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计算机网络的拓扑结构是指在线的计算机或设备和传输介质所形成的节点和线路的物理格局。 网络节点有两类：一类是信息转换和交换的中转节点，包括节点交换机、集线器、终端控制器等； 另一个是接入节点，包括计算机主机和终端。 线条代表各种有形和无形的传输介质。
作品
每个网络结构都由节点、链路和路径组成。
1、节点：又称网络单元，是网络系统中的各种数据处理设备、数据通信控制设备和数据终端设备。 常见的节点包括服务器、工作站、线路、交换机等设备。
2、链路：两个节点之间的连接可以分为两种：物理链路和逻辑链路。 前者是指实际的通信线路，后者是指逻辑上发挥作用的网络路径。
3、路径：指从发送信息的节点到接收信息的节点的一系列节点和链路，即跨越通信网络建立的一系列节点到节点的链路。
选择性
拓扑的选择往往与传输介质的选择和介质访问控制方法的确定密切相关。 选择网络拓扑时，应考虑的主要因素有：
(1)可靠性。 尽可能提高可靠性，保证所有数据流都能准确接收； 还要考虑系统的可维护性，使故障检测和故障隔离更加方便。
(2)费用。 建设网络时，需要考虑适合特定应用的通道费和安装费。
(3)灵活性。 需要考虑的是，当系统将来进行扩展或修改时，可以轻松地重新配置网络拓扑，并且可以轻松处理原有站点的删除和新站点的添加。
(4)响应时间和吞吐量。 为用户提供尽可能短的响应时间和最大的吞吐量。
常见类型
计算机网络的拓扑结构主要有：总线型拓扑结构、星型拓扑结构、环形拓扑结构、树型拓扑结构、网状拓扑结构和混合型拓扑结构。
特定广播类型
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星形拓扑
星形拓扑
星形拓扑由中心节点和通过点对点通信链路连接到中心节点的各个站点组成。 中心节点实行集中式通信控制策略，因此中心节点相当复杂，而各站点的通信处理负担却很小。 星型网络采用的交换方式包括电路交换和消息交换，其中电路交换更为常见。 一旦在该结构中建立了通道连接，数据就可以在两个连接站点之间无延迟地传输。 流行的专用交换机 PBX ( ) 是星形拓扑的典型示例。
星型拓扑的优点
(1)结构简单，连接方便，管理和维护相对容易，可扩展性强。
(2)网络延迟时间小，传输错误低。
(3)支持同一网段内多种传输介质。 除非中心节点出现故障，否则网络不会轻易瘫痪。
(4)各节点直接与中心节点相连，故障易于检测和隔离，故障节点易于排除。
因此，星型网络拓扑结构是应用最广泛的网络拓扑结构。
星型拓扑的缺点
(1)安装维护成本较高
(2)资源共享能力差
(3)通信线路仅由线路上的中心节点和边缘节点使用，通信线路的利用率不高。
(4)对中心节点的要求相当高。 一旦中心节点出现故障，整个网络就会瘫痪。
星型拓扑广泛应用于网络智能集中于中心节点的场合。 从趋势来看，计算机的发展已经从集中式主机系统发展到大量功能强大的微型计算机和工作站。 在这种情况下，传统星型拓扑的使用将会减少。
总线拓扑
总线拓扑
总线拓扑采用通道作为传输介质，所有站点通过相应的硬件接口直接连接到这个公共传输介质。 公共传输介质称为总线。 任何站点发送的信号沿着传输介质传播并且可以被所有其他站点接收。
由于所有站共享公共传输通道，因此一次只有一个设备可以传输信号。 通常使用分布式控制策略来确定哪个站可以发送。 发送时，发送站将消息分成数据包，然后将这些数据包一一发送，有时与其他站的数据包交替发送，在媒体上传输。 当数据包经过各个站点时，目的站会识别数据包携带的目的地址，然后复制这些数据包的内容。
总线拓扑的优点
(1)总线结构需要电缆数量少，电缆长度短，易于布线和维护。
(2)总线结构简单，从源头上工作，可靠性高。 传输速率高，可达1~。
(3)易于扩展，增加或减少用户更方便，结构简单，组网容易，网络扩展方便
(4)多个节点共享传输通道，通道利用率高。
总线拓扑的缺点
(1)总线的传输距离有限，通信范围受到限制。
(2)故障诊断和隔离困难。
(3)分布式协议不能保证信息的及时传输，不具备实时功能。 站点必须是智能化的，具有媒体访问控制功能，这增加了站点的软硬件开销。
环形拓扑
环形拓扑
在环形拓扑中，每个节点都连接在通过环接口端到端连接的闭环通信线路中。 环上的任何节点都可以请求发送信息。 一旦请求获得批准，信息就可以发送到环。 环网中的数据可以单向传输，也可以双向传输。 由于环是公共的，节点发送的信息必须经过环内的所有环接口。 当信息流中的目的地址与环上某个节点的地址匹配时，该信息被该节点的环接口接收，然后信息继续流向下一个环接口，直至流回该环接口发送信息的节点。
环形拓扑的优点
(1)电缆长度短。 环形拓扑网络所需的电缆长度与总线拓扑网络相似，但比星形拓扑网络短得多。
(2)增减工作站时，只需简单的连接操作。
(3)可以使用光纤。 光纤的传输速率非常高，非常适合环形拓扑的单向传输。
环形拓扑的缺点
(1)节点故障会导致整个网络故障。 这是因为环上的数据传输必须经过环上连接的每个节点。 一旦环中的某个节点出现故障，就会导致整个网络出现故障。
(2)故障检测困难。 这与总线拓扑类似，因为它不是集中控制，需要在网络上的每个节点进行故障检测，所以不是很容易。
(3)环型拓扑中的媒体访问控制协议均采用令牌传递。 当负载很轻时，信道利用率相对较低。
树形拓扑
树形拓扑
树形拓扑可以认为是由多级星形结构组成，只不过这种多级星形结构从上到下呈三角形分布，就像树一样，顶部的枝叶较少，内部的枝叶较多。中间。 ，最低的树枝有最多的叶子。 树的底部相当于网络中的边缘层，树的中间部分相当于网络中的汇聚层，树的顶部相当于网络中的核心层。 它采用分级集中控制方式，其传输介质可以有多个分支，但不形成闭环。 每条通信线路必须支持双向传输。
树形拓扑的优点
(1)易于扩展。 这种结构可以扩展很多分支和子分支，并且这些新节点和新分支可以很容易地添加到网络中。
(2)故障隔离更容易。 如果某个分支上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。
树形拓扑的缺点
每个节点都过于依赖根。 如果root失败，整个网络将无法正常工作。 从这一点来看，树形拓扑的可靠性与星形拓扑有些相似。
混合拓扑
混合结构
混合拓扑是结合两种单一拓扑并利用两者优点的拓扑。
一种是“星环”拓扑，即星型拓扑和环型拓扑的混合；另一种是“星型-总”拓扑，即星型拓扑和总线拓扑的混合。
这两种混合结构有相似之处。 如果总线拓扑的两个端点连接在一起，就成为环形拓扑。
混合拓扑中，汇聚层设备构成环形或总线型拓扑，汇聚层设备和接入层设备构成星型拓扑。
混合拓扑的优点
(1)故障诊断和隔离更加方便。 一旦网络出现故障，您只需诊断是哪个网络设备出现故障，并将该网络设备与整个网络隔离即可。
(2)易于扩展。 当您想要扩大用户时，可以添加新的网络设备，或者在设计时在每个网络设备中留出一些备用的连接端口，以便插入新的站点。
(3)安装方便。 网络的主链路只需连接汇聚层设备，然后通过分支链路连接汇聚层设备和接入层设备。
混合拓扑的缺点
(1)需要选择智能网络设备，实现网络故障的自动诊断和故障节点的隔离。 网络建设成本较高。
(2) 与星型拓扑一样，从汇聚层设备到接入层设备的线缆安装长度将大幅增加。
网状拓扑
网状拓扑。 这种结构在广域网中得到了广泛的应用，其优点是不受瓶颈问题和故障问题的影响。 由于节点之间存在许多路径，因此可以选择适当的路由来传输数据流，绕过故障组件或过度繁忙的节点。 虽然这种结构比较复杂，成本比较高，提供上述功能的网络协议也比较复杂，但由于其可靠性高，仍然受到用户的欢迎。
网状拓扑的一种应用是 BGP 协议。 为了保证IBGP对等体之间的连通性，IBGP对等体之间需要建立全连接关系，即Mesh网络。 假设AS内有n台路由器，则需要建立的IBGP连接数为n(n-1)/2。
网状拓扑的优点
(1)节点之间的路径多，减少碰撞和阻塞。
(2)局部故障不影响整个网络，可靠性高。
网状拓扑的缺点
(1)网络关系复杂，网络建设困难，网络扩展困难。
(2)网络控制机制复杂，必须使用路由算法和流量控制机制。
开关电源拓扑
随着PWM技术的不断发展和完善，开关电源因其较高的性价比得到了广泛的应用。 开关电源有多种电路拓扑。 常用的电路拓扑包括推挽式、全桥式、半桥式、单端正激式和单端反激式。 其中，在半桥电路中，电流在整个周期内流过变压器初级，磁芯得到充分利用，不存在偏置问题。 所使用的功率开关管耐压要求较低，降低开关管的饱和压降。 至少，输入滤波电容的电压要求也较低。 由于上述诸多原因，半桥变换器被广泛应用于高频开关电源设计中。
开关电源中常用的基本拓扑大约有 14 种。
每种拓扑都有自己的特点和适用场合。 某些拓扑适用于离线（电网供电）AC/DC 转换器。 有的适合低功率输出（~200V）或多组（4~5组以上）输出场合，具有优势； 有些在相同输出功率下使用更少的器件，或者在器件数量和可靠性之间具有更好的平衡。 妥协。 较小的输入/输出纹波和噪声也是选择拓扑时经常考虑的因素。
有些拓扑更适合 DC/DC 转换器。 选择时还需要考虑是高功率还是低功率，高电压输出还是低电压输出，以及是否需要尽可能少的元件。 此外，一些拓扑有其自身的缺陷，需要复杂且难以定量分析的额外电路才能工作。
因此，要正确选择拓扑结构，熟悉各种拓扑结构的优缺点和适用性非常重要。 错误的选择可能会导致电源设计从一开始就失败。
开关电源常见拓扑结构：
降压开关稳压器拓扑、升压开关稳压器拓扑、反极性开关稳压器拓扑、推挽式拓扑、正激转换器拓扑、双端正激转换器拓扑、交错式正激转换器拓扑、半桥转换器拓扑、全桥转换器拓扑、反激式转换器、电流模式拓扑和电流馈送拓扑、SCR 谐振拓扑、CUK 转换器拓扑
各种开关电源拓扑的集合首先给出了六种基本的 DC/DC 转换器拓扑。
顺序为降压、升压、降压-升压、cuk、zeta、sepic 转换器
树形拓扑的缺点：
每个节点对根的依赖性太大。
网络决策广播
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以上分析了几种常用拓扑的优缺点。 无论是局域网还是广域网，其拓扑结构的选择都需要考虑很多因素：网络必须易于安装、易于扩展； 网络的可靠性也是需要考虑的重要因素，必须易于诊断和隔离故障，使网络主体在局部发生故障时仍能正常运行； 网络拓扑的选择也会影响传输媒体的选择和媒体访问控制方法的确定。 这些因素又会影响互联网上各个站点的运行速度以及网络软硬件接口的复杂程度。
计算机网络拓扑广播
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首先，部署人员应该熟悉各种网络的计算机网络拓扑，列出适合自己的计算机网络拓扑，然后一一筛选。
没有一种计算机网络拓扑是通用的或适合所有企业和公司的。 作为技术人员，首先要熟悉计算机网络拓扑结构，比如根据预算是否使用千兆或10千兆骨干网络等，这将有助于你解决网络的技术问题。
数据中心计算机网络拓扑
大多数数据中心的主要计算机网络拓扑都是基于第 3 层协议构建的。 典型的结构是通过核心交换机连接二级交换机或其他网络设备，包括外网和内网的用户层和汇聚层。
叶节点和主干节点是数据中心计算机网络拓扑中最重要、最明显的部分，简称叶-主干。 这种计算机网络拓扑结构随着交换机设备数量的增加会带来传输瓶颈。 例如，存储区域网络的数据流量会因交换节点的增加而受到影响。
新的计算机网络拓扑
新的计算机网络拓扑设计是专用通道计算机网络拓扑。 特定应用程序使用专用网络通道。 这种计算机网络拓扑设计，理论上考虑到网络内的设备可以自由移动物理位置，继承了传统计算机网络拓扑中交换机转发数据的特点。 尽管主流计算机网络拓扑似乎无法使用这些技术，但新兴技术的成熟度总是需要时间来验证。 现在可能还不是，但作为下一代技术，未来还有很大的发展空间。
还有一些其他新的计算机网络拓扑已经形成。 这些新兴的计算机网络拓扑已经超越了基于叶-脊三层网络的传统计算机网络拓扑。 尽管这些计算机网络拓扑结构很少见。 因为这些计算机网络拓扑大多应用于特殊领域的数据中心。
多层叶-脊计算机网络拓扑已经非常接近计算机网络拓扑的基线。 许多大型网络采用垂直部署方式来扩展网络，例如VLAN等。
多维数据集计算机网络拓扑。 一个简单的3D结构就像一个由六个面组成的三维方形网络，每个连接点都由一个开关组成。 4D 网络就像位于另一个 3D 网络内部的 3D 网络。 内、外网络通过角节点相互连接，设备节点与外网络连接。 如果你想要实现这种计算机网络拓扑，你需要了解自己的需求和预算，并且需要详细了解这种计算机网络拓扑的特点。
环形计算机网络拓扑。 这种计算机网络拓扑实际上是指任何环形计算机网络拓扑。 3D环形计算机网络拓扑是高度结构化的网络环。 环形计算机网络拓扑通常用于需要高性能计算并且可能依赖于交换机之间的互连节点计算的环境中。
水母计算机网络拓扑。 这个名字听起来很奇怪，但很符合它的标题。 这种计算机网络拓扑的主要特点是它是一种高度随机的计算机网络拓扑。 该计算机网络拓扑结构的交换机按照网络设计者的设计相互连接。 与传统结构相比，这种计算机网络拓扑的设计甚至可以增加25%的数据容量。
DCell 计算机网络拓扑。 在这种计算机网络拓扑中，网络中的服务器具有多个网卡。 一些网卡将每个服务器相互连接起来，服务器就像大型网络环境中的一个单元。 DCell 通常每台服务器需要四个或更多网卡。
计算机网络拓扑。 与DCell类似，在结构上，每台计算机网络拓扑服务器与另一台服务器互连形成单元节点，但只需要两张网卡。
BCube 计算机网络拓扑。 与DCell类似，BCube使用额外的服务器端口进行直接连接，这些端口专为模块化网络部署而设计。 微软是BCube计算机网络拓扑的主要推广者，并建立了BCube源路由协议来管理网络数据中心的计算机网络拓扑。
计算机网络拓扑。 该计算机网络拓扑的目的是优化整个环面的数据传输。 计算机网络拓扑用于集群主机互连。 计算机网络拓扑是建立在微软的基础上的。 传统的计算机网络拓扑管理方法不适用于这种网络结构。
蝶形计算机网络拓扑。 谷歌的扁平蝴蝶结构是一种类似于棋盘的特定计算机网络拓扑。 在这种网络结构中，任意节点都可以充当交换机，节点控制流量。 此类网络的目的是降低电力消耗，绿色环保。 [2]
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