拓撲結構

拓撲結構簡介

　　計算機網絡拓撲結構是指網絡中各個站點相互連接的形式，在局域網中明確一點講就是文件服務器、工作站和電纜等的連接形式?，F在最主要的拓撲結構有總線型拓撲、星形拓撲、環形拓撲、樹形拓撲（由總線型演變而來）以及它們的混合型。顧名思義，總線型其實就是將文件服務器和工作站都連在稱為總線的一條公共電纜上，且總線兩端必須有終結器；星形拓撲則是以一臺設備作為中央連接點，各工作站都與它直接相連形成星型；而環形拓撲就是將所有站點彼此串行連接，像鏈子一樣構成一個環形回路；把這三種最基本的拓撲結構混合起來運用自然就是混合型了！計算機網絡的拓撲結構是引用拓撲學中研究與大小、形狀無關的點、線關系的方法，把網絡中的計算機和通信設備抽象為一個點，把傳輸介質抽象為一條線，由點和線組成的幾何圖形就是計算機網絡的拓撲結構。重要性網絡的拓撲結構反映出網中各實體的結構關系，是建設計算機網絡的第一步，是實現各種網絡協議的基礎，它對網絡的性能，系統的可靠性與通信費用都有重大影響。

拓撲結構百科

　　計算機網絡拓撲結構是指網絡中各個站點相互連接的形式，在局域網中明確一點講就是文件服務器、工作站和電纜等的連接形式?，F在最主要的拓撲結構有總線型拓撲、星形拓撲、環形拓撲、樹形拓撲（由總線型演變而來）以及它們的混合型。顧名思義，總線型其實就是將文件服務器和工作站都連在稱為總線的一條公共電纜上，且總線兩端必須有終結器；星形拓撲則是以一臺設備作為中央連接點，各工作站都與它直接相連形成星型；而環形拓撲就是將所有站點彼此串行連接，像鏈子一樣構成一個環形回路；把這三種最基本的拓撲結構混合起來運用自然就是混合型了！計算機網絡的拓撲結構是引用拓撲學中研究與大小、形狀無關的點、線關系的方法，把網絡中的計算機和通信設備抽象為一個點，把傳輸介質抽象為一條線，由點和線組成的幾何圖形就是計算機網絡的拓撲結構。重要性網絡的拓撲結構反映出網中各實體的結構關系，是建設計算機網絡的第一步，是實現各種網絡協議的基礎，它對網絡的性能，系統的可靠性與通信費用都有重大影響。

　　分類計算機網絡的最主要的拓撲結構有總線型拓撲、環形拓撲、樹形拓撲、星形拓撲、混合型拓撲以及網狀拓撲。其中環形拓撲、星形拓撲、總線型拓撲是三個最基本的拓撲結構。在局域網中，使用最多的是星形結構。網絡的拓撲結構：網絡拓撲結構是指拋開網絡電纜的物理連接來討論網絡系統的連接形式，是指網絡電纜構成的幾何形狀，它能從邏輯上表示出網絡服務器、工作站的網絡配置和互相之間的連接。 它分為邏輯拓撲和物理拓撲結構，這里講物理拓撲結構。

　　含義

　　總線型拓撲總線型拓撲是一種基于多點連接的拓撲結構，　是將網絡中的所有的設備通過相應的硬件接口直接連接在共同的傳輸介質上?？偩€拓撲結構使用一條所有PC都可訪問的公共通道，每臺PC只要連一條線纜即可。在總線型拓撲結構中，所有網上微機都通過相應的硬件接口直接連在總線上， 任何一個結點的信息都可以沿著總線向兩個方向傳輸擴散，并且能被總線中任何一個結點所接收。由于其信息向四周傳播，類似于廣播電臺，故總線型網絡也被稱為廣播式網絡。 總線有一定的負載能力，因此，總線長度有一定限制，一條總線也只能連接一定數量的結點。 最著名的總線拓撲結構是以太網（Ethernet）?？偩€布局的特點：結構簡單靈活，非常便于擴充；可靠性高，網絡響應速度快；設備量少、價格低、安裝使用方便；共享資源能力強，非常便于廣播式工作，即一個結點發送所有結點都可接收。在總線兩端連接的器件稱為端結器（末端阻抗匹配器、或終止器），主要與總線進行阻抗匹配，最大限度地吸收傳送端部的能量，避免信號反射回總線產生不必要的干擾?？偩€型網絡結構是目前使用最廣泛的結構，也是最傳統的一種主流網絡結構，適合于信息管理系統、辦公自動化系統領域的應用。

　　環型拓撲

　　比較圖環形網中各結點通過環路接口連在一條首尾相連的閉合環形通信線路中，就是把每臺PC連接起來，數據沿著環依次通過每臺PC直接到達目的地，環路上任何結點均可以請求發送信息。請求一旦被批準，便可以向環路發送信息。環形網中的數據可以是單向也可是雙向傳輸。信息在每臺設備上的延時時間是固定的。 由于環線公用，一個結點發出的信息必須穿越環中所有的環路接口，信息流中目的地址與環上某結點地址相符時，信息被該結點的環路接口所接收，而后信息繼續流向下一環路接口，一直流回到發送該信息的環路接口結點為止。 特別適合實時控制的局域網系統。 在環行結構中每臺PC都與另兩臺PC相連每臺PC的接口適配器必須接收數據再傳往另一臺。因為兩臺PC之間都有電纜，所以能獲得好的性能。 最著名的環形拓撲結構網絡是令牌環網（Token Ring）。

　　樹形拓撲結構樹形拓撲從總線拓撲演變而來，形狀像一棵倒置的樹，頂端是樹根，樹根以下帶分支，每個分支還可再帶子分支。 它是總線型結構的擴展，它是在總線網上加上分支形成的，其傳輸介質可有多條分支，但不形成閉合回路，樹形網是一種分層網，其結構可以對稱，聯系固定，具有一定容錯能力，一般一個分支和結點的故障不影響另一分支結點的工作，任何一個結點送出的信息都可以傳遍整個傳輸介質，也是廣播式網絡。一般樹形網上的鏈路相對具有一定的專用性，無須對原網做任何改動就可以擴充工作站。 它是一種層次結構，結點按層次連結，信息交換主要在上下結點之間進行，相鄰結點或 同層結點之間一般不進行數據交換。把整個電纜連接成樹型，樹枝分層每個分至點都有一臺計算機，數據依次往下傳優點是布局靈活但是故障檢測較為復雜，PC環不會影響全局。

　　星形拓撲結構星形拓撲結構是一種以中央節點為中心，把若干外圍節點連接起來的輻射式互聯結構，各結點與中央結點通過點與點方式連接，中央結點執行集中式通信控制策略，因此中央結點相當復雜，負擔也重。 這種結構適用于局域網，特別是近年來連接的局域網大都采用這種連接方式。這種連接方式以雙絞線或同軸電纜作連接線路。在中心放一臺中心計算機，每個臂的端點放置一臺PC，所有的數據包及報文通過中心計算機來通信，除了中心機外每臺PC僅有一條連接，這種結構需要大量的電纜，星形拓撲可以看成一層的樹形結構，不需要多層PC的訪問權爭用。星形拓撲結構在網絡布線中較為常見。以星形拓撲結構組網，其中任何兩個站點要進行通信都要經過中央結點控制。中央節點的主要功能有：為需要通信的設備建立物理連接；為兩臺設備通信過程中維持這一通路；在完成通信或不成功時，拆除通道。拓撲示意圖在文件服務器/工作站（File Servers/Workstation）局域網模式中，中心點為文件服務器，存放共享資源。由于這種拓撲結構，中心點與多臺工作站相連，為便于集中連線，目前多采用集線器（HUB）。

　　網狀拓撲網狀拓撲又稱作無規則結構，結點之間的聯結是任意的，沒有規律。就是將多個子網或多個局域網連接起來構成網際拓撲結構。在一個子網中，集線器、中繼器將多個設備連接起來，而橋接器、路由器及網關則將子網連接起來。根據組網硬件不同，主要有三種網際拓撲。（1）網狀網：在一個大的區域內，用無線電通信連路連接一個大型網絡時，網狀網是最好的拓撲結構。通過路由器與路由器相連，可讓網絡選擇一條最快的路徑傳送數據。（2）主干網：拓撲比較圖通過橋接器與路由器把不同的子網或LAN連接起來形成單個總線或環型拓撲結構，這種網通常采用光纖做主干線。（3）星狀相連網：利用一些叫做超級集線器的設備將網絡連接起來，由于星型結構的特點，網絡中任一處的故障都可容易查找并修復。應該指出，在實際組網中，為了符合不同的要求，拓撲結構不一定是單一的，往往都是幾種結構的混用。

　　混合型拓撲結構混合型拓撲結構就是兩種或兩種以上的拓撲結構同時使用。

　　蜂窩拓撲結構蜂窩拓撲結構是無線局域網中常用的結構。

　　衛星通信拓撲結構

　　拓撲結構特征綜合以上所述，可總結出以下計算機網絡拓撲結構特點。（1）總線型拓撲結構是將網絡中的所有設備通過相應的硬件接口直接連接到公共總線上，結點之間按廣播方式通信，一個結點發出的信息，總線上的其它結點均可“收聽”到。 優拓撲結構示意圖點：結構簡單、布線容易、可靠性較高，易于擴充，是局域網常采用的拓撲結構。缺點：所有的數據都需經過總線傳送，總線成為整個網絡的瓶頸；出現故障診斷較為困難。最著名的總線拓撲結構是以太網（Ethernet）。（2）星形拓撲結構的每個節點都由一條單獨的通信線路與中心節點連結。 優點：結構簡單、容易實現、便于管理，連接點的故障容易監測和排除。缺點：中心節點是全網絡的可靠瓶頸，中心節點出現故障會導致網絡的癱瘓。（3）環形拓撲結構各結點通過通信線路組成閉合回路，環中數據只能單向傳輸。 優點：結構簡單，適合使用光纖，傳輸距離遠，傳輸延遲確定。缺點：環網中的每個結點均成為網絡可靠性的瓶頸，任意結點出現故障都會造成網絡癱瘓，另外故障診斷也較困難。最著名的環形拓撲結構網絡是令牌環網（Token Ring）。（4）樹形拓撲結構是一種層次結構，結點按層次連結，信息交換主要在上下結點之間進行，相鄰結點或同層結點之間一般不進行數據交換。優點：連結簡單，維護方便，適用于匯集信息的應用要求。（5）網狀拓撲結構又稱作無規則結構，節點之間的聯結是任意的，沒有規律。（6）混合型拓撲結構就是兩種或兩種以上的拓撲結構同時使用。優點：可以對網絡的基本拓撲取長補短。缺點：網絡配置掛包那里難度大。（7）蜂窩拓撲結構蜂窩拓撲結構是無線局域網中常用的結構。它以無線傳輸介質（微波、衛星、紅外線、無線發射臺等）點到點和點到多點傳輸為特征，是一種無線網，適用于城市網、校園網、企業網，更適合于移動通信。在計算機網絡中還有其他類型的拓撲結構，如總線型與星形混合、總線型與環形混合連接的網絡。在局域網中，使用最多的是星形結構。

　　優缺點1. 總線型拓撲結構優點：（1）總線結構所需要的電纜數量少。（2）總線結構簡單，又是無源工作，有較高的可靠性。（3）易于擴充，增加或減少用戶比較方便。（4）布線容易。缺點：（1）總線的傳輸距離有限，通信范圍受到限制。（2）故障診斷和隔離較困難。（3）分布式協議不能保證信息的及時傳送，不具有實時功能。（4）所有的數據都需經過總線傳送，總線成為整個網絡的瓶頸。（5）由于信道共享，連接的節點不宜過多，總線自身的故障可以導致系統的崩潰。（6）所有的PC不得不共享線纜，如果某一個節點出錯，將影響整個網絡。2. 環形拓撲結構優點：（1）結構簡單。（2）增加或減少工作站時，僅需簡單的連接操作。（3）可使用光纖，傳輸距離遠。（4）電纜長度短。（5）傳輸延遲確定。（6）信息在網絡中沿固定方向流動，兩個結點間僅有唯一的通路，大大簡化了路徑選擇的控制。（7）某個結點發生故障時，可以自動旁路，可靠性較高。缺點：（1）環網中的每個結點均成為網絡可靠性的瓶頸，任意結點出現故障都會造成網絡癱瘓。（2）故障檢測困難。（3）環形拓撲結構的媒體訪問控制協議都采用令牌傳達室遞的方式，在負載很輕時，信道利用率相對來說就比較低。（4）由于信息是串行穿過多個結點環路接口，當結點過多時，影響傳輸效率，使網絡響應時間變長； （5）由于環路封閉故擴充不方便。3. 樹形拓撲結構拓撲結構優點：（1）連結簡單，維護方便，適用于匯集信息的應用要求。（2） 易于擴展。（3）故障隔離較容易。缺點：資源共享能力較低，可靠性不高，任何一個工作站或鏈路的故障都會影響整個網絡的運行?！〔⑶腋鱾€節點對根的依賴性太大。4. 星形拓撲結構優點：結構簡單、容易實現、便于管理，通常以集線器作為中央節點，便于維護和管理。（1）集中控制，控制簡單。（2）故障診斷和隔離容易。（3）方便服務。（4）網絡延遲時間短，誤碼率低。缺點：（1）電纜長度和安裝工作量可觀。（2）中央節點的負擔較重，形成瓶頸。 中心結點出現故障會導致網絡的癱瘓。（3）各站點的分布處理能力較低。（4） 網絡共享能力較差，通信線路利用率不高。5.網狀拓撲結構優點：系統可靠性高，比較容易擴展，但是結構復雜，每一結點都與多點進行連結，因此必須采用路由算法和流量控制方法。目前廣域網基本上采用網狀拓撲結構。6.混合型拓撲結構優點：可以對網絡的基本拓撲取長補短。缺點：網絡配置掛包那里難度大。7. 蜂窩拓撲結構優點：無需架設物理連接介質。缺點：適用范圍較小。

　　開關電源拓撲隨著PWM技術的不斷發展和完善，開關電源以其高的性價比得到了廣泛的應用。開關電源的電路拓撲結構很多，常用的電路拓撲有推挽、全橋、半橋、單端正激和單端反激等形式。其中， 在半橋電路中，變壓器初級在整個周期中都流過電流，磁芯利用充分，且沒有偏磁的問題，所使用的功率開關管耐壓要求較低，開關管的飽和壓降減少到了最小，對輸入濾波電容使用電壓要求也較低。由于以上諸多原因，半橋式變換器在高頻開關電源設計中得到廣泛的應用。開關電源常用的基本拓撲約有14種，每種拓撲都有其自身的特點和適用場合。一些拓撲適用于離線式（電網供電的）AC/DC變換網絡拓撲器。其中有些適合小功率輸出（《200W），有些適合大功率輸出；有些適合高壓輸入（≥220V AC），有些適合120V AC或者更低輸入的場合；有些在高壓直流輸出（》～200V）或者多組（4～5組以上）輸出場合有的優勢；有些在相同輸出功率下使用器件較少或是在器件數與可靠性之間有較好的折中。較小的輸入/輸出紋波和噪聲也是選擇拓撲經?？紤]的因素。一些拓撲更適用于DC/DC變換器。選擇時還要看是大功率還是小功率，高壓輸出還是低壓輸出，以及是否要求器件盡量少等。另外，有些拓撲自身有缺陷，需要附加復雜且難以定量分析的電路才能工作。因此，要恰當選擇拓撲，熟悉各種不同拓撲的優缺點及適用范圍是非常重要的。錯誤的選擇會使電源設計一開始就注定失敗。開關電源常用拓撲：buck開關型調整器拓撲 、boost開關調整器拓撲 、反極性開關調整器拓撲 、推挽拓撲 、正激變換器拓撲 、雙端正激變換器拓撲 、交錯正激變換器拓撲 、半橋變換器拓撲 、全橋變換器拓撲 、反激變換器 、電流模式拓撲和電流饋電拓撲 、SCR振諧拓撲 、CUK變換器拓撲開關電源各種拓撲集錦先給出六種基本DC/DC變換器拓撲，依次為buck、boost、buck-boost、cuk、zeta、sepic變換器。樹形拓撲的缺點：各個節點對根的依賴性太大。