1.1.2 网络拓扑

一个大城市的道路规划，如果只有一辆车在行驶，不管道路如何分布，哪些是单行道，交通信号如何布局，信号间如何同步协调，都没有什么大的问题。但如果是在早上的交通高峰期，不好的规划将导致严重的阻塞。

承载网络也是同样的道理，采用适当的网络连接设计，保证多用户间的数据传输没有延迟或是延迟很少。

我们将各种网络连接策略称为网络拓扑结构（Network Topology）。在做网络设计时，拓扑的设计是一个非常重要的环节。拓扑的优劣取决于设备的类型和用户的需求，一种在某种环境中表现很好的拓扑结构照搬到另一环境中，也许会导致效率降低。

1.1.2.1 星型拓扑

星型拓扑（见图 1-3）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。外围节点彼此之间无连接，相互通信需要经过中心节点的转发，中心节点执行集中的通信控制策略。星型拓扑在企业网、运营商网中被广泛采用。

星型拓扑的优势如下。

（1）安装容易，结构简单，费用低。

（2）控制简单。任何一个站点只和中央节点相连接，因而介质访问控制简单，易于网络监控和管理。

（3）故障诊断和隔离容易。中央节点对连接线路可以逐一隔离进行故障检查和定位，单个连接点的故障只影响一个设备，不会影响全网。

星型拓扑的缺点如下。

（1）中央节点负担重，成为瓶颈，一旦发生故障，全网皆受影响。

（2）为了解决这一问题，有的网络会采用双星型拓扑，如图1-3b所示，网络中设置两个中心节点。

1.1.2.2 环型拓扑

环型拓扑结构则是将网络节点连接成闭合结构。在环型拓扑结构中，信号顺着一个方向从一台设备传到另一台设备，信息在每台设备上的延时时间是固定的。当环中某个设备或链路出现故障，信号可以顺着另一个方向传送。为了提高通信效率和可靠性，常采用双环结构（见图 1-4），即在原有的单环上再加一个环，一个作为数据传输通道，一个作为保护通道，互为备份。

环型拓扑的优势如下。

（1）信号沿环单向传输，时延固定，适用于实时性要求高的业务。

（2）所需光缆较少，适于长距离传输。

（3）能有效保障业务不间断传输，可靠性高。

环型拓扑的缺点如下。

在环上增加节点会导致运行的业务延时或中断，灵活性不够高。

1.1.2.3 网状拓扑

网状网络（见图 1-5）通常利用冗余的设备和线路来提高网络的可靠性，因此，结点设备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。

网状拓扑结构的极端是全网状结构，即任何两个节点间都有直接的连接，这种结构以冗余的链路确保了网络的安全。但这种结构的成本非常高，因此常用的网状结构非全网状的。

由于网络结构复杂，必须采用适当的寻路算法和流量控制方法来管理数据包的走向。

网状拓扑结构主要应用于大型网络的核心骨干连接。

网状拓扑的优势：可靠性非常高。

网状拓扑的缺点如下。

（1）大量的冗余链路和设备会导致高昂的网络建设成本。

（2）网络复杂度很高，维护难度较大。