信宿节点，例如用户主机和用户终端；转发节点指网络通信过程中控制和转发信息的节点，例如：交换机、路由器等。通信链路是节点之间的传输信息的通道，传输介质主要有电话线、双绞线、光纤、微波等。网络节点通过通信链路连接成的计算机网络如下图所示。

上图中，虚线框外的部分称为资源子网。资源子网中包括拥有资源的用户主机和请求资源的用户终端，它们都是端节点，一般就是指计算机主机、服务器等。虚线框内的部分叫做通信子网，其任务是在端节点之间传送信息报文，主要由转发节点和通信链路组成。按照APPA网络的术语把转发节点统称为接口信息处理机（Interface Message Processor，IMP），IMP是一种专用于通信的计算机，一般就是交换机、路由器等这些网络设备。当IMP收到一个报文后要根据报文的目标地址决定把该报文提交给与它相连的主机还是转发到下一个IMP，这种通信方式叫做存储-转发通信。

通信子网中转发节点的互连模式就叫做子网的拓扑结构。基本网络拓扑结构主要有以下6种：1、总线型拓扑结构；2、星型拓扑结构；3、环型拓扑结构；4、树型拓扑结构、5、网状型拓扑结构；6、混合型拓扑结构。

总线型网络拓扑结构

总线型结构是将所有入网设备通过相应的硬件接口直接连接到一条公共物理传输线路上，网络中所有的站点共享一条数据通道，所有的数据发往同一条线路。由于各个节点之间通过电缆直接连接，所以总线型拓扑结构中所需要的电缆长度是最小的，但总线只有一定的负载能力，因此总线长度又有一定限制，一条总线只能连接一定数量的节点。总线型拓扑结构图如下:

• 优点：结构简单、布线容易、成本低，易于扩充；多台机器共用一条传输信道，信道利用率较高；某个站点的故障一般不会影响整个网络。

• 缺点：同一时刻只能由两台计算机通信；所有的数据都需经过总线传送，总线成为整个网络的瓶颈；出现故障诊断较为困难；另外，由于信道共享，连接的节点不宜过多，总线自身的故障会导致网络瘫痪。

• 适用场合：局域网，对实时性要求不高的环境。

星型网络拓扑结构

星型结构是一种以中央节点为中心，把若干外围节点连接起来的辐射式互联结构。如网络中以集线器或交换机作为中央结点，其他入网的计算机工作站、服务器等节点都与中央结点直接相连。中心节点采用分时或轮询的方法为入网机器服务，所有的数据必须经过中央节点。星型拓扑结构图如下:

• 优点：结构简单、连接方便、管理和维护都相对容易，扩展性强；一个站点出了问题，不会影响整个网络的运行。

• 缺点：中心结点是全网络的可靠瓶颈，中心结点出现故障会引起整个网络的瘫痪；每台入网机均需物理线路与中心处理机互连，线路利用率低。

• 适用场合：局域网、广域网。

环形网络拓扑结构

入网设备通过转发器接入网络，每个转发器仅与两个相邻的转发器有直接的物理线路。环形网的数据传输具有单向性，一个转发器发出的数据只能被另一个转发器接收并转发。所有的转发器及其物理线路构成了一个环状的网络系统。环形拓扑结构图如下:

• 优点：结构简单，信息流在网中是沿着固定方向流动的，两个节点仅有一条道路，简化了路径选择的控制；实时性较好，信息在网络中传输的最大时间固定。

• 缺点：环路是封闭的，不便于扩充；可靠性低，环网中的每个结点均成为网络可靠性的瓶颈，任意结点出现故障都会造成网络瘫痪；单个环网的节点数有限。

• 适用场合：局域网，实时性要求较高的环境。最著名的环形结构网络是令牌环网（Token Ring）。

树型网络拓扑结构

树形拓扑从总线拓扑演变而来，形状像一棵倒置的树，顶端是树根，树根以下带分支,每个分支还可再带子分支。树型拓扑结构是一种层次结构，结点按层次连结，信息交换主要在上下结点之间进行，相邻结点或同层结点之间一般不进行数据交换。树型拓扑结构图如下:

• 优点：网络中节点扩充方便灵活；管理维护方便，故障隔离较容易。

• 缺点：根节点依赖性大，如发生故障，则全网不能正常工作。

• 适合场景：局域网环境。

网状网络拓扑结构

利用专门负责数据通信和传输的节点机构成的网状网络，入网设备直接接入节点机进行通信。网状网络通常利用冗余的设备和线路来提高网络的可靠性，因此，节点机可以根据当前的网络信息流量有选择地将数据发往不同的线路。网状拓扑结构图如下:

• 优点：网络可靠性高，一般通信子网任意两个节点之间，存在着两条或两条以上的通信路径；可扩充性好。

• 缺点：网络结构复杂，成本高，不易维护。

• 适用场合：主要用于地域范围大、入网主机多的环境，常用于构造广域网络。

混合网络型拓扑结构

混合型网络拓扑结构就是指同时使用上面的5种网络拓扑结构中两种或两种以上的网络拓扑结构。可以对网络的基本拓扑取长补短。