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  • 共享式以太网拓扑结构
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    2021-07-31 08:37:14

    局域网拓扑结构是指网络中结点的互连构形,是网络的接线图

    大多数局域网使用以下三种基本拓扑之一:1.环形 2.总线形 3.星形

    其他许多的拓扑,例如星形连接环,星形总线,树,或分布式网络,是三种基本拓扑结构的混合组合或者变种。

    (一)环形拓扑:由一些中继器和连接中继器的点到点链路组成一个闭合环。

    每个中继器都与两条链路相连。中继器是一种比较简单的设备,它能够接受从一条链路上传下来的数据,将信号再生放大,并以相同的速度串行地把该数据送到另一条链路上,而不再中继器中缓存。

    这种链路是单向的,也就是说,只能在一个方向上传输数据,而且所有的链路都按照同一个方向传输,这样,数据就在一个方向上围绕着环进行循环。

    由于多个设备共享一个环,因此需要对此进行控制,以便确定每个站在什么时候可以把分组放在环上。这种功能是用分布控制的形式完成的,每个站都有控制发送和接受的访问逻辑。

    环形拓扑的优点:

    1.电缆长度短。

    2.无需接线盒。

    3.可用光纤。

    环形拓扑缺点:

    1.结点故障引起全网故障。

    2.诊断故障困难。

    3.不易重新配置网络。

    4.拓扑结构影响介质访问协议。

    常用环形拓扑的网络有令牌环网,FDDI(光纤分布式数据接口)和CDDI(铜线电缆分布式数据接口)网络。

    (二)总线拓扑总线拓扑结构采用单根传输线作为传输介质,所有站点都通过相应的硬件接口直接连接到传输介质上,或称总线上。任何一个站点发送的信号都可以沿着介质双向传播,而且能被其他所有站接受(广播方式)。

    所有站点共享一条公用的传输链路,所以一次只能有一个设备传输信号,这就需要有一种访问控制策略,来决定下一次那个站可以发送,通常采用分布式控制策略。

    这种拓扑结构减轻了网络的通信处理负担,他仅仅是一个无源的传输介质,而通信处理分布在各站点进行。

    总线拓扑的优点:

    1.电缆长度短,容易布线。

    2.可靠性高。

    3.易于扩充。

    总线拓扑的缺点:1.故障诊断困难。

    2.故障隔离困难。

    3.中继器配置。

    4.站点必须是智能的。

    采用总线拓扑的最常用的网络有10Base2 以太网,10Base5以太网以及ARCnet网。

    (三)星形拓扑

    星形拓扑是由中央结点和通过点到点链路接到中央结点的各站点组成。

    中央结点执行集中式通信控制策略,因此,中央结点相当复杂,而各个站的通信处理负担都很小。一个站要传送数据首先向中央结点发出请求,要求与目的站建立连接,连接建立后,该站才向目的站发送数据。这种拓扑采用集中式通信控制策略,所有的通信均由中央结点控制,中央结点必须建立和维持许多并行数据通路。中央结点的结构非常复杂,而每个站的通信处理负担很小,只需要满足点到点链路简单的通信要求,结构简单。

    采用星形拓扑的交换方式有线路交换和报文交换,尤其以线路交换更为普遍。现有的数据处理和声音通信的信息网大都采用这种拓扑结构。目前流行的PBX(专用交换机)就是星形拓扑的典型实例。一旦建立了通道连接,可以没有延迟地在连通的两个站之间传送数据。

    星形拓扑的优点:1、配置方便

    2.每个连接点只接一个设备

    3.集中控制和故障诊断容易

    4.简单的介质访问协议

    星形拓扑缺点:1.电缆长度长,安装复杂。

    2.扩展困难。

    3.依赖于中央结点。

    常见的物理布局采用星形拓扑的网络有10BaseT以太网,100BaseT以太网,令牌环网,ARCnet网,FDDI网络,CDDI网络,ATM网等。

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  • 共享式与交换式以太网

    千次阅读 2021-12-12 15:14:59
    一、共享式以太网: Hub 与同轴电缆都是典型的共享式以太网所使用的设备,工作在OSI模型的物理层。Hub和同轴电缆所连接的设备位于一个冲突域中,域中的设备共享带宽,设备间利用CSMA/CD机制来检测及避免冲突。当...

            大家好呀,我是请假君,今天又来和大家一起学习数通了,今天要分享的知识是共享式与交换式以太网。

     

            一、共享式以太网:

            Hub 与同轴电缆都是典型的共享式以太网所使用的设备,工作在OSI模型的物理层。Hub和同轴电缆所连接的设备位于一个冲突域中,域中的设备共享带宽,设备间利用CSMA/CD机制来检测及避免冲突。当网络中设备数量较少时,冲突较少发生,通信质量可以得到较好地保证;但是当设备数量增加到一定程度时,将导致冲突不断,网络的吞吐量受到严重影响,数据可能频繁地由于冲突而被拒绝发送。

            通过Hub或同轴电缆接入的终端会共享总线的带宽,接入的终端数量越多,每个终端获得的网络带宽越少;并且一个终端发出的报文(无论是单播、组播、广播),其余终端都可以收到。

            交换式以太网的出现有效地解决了这个问题,它大大减小了冲突域的范围。

            二、交换式以太网:

             网桥(Bridge)是一种工作在数据链路层的设备,早期被用在网络中连接各个终端主机。对于终端主机来说,网桥好像是透明的,不需要由于网桥的存在而增加或改变配置,所以又称为透明网桥。网桥遵循的协议是IEEE 802.1D,又称为透明桥接协议。

            目前在交换式以太网中经常使用的网络设备是二层交换机。二层交换机和网桥的工作原理相同,都是按照IEEE 802.1D标准设计的局域网连接设备。他们的区别在于交换机比网桥的端口更多、转发能力更强、特性更加丰富。

            二层交换机的端口在检测到网络中的比特流后,它会首先把比特流还原成数据链路层的数据帧,再对数据帧进行相应的操作。同样,二层交换机端口在发送数据时,会把数据帧转成比特流,再从端口发送出去。二层交换机也采用CSMA/CD机制来检测及避免冲突,但与Hub所不同的是,二层交换机各个端口会独立地进行冲突检测,发送和接受数据,互不干扰。所以,二层交换机中各个端口属于不同的冲突域,端口之间不会有竞争带宽的冲突发生。

            由于二层交换机的端口处于不同的冲突域中,终端主机可以独占端口的带宽,所以交换式以太网的交换效率大大高于共享式以太网。

             好的,那么今天的分享就到这里,有疑问的欢迎来评论区讨论,我们下次再见。 

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  • 共享式以太网和交换式以太网的区别

    万次阅读 多人点赞 2019-06-12 07:39:23
    集线器在OSI模型中属于物理层,但由于集线器属于共享型设备,使得它在网络中的效率十分低下,非常容易产生广播风暴,因此在中大型的网络中通常看不到集线器的身影。而交换机则属于数据链路层,是一种基于MAC地址的、...

    集线器在OSI模型中属于物理层,但由于集线器属于共享型设备,使得它在网络中的效率十分低下,非常容易产生广播风暴,因此在中大型的网络中通常看不到集线器的身影。而交换机则属于数据链路层,是一种基于MAC地址的、能够完成数据封装转发的网络设备。交换机可以学习”MAC地址,并将其存放在内部的地址表中,通过在数据帧的始发者和接收者之间建立临时的交换路径,交换机可以将数据帧由源主机发往目的主机。在局域网中大量地使用了集线器和交换机作为联网中继设备,其中使用集线器进行连接的局域网称为共享式局域网,而使用交换机进行连接的局域网则称为交换式局域网

    除了使用不同的联网中继设备外,共享式以太网和交换式以太网还有什么区别呢?

    大家都知道,以太网采用CSMA/CD(载波监听多路访问/冲突检测)的工作方式,因此对于发送端来说,它每发送一个数据信息,都需要先对网络进行监听,当它检测到网络空闲,便立即发送数据,否则继续检测,直到网络空闲时再行发送;而对于接收端来说,对接收到的信号首先需要进行确认,如果是发给自己的就接收,否则不予理睬。

    在介绍共享式以太网与交换式以太网的区别之前,我们先来谈谈网络中的共享和交换这两个概念。在此,我们打个比方,同样是10个车道的马路,如果没有给道路标清行车路线,那么车辆就只能在无序的状态下抢道或占道通行,容易发生交通堵塞甚至和反向行驶的车辆对撞,使得通行能力较低。为了避免上述情况的发生,工作人员在道路上划分了行车线,以保证车辆各行其道、互不干扰。共享式以太网就相当于前面所讲的无序状态,当数据和用户数量超出一定的限量时,就会造成碰撞冲突,使网络性能降低。而交换式以太网则避免了共享式网络的不足,交换机根据所传递信息包的目的地址,将每一个信息包独立地从源端口送至目的端口,避免了与其它端口发生碰撞,提高了网络的实际吞吐量。

     

    共享式以太网

    共享式以太网的典型代表是使用10Base2/10Base5的总线型网络和以集线器为核心的星型网络。在使用集线器的以太网中,集线器将很多以太网设备集中到一台中心设备上,这些设备都连接到集线器中的同一物理总线结构中,因此实际上以集线器为核心的以太网与总线型以太网并无本质区别。

    共享式以太网中所有节点都处于同一冲突域中,不管一个帧从哪里来或到哪里去,所有的节点都能接收到这个数据帧。随着节点的增加,大量的冲突将导致网络性能急剧下降。而集线器在某一时刻只能传输一个数据帧,这就意味着集线器的所有接口都要共享同一带宽。

    共享式以太网存在的主要问题是所有用户共享带宽,每个用户的实际可用带宽随网络用户数的增加而递减。这是因为当信息繁忙时,多个用户都可能同时争用一个信道,而一个信道在某一时刻只能被一个用户占用,因此会出现大量用户经常处于监测等待状态,使得信号在传送时发生抖动、停滞或失真,进而严重影响了网络的性能。

     

    交换式以太网

    交换式以太网是以交换式集线器或者交换机为中心构建的星形拓扑结构网络。在交换式以太网中,交换机根据接收到的数据帧中的MAC地址决定数据帧应发往交换机的哪个端口。因为端口间的帧传输彼此屏蔽,因此节点就不必担心自己发送的数据帧在通过交换机时是否会与其他节点发送的帧发生冲突。

    在交换式以太网中,交换机为每个用户提供专用的信息通道,除非两个源端口企图将信息同时发往同一目的端口,否则各个源端口与各自的目的端口之间可同时进行通信而不发生冲突。交换机只是在工作方式上与集线器不同,其它的连接方式、速度选择等则与集线器基本相同。

     

    使用交换式以太网替代共享式以太网的原因

    1. 减少冲突:交换机将冲突隔绝在每一个端口(即每个端口都是一个冲突域),避免了冲突的扩散。
    2. 提升带宽:接入交换机的每个节点都可以使用全部的带宽,而不是各个节点共享带宽。

     

    使用交换式以太网替换共享式以太网的优点

    使用交换式以太网替换共享式以太网不需要改变原有网络的其它硬件,包括电缆和用户网卡,仅需要用交换式集线器或交换机替换传统的集线器,因此可以节省用户网络升级的费用。

     

    源自:https://wenku.baidu.com/view/68193762900ef12d2af90242a8956bec0875a569

               https://blog.csdn.net/sailor_8318/article/details/3907345

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    1、网络拓扑结构总汇星型结构星型拓扑结构是用一个节点作为中心节点,其他节点直接与中心节点相连构成的网络。中心节点可以是文件服务器,也可以是连接设备。常见的中心节点为集线器。星型拓扑结构的网络属于集中控制型网络,整个网络由中心节点执行集中式通行控制管理,各节点间的通信都要通过中心节点。每一个要发送数据的节点都将要发送的数据发送中心节点,再由中心节点负责将数据送到目地节点。因此,中心节点相当复杂,而各个节点的通信处理负担都很小,只需要满足链路的简单通信要求。优点:(1)控制简单。任何一站点只和中央节点相连接,因而介质访问控制方法简单,致使访问协议也十分简单。易于网络监控和管理。(2)故障诊断和隔离容易。

    2、。中央节点对连接线路可以逐一隔离进行故障检测和定位,单个连接点的故障只影响一个设备,不会影响全网。(3)方便服务。中央节点可以方便地对各个站点提供服务和网络重新配置。缺点:(1)需要耗费大量的电缆,安装、维护的工作量也骤增。(2)中央节点负担重,形成“瓶颈”,一旦发生故障,则全网受影响。(3)各站点的分布处理能力较低。总的来说星型拓扑结构相对简单,便于管理,建网容易,是目前局域网普采用的一种拓扑结构。采用星型拓扑结构的局域网,一般使用双绞线或光纤作为传输介质,符合综合布线标准,能够满足多种宽带需求。尽管物理星型拓扑的实施费用高于物理总线拓扑,然而星型拓扑的优势却使其物超所值。每台设备通过各自的。

    3、线缆连接到中心设备,因此某根电缆出现问题时只会影响到那一台设备,而网络的其他组件依然可正常运行。这个优点极其重要,这也正是所有新设计的以太网都采用的物理星型拓扑的原因所在。扩展星型拓扑:如果星型网络扩展到包含与主网络设备相连的其它网络设备,这种拓扑就称为扩展星型拓扑。纯扩展星型拓扑的问题是:如果中心点出现故障,网络的大部分组件就会被断开。环型结构环型结构由网络中若干节点通过点到点的链路首尾相连形成一个闭合的环,这种结构使公共传输电缆组成环型连接,数据在环路中沿着一个方向在各个节点间传输,信息从一个节点传到另一个节点。 这种结构的网络形式主要应用于令牌网中,在这种网络结构中各设备是直接通过电缆来。

    4、串接的,最后形成一个闭环,整个网络发送的信息就是在这个环中传递,通常把这类网络称之为令牌环网。实际上大多数情况下这种拓扑结构的网络不会是所有计算机真的要连接成物理上的环型,一般情况下,环的两端是通过一个阻抗匹配器来实现环的封闭的,因为在实际组网过程中因地理位置的限制不方便真的做到环的两端物理连接。这种拓扑结构的网络主要有如下几个特点:(1)这种网络结构一般仅适用于IEEE 802.5的令牌网(Token ring network),在这种网络中,令牌是在环型连接中依次传递。所用的传输介质一般是同轴电缆。(2)这种网络实现也非常简单,投资最小。可以从其网络结构示意图中看出,组成这个网络除了各工作。

    5、站就是传输介质-同轴电缆,以及一些连接器材,没有价格昂贵的节点集中设备,如集线器和交换机。但也正因为这样,所以这种网络所能实现的功能最为简单,仅能当作一般的文件服务模式;(3)传输速度较快:在令牌网中允许有16Mbps的传输速度,它比普通的10Mbps以太网要快许多。当然随着以太网的广泛应用和以太网技术的发展,以太网的速度也得到了极大提高,目前普遍都能提供100Mbps的网速,远比16Mbps要高。(4)维护困难:从其网络结构可以看到,整个网络各节点间是直接串联,这样任何一个节点出了故障都会造成整个网络的中断、瘫痪,维护起来非常不便。另一方面因为同轴电缆所采用的是插针式的接触方式,所以非常容易。

    6、造成接触不良,网络中断,而且这样查找起来非常困难,这一点相信维护过这种网络的人都会深有体会。(5)扩展性能差:也是因为它的环型结构,决定了它的扩展性能远不如星型结构的好,如果要新添加或移动节点,就必须中断整个网络,在环的两端作好连接器才能连接。环型结构具有如下特点: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,故简化了路径选择的控制;环路上各节点都是自举控制,故控制软件简单;由于信息源在环路中是串行地穿过各个节点,当环中节点过多时,势必影响信息传输速率,使网络的响应时间延长;环路是封闭的,不便于扩充;可靠性低,一个节点故障,将会造成全网瘫痪;维护难,对分支节点故障定位较难。 总线型结。

    7、构 这种网络拓扑结构中所有设备都直接与总线相连,它所采用的介质一般也是同轴电缆(包括粗缆和细缆),不过现在也有采用光缆作为总线型传输介质的,如后面我们将要讲的ATM网、Cable Modem所采用的网络等都属于总线型网络结构。总线结构是指各工作站和服务器均挂在一条总线上,各工作站地位平等,无中心节点控制,公用总线上的信息多以基带形式串行传递,其传递方向总是从发送信息的节点开始向两端扩散,如同广播电台发射的信息一样,因此又称广播式计算机网络。各节点在接受信息时都进行地址检查,看是否与自己的工作站地址相符,相符则接收网上的信息。总线型结构的网络特点如下:结构简单,可扩充性好。当需要增加节点时,只需。

    8、要在总线上增加一个分支接口便可与分支节点相连,当总线负载不允许时还可以扩充总线;使用的电缆少,且安装容易;使用的设备相对简单,可靠性高;维护难,分支节点故障查找难。这种结构具有以下几个方面的特点:(1)组网费用低:从示意图可以这样的结构根本不需要另外的互联设备,是直接通过一条总线进行连接,所以组网费用较低;(2)这种网络因为各节点是共用总线带宽的,所以在传输速度上会随着接入网络的用户的增多而下降;(3)网络用户扩展较灵活:需要扩展用户时只需要添加一个接线器即可,但所能连接的用户数量有限;(4)维护较容易:单个节点失效不影响整个网络的正常通信。但是如果总线一断,则整个网络或者相应主干网段就断了。。

    9、(5)这种网络拓扑结构的缺点是一次仅能一个端用户发送数据,其它端用户必须等待到获得发送权。在EAI中和星型结构相对混合性拓扑结构分布式结构 分布式结构的网络是将分布在不同地点的计算机通过线路互连起来的一种网络形式,分布式结构的网络具有如下特点:由于采用分散控制,即使整个网络中的某个局部出现故障,也不会影响全网的操作,因而具有很高的可靠性;网中的路径选择最短路径算法,故网上延迟时间少,传输速率高,但控制复杂;各个节点间均可以直接建立数据链路,信息流程最短;便于全网范围内的资源共享。缺点为连接线路用电缆长,造价高;网络管理软件复杂;报文分组交换、路径选择、流向控制复杂;在一般局域网中不采用这种结构。

    10、。 树型结构 树型结构是分级的集中控制式网络,与星型相比,它的通信线路总长度短,成本较低,节点易于扩充,寻找路径比较方便,但除了叶节点及其相连的线路外,任一节点或其相连的线路故障都会使系统受到影响。 1. 优点易于扩充。树形结构可以延伸出很多分支和子分支,这些新节点和新分支都能容易地加入网内。故障隔离较容易。如果某一分支的节点或线路发生故障,很容易将故障分支与整个系统隔离开来。2. 缺点各个节点对根节点的依赖性太大。如果根发生故障,则全网不能正常工作。网状拓扑结构 在网状拓扑结构中,网络的每台设备之间均有点到点的链路连接,这种连接不经济,只有每个站点都要频繁发送信息时才使用这种方法。它的安装也复杂,但系统可靠性高,容错能力强。有时也称为分布式结构。网状拓扑的优点:(1) 网络可靠性高,一般通信子网中任意两个节点交换机之间,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径把信息送至节点交换机。(2) 网络可组建成各种形状,采用多种通信信道,多种传输速率。(3) 网内节点共享资源容易。(4) 可改善线路的信息流量分配。(5) 可选择最佳路径,传输延迟小。网状拓扑的缺点:(1) 控制复杂,软件复杂。(2) 线路费用高,不易扩充。网状拓扑结构一般用于Internet骨干网上,使用路由算法来计算发送数据的最佳路径。网络拓扑结构总表8欢迎下载。

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