拓撲結(jié)構(gòu)簡介

　　計算機網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)是指網(wǎng)絡中各個站點相互連接的形式，在局域網(wǎng)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(xiàn)在最主要的拓撲結(jié)構(gòu)有總線型拓撲、星形拓撲、環(huán)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(jié)器；星形拓撲則是以一臺設(shè)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(huán)形拓撲就是將所有站點彼此串行連接，像鏈子一樣構(gòu)成一個環(huán)形回路；把這三種最基本的拓撲結(jié)構(gòu)混合起來運用自然就是混合型了！計算機網(wǎng)絡的拓撲結(jié)構(gòu)是引用拓撲學中研究與大小、形狀無關(guān)的點、線關(guān)系的方法，把網(wǎng)絡中的計算機和通信設(shè)備抽象為一個點，把傳輸介質(zhì)抽象為一條線，由點和線組成的幾何圖形就是計算機網(wǎng)絡的拓撲結(jié)構(gòu)。重要性網(wǎng)絡的拓撲結(jié)構(gòu)反映出網(wǎng)中各實體的結(jié)構(gòu)關(guān)系，是建設(shè)計算機網(wǎng)絡的第一步，是實現(xiàn)各種網(wǎng)絡協(xié)議的基礎(chǔ)，它對網(wǎng)絡的性能，系統(tǒng)的可靠性與通信費用都有重大影響。

拓撲結(jié)構(gòu)百科

　　計算機網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)是指網(wǎng)絡中各個站點相互連接的形式，在局域網(wǎng)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(xiàn)在最主要的拓撲結(jié)構(gòu)有總線型拓撲、星形拓撲、環(huán)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(jié)器；星形拓撲則是以一臺設(shè)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(huán)形拓撲就是將所有站點彼此串行連接，像鏈子一樣構(gòu)成一個環(huán)形回路；把這三種最基本的拓撲結(jié)構(gòu)混合起來運用自然就是混合型了！計算機網(wǎng)絡的拓撲結(jié)構(gòu)是引用拓撲學中研究與大小、形狀無關(guān)的點、線關(guān)系的方法，把網(wǎng)絡中的計算機和通信設(shè)備抽象為一個點，把傳輸介質(zhì)抽象為一條線，由點和線組成的幾何圖形就是計算機網(wǎng)絡的拓撲結(jié)構(gòu)。重要性網(wǎng)絡的拓撲結(jié)構(gòu)反映出網(wǎng)中各實體的結(jié)構(gòu)關(guān)系，是建設(shè)計算機網(wǎng)絡的第一步，是實現(xiàn)各種網(wǎng)絡協(xié)議的基礎(chǔ)，它對網(wǎng)絡的性能，系統(tǒng)的可靠性與通信費用都有重大影響。

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

　　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(jié)構(gòu)，　是將網(wǎng)絡中的所有的設(shè)備通過相應的硬件接口直接連接在共同的傳輸介質(zhì)上?？偩€拓撲結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)中，所有網(wǎng)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(jié)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(jié)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(wǎng)絡也被稱為廣播式網(wǎng)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(shù)量的結(jié)點。 最著名的總線拓撲結(jié)構(gòu)是以太網(wǎng)（Ethernet）。總線布局的特點：結(jié)構(gòu)簡單靈活，非常便于擴充；可靠性高，網(wǎng)絡響應速度快；設(shè)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(jié)點發(fā)送所有結(jié)點都可接收。在總線兩端連接的器件稱為端結(jié)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(chǎn)生不必要的干擾。總線型網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)是目前使用最廣泛的結(jié)構(gòu)，也是最傳統(tǒng)的一種主流網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，適合于信息管理系統(tǒng)、辦公自動化系統(tǒng)領(lǐng)域的應用。

　　環(huán)型拓撲

　　比較圖環(huán)形網(wǎng)中各結(jié)點通過環(huán)路接口連在一條首尾相連的閉合環(huán)形通信線路中，就是把每臺PC連接起來，數(shù)據(jù)沿著環(huán)依次通過每臺PC直接到達目的地，環(huán)路上任何結(jié)點均可以請求發(fā)送信息。請求一旦被批準，便可以向環(huán)路發(fā)送信息。環(huán)形網(wǎng)中的數(shù)據(jù)可以是單向也可是雙向傳輸。信息在每臺設(shè)備上的延時時間是固定的。 由于環(huán)線公用，一個結(jié)點發(fā)出的信息必須穿越環(huán)中所有的環(huán)路接口，信息流中目的地址與環(huán)上某結(jié)點地址相符時，信息被該結(jié)點的環(huán)路接口所接收，而后信息繼續(xù)流向下一環(huán)路接口，一直流回到發(fā)送該信息的環(huán)路接口結(jié)點為止。 特別適合實時控制的局域網(wǎng)系統(tǒng)。 在環(huán)行結(jié)構(gòu)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(shù)據(jù)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(huán)形拓撲結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡是令牌環(huán)網(wǎng)（Token Ring）。

　　樹形拓撲結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)的擴展，它是在總線網(wǎng)上加上分支形成的，其傳輸介質(zhì)可有多條分支，但不形成閉合回路，樹形網(wǎng)是一種分層網(wǎng)，其結(jié)構(gòu)可以對稱，聯(lián)系固定，具有一定容錯能力，一般一個分支和結(jié)點的故障不影響另一分支結(jié)點的工作，任何一個結(jié)點送出的信息都可以傳遍整個傳輸介質(zhì)，也是廣播式網(wǎng)絡。一般樹形網(wǎng)上的鏈路相對具有一定的專用性，無須對原網(wǎng)做任何改動就可以擴充工作站。 它是一種層次結(jié)構(gòu)，結(jié)點按層次連結(jié)，信息交換主要在上下結(jié)點之間進行，相鄰結(jié)點或 同層結(jié)點之間一般不進行數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)依次往下傳優(yōu)點是布局靈活但是故障檢測較為復雜，PC環(huán)不會影響全局。

　　星形拓撲結(jié)構(gòu)星形拓撲結(jié)構(gòu)是一種以中央節(jié)點為中心，把若干外圍節(jié)點連接起來的輻射式互聯(lián)結(jié)構(gòu)，各結(jié)點與中央結(jié)點通過點與點方式連接，中央結(jié)點執(zhí)行集中式通信控制策略，因此中央結(jié)點相當復雜，負擔也重。 這種結(jié)構(gòu)適用于局域網(wǎng)，特別是近年來連接的局域網(wǎng)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(shù)據(jù)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(jié)構(gòu)需要大量的電纜，星形拓撲可以看成一層的樹形結(jié)構(gòu)，不需要多層PC的訪問權(quán)爭用。星形拓撲結(jié)構(gòu)在網(wǎng)絡布線中較為常見。以星形拓撲結(jié)構(gòu)組網(wǎng)，其中任何兩個站點要進行通信都要經(jīng)過中央結(jié)點控制。中央節(jié)點的主要功能有：為需要通信的設(shè)備建立物理連接；為兩臺設(shè)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(wǎng)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(jié)構(gòu)，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(wǎng)狀拓撲網(wǎng)狀拓撲又稱作無規(guī)則結(jié)構(gòu)，結(jié)點之間的聯(lián)結(jié)是任意的，沒有規(guī)律。就是將多個子網(wǎng)或多個局域網(wǎng)連接起來構(gòu)成網(wǎng)際拓撲結(jié)構(gòu)。在一個子網(wǎng)中，集線器、中繼器將多個設(shè)備連接起來，而橋接器、路由器及網(wǎng)關(guān)則將子網(wǎng)連接起來。根據(jù)組網(wǎng)硬件不同，主要有三種網(wǎng)際拓撲。（1）網(wǎng)狀網(wǎng)：在一個大的區(qū)域內(nèi)，用無線電通信連路連接一個大型網(wǎng)絡時，網(wǎng)狀網(wǎng)是最好的拓撲結(jié)構(gòu)。通過路由器與路由器相連，可讓網(wǎng)絡選擇一條最快的路徑傳送數(shù)據(jù)。（2）主干網(wǎng)：拓撲比較圖通過橋接器與路由器把不同的子網(wǎng)或LAN連接起來形成單個總線或環(huán)型拓撲結(jié)構(gòu)，這種網(wǎng)通常采用光纖做主干線。（3）星狀相連網(wǎng)：利用一些叫做超級集線器的設(shè)備將網(wǎng)絡連接起來，由于星型結(jié)構(gòu)的特點，網(wǎng)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(wǎng)中，為了符合不同的要求，拓撲結(jié)構(gòu)不一定是單一的，往往都是幾種結(jié)構(gòu)的混用。

　　混合型拓撲結(jié)構(gòu)混合型拓撲結(jié)構(gòu)就是兩種或兩種以上的拓撲結(jié)構(gòu)同時使用。

　　蜂窩拓撲結(jié)構(gòu)蜂窩拓撲結(jié)構(gòu)是無線局域網(wǎng)中常用的結(jié)構(gòu)。

　　衛(wèi)星通信拓撲結(jié)構(gòu)

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

　　優(yōu)缺點1. 總線型拓撲結(jié)構(gòu)優(yōu)點：（1）總線結(jié)構(gòu)所需要的電纜數(shù)量少。（2）總線結(jié)構(gòu)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(xié)議不能保證信息的及時傳送，不具有實時功能。（4）所有的數(shù)據(jù)都需經(jīng)過總線傳送，總線成為整個網(wǎng)絡的瓶頸。（5）由于信道共享，連接的節(jié)點不宜過多，總線自身的故障可以導致系統(tǒng)的崩潰。（6）所有的PC不得不共享線纜，如果某一個節(jié)點出錯，將影響整個網(wǎng)絡。2. 環(huán)形拓撲結(jié)構(gòu)優(yōu)點：（1）結(jié)構(gòu)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(wǎng)絡中沿固定方向流動，兩個結(jié)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(jié)點發(fā)生故障時，可以自動旁路，可靠性較高。缺點：（1）環(huán)網(wǎng)中的每個結(jié)點均成為網(wǎng)絡可靠性的瓶頸，任意結(jié)點出現(xiàn)故障都會造成網(wǎng)絡癱瘓。（2）故障檢測困難。（3）環(huán)形拓撲結(jié)構(gòu)的媒體訪問控制協(xié)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(jié)點環(huán)路接口，當結(jié)點過多時，影響傳輸效率，使網(wǎng)絡響應時間變長； （5）由于環(huán)路封閉故擴充不方便。3. 樹形拓撲結(jié)構(gòu)拓撲結(jié)構(gòu)優(yōu)點：（1）連結(jié)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(wǎng)絡的運行。　并且各個節(jié)點對根的依賴性太大。4. 星形拓撲結(jié)構(gòu)優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單、容易實現(xiàn)、便于管理，通常以集線器作為中央節(jié)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(wǎng)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(jié)點的負擔較重，形成瓶頸。 中心結(jié)點出現(xiàn)故障會導致網(wǎng)絡的癱瘓。（3）各站點的分布處理能力較低。（4） 網(wǎng)絡共享能力較差，通信線路利用率不高。5.網(wǎng)狀拓撲結(jié)構(gòu)優(yōu)點：系統(tǒng)可靠性高，比較容易擴展，但是結(jié)構(gòu)復雜，每一結(jié)點都與多點進行連結(jié)，因此必須采用路由算法和流量控制方法。目前廣域網(wǎng)基本上采用網(wǎng)狀拓撲結(jié)構(gòu)。6.混合型拓撲結(jié)構(gòu)優(yōu)點：可以對網(wǎng)絡的基本拓撲取長補短。缺點：網(wǎng)絡配置掛包那里難度大。7. 蜂窩拓撲結(jié)構(gòu)優(yōu)點：無需架設(shè)物理連接介質(zhì)。缺點：適用范圍較小。

　　開關(guān)電源拓撲隨著PWM技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，開關(guān)電源以其高的性價比得到了廣泛的應用。開關(guān)電源的電路拓撲結(jié)構(gòu)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(guān)管耐壓要求較低，開關(guān)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(guān)電源設(shè)計中得到廣泛的應用。開關(guān)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(wǎng)供電的）AC/DC變換網(wǎng)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(yōu)勢；有些在相同輸出功率下使用器件較少或是在器件數(shù)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(jīng)常考慮的因素。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(yōu)缺點及適用范圍是非常重要的。錯誤的選擇會使電源設(shè)計一開始就注定失敗。開關(guān)電源常用拓撲：buck開關(guān)型調(diào)整器拓撲 、boost開關(guān)調(diào)整器拓撲 、反極性開關(guān)調(diào)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(guān)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(jié)點對根的依賴性太大。