山东大学《计算机网络设计》课件第3章 网络拓扑结构设计

1、第第3 3章章 网络拓扑结构设计网络拓扑结构设计主讲：易建勋第3章 网络结构设计第2页 共101页3.1 3.1 网络结构的基本慨念网络结构的基本慨念3.1.1 3.1.1 基本慨念基本慨念基本慨念基本慨念拓扑学拓扑学拓扑学拓扑学 把实体抽象成与大小、形状无关的点，将连接实体把实体抽象成与大小、形状无关的点，将连接实体把实体抽象成与大小、形状无关的点，将连接实体把实体抽象成与大小、形状无关的点，将连接实体的通道抽象成线，进而研究点、线、面之间的的通道抽象成线，进而研究点、线、面之间的的通道抽象成线，进而研究点、线、面之间的的通道抽象成线，进而研究点、线、面之间的连通连通连通连通关系关系关系关系。节点节点节点节点 在网络中进行信号处理的单元称为节点。在网络中进行信号处理的单元称为节点。在网络中进行信号处理的单元称为节点。在网络中进行信号处理的单元称为节点。链路链路链路链路 两个网络节点之间的信号通道。两个网络节点之间的信号通道。两个网络节点之间的信号通道。两个网络节点之间的信号通道。主讲：易建勋第3章 网络结构设计第3页 共101页3.1 3.1 网络结构的基本慨念网络结构的基本慨念网云

2、网云网云网云 网云只说明有一种方法可以与其他网络相互连接，网云只说明有一种方法可以与其他网络相互连接，网云只说明有一种方法可以与其他网络相互连接，网云只说明有一种方法可以与其他网络相互连接，但并没有提供有关连接网络的具体细节。但并没有提供有关连接网络的具体细节。但并没有提供有关连接网络的具体细节。但并没有提供有关连接网络的具体细节。网络拓扑结构网络拓扑结构网络拓扑结构网络拓扑结构 网络拓扑结构是网络设备与链路的互联。网络拓扑结构是网络设备与链路的互联。网络拓扑结构是网络设备与链路的互联。网络拓扑结构是网络设备与链路的互联。主讲：易建勋第3章 网络结构设计第4页 共101页3.1 3.1 网络结构的基本慨念网络结构的基本慨念中继与聚合（中继与聚合（中继与聚合（中继与聚合（TrunkTrunk） 电信网络中的电信网络中的电信网络中的电信网络中的TrunkTrunk 指指指指“ “主干网络、电话干线主干网络、电话干线主干网络、电话干线主干网络、电话干线” ”。 带宽设计中的带宽设计中的带宽设计中的带宽设计中的TrunkTrunk 把多个物理端口捆绑在一起，作一个逻辑端口使用把多个物理端口捆绑

3、在一起，作一个逻辑端口使用把多个物理端口捆绑在一起，作一个逻辑端口使用把多个物理端口捆绑在一起，作一个逻辑端口使用（增加带宽）。（增加带宽）。（增加带宽）。（增加带宽）。 链路备份设计中的链路备份设计中的链路备份设计中的链路备份设计中的TrunkTrunk 建立两条链路，但只有一条链路工作，另一条处于建立两条链路，但只有一条链路工作，另一条处于建立两条链路，但只有一条链路工作，另一条处于建立两条链路，但只有一条链路工作，另一条处于热备状态；当其中一条链路出现故障时，另一链路热备状态；当其中一条链路出现故障时，另一链路热备状态；当其中一条链路出现故障时，另一链路热备状态；当其中一条链路出现故障时，另一链路可以立即工作。可以立即工作。可以立即工作。可以立即工作。主讲：易建勋第3章 网络结构设计第5页 共101页3.1 3.1 网络结构的基本慨念网络结构的基本慨念 VLANVLAN设计中的设计中的设计中的设计中的TrunkTrunk 当当当当VLANVLAN跨交换机划分时，就必须进行交换机端口之跨交换机划分时，就必须进行交换机端口之跨交换机划分时，就必须进行交换机端口之跨交换机划分时，就必须

4、进行交换机端口之间的信号中继（间的信号中继（间的信号中继（间的信号中继（TrunkTrunk）。）。）。）。主讲：易建勋第3章 网络结构设计第6页 共101页3.1 3.1 网络结构的基本慨念网络结构的基本慨念3.1.2 3.1.2 冲突域与广播域冲突域与广播域冲突域与广播域冲突域与广播域（1 1）冲突域）冲突域）冲突域）冲突域冲突域指信号产生冲突的最小范围。冲突域指信号产生冲突的最小范围。冲突域指信号产生冲突的最小范围。冲突域指信号产生冲突的最小范围。冲突是以太网运行时一个正常的组成部分。冲突是以太网运行时一个正常的组成部分。冲突是以太网运行时一个正常的组成部分。冲突是以太网运行时一个正常的组成部分。冲突域的大小会影响到网络的性能。冲突域的大小会影响到网络的性能。冲突域的大小会影响到网络的性能。冲突域的大小会影响到网络的性能。交换机、网桥、路由器等设备可以隔离冲突域。交换机、网桥、路由器等设备可以隔离冲突域。交换机、网桥、路由器等设备可以隔离冲突域。交换机、网桥、路由器等设备可以隔离冲突域。采用确定性协议（如采用确定性协议（如采用确定性协议（如采用确定性协议（如SDHSDH、DWDM

5、DWDM）或采用轮询协）或采用轮询协）或采用轮询协）或采用轮询协议（如令牌环）的网络，不会发生冲突。议（如令牌环）的网络，不会发生冲突。议（如令牌环）的网络，不会发生冲突。议（如令牌环）的网络，不会发生冲突。主讲：易建勋第3章 网络结构设计第7页 共101页3.1 3.1 网络结构的基本慨念网络结构的基本慨念（2 2）广播域广播域广播域广播域广播指一台主机同时向网段中所有主机发送信号。广播指一台主机同时向网段中所有主机发送信号。广播指一台主机同时向网段中所有主机发送信号。广播指一台主机同时向网段中所有主机发送信号。网络中主机较多时，广播会占用大量网络资源，影网络中主机较多时，广播会占用大量网络资源，影网络中主机较多时，广播会占用大量网络资源，影网络中主机较多时，广播会占用大量网络资源，影响网络的带宽和延迟。响网络的带宽和延迟。响网络的带宽和延迟。响网络的带宽和延迟。大量无用的广播数据包会形成广播风暴。大量无用的广播数据包会形成广播风暴。大量无用的广播数据包会形成广播风暴。大量无用的广播数据包会形成广播风暴。在网络设计工作中应当尽量减小广播域的大小。在网络设计工作中应当尽量减小广播域的大

6、小。在网络设计工作中应当尽量减小广播域的大小。在网络设计工作中应当尽量减小广播域的大小。可以用路由器来分割或定义广播域可以用路由器来分割或定义广播域可以用路由器来分割或定义广播域可以用路由器来分割或定义广播域。可以采用可以采用可以采用可以采用VLANVLAN划分的方法缩小广播域的范围划分的方法缩小广播域的范围划分的方法缩小广播域的范围划分的方法缩小广播域的范围。主讲：易建勋第3章 网络结构设计第8页 共101页3.1 3.1 网络结构的基本慨念网络结构的基本慨念（3 3）产生广播风暴的原因产生广播风暴的原因产生广播风暴的原因产生广播风暴的原因主机查找服务器主机查找服务器主机查找服务器主机查找服务器 大量主机广播查找服务器地址。大量主机广播查找服务器地址。大量主机广播查找服务器地址。大量主机广播查找服务器地址。 网络环路网络环路网络环路网络环路 网络线路的两端同时接在了一台网络设备中。网络线路的两端同时接在了一台网络设备中。网络线路的两端同时接在了一台网络设备中。网络线路的两端同时接在了一台网络设备中。网卡故障网卡故障网卡故障网卡故障 发生故障的网卡会不停地向交换机发送大量无用的发生故障

7、的网卡会不停地向交换机发送大量无用的发生故障的网卡会不停地向交换机发送大量无用的发生故障的网卡会不停地向交换机发送大量无用的数据包，导致产生广播风暴。数据包，导致产生广播风暴。数据包，导致产生广播风暴。数据包，导致产生广播风暴。主讲：易建勋第3章 网络结构设计第9页 共101页3.1 3.1 网络结构的基本慨念网络结构的基本慨念网络病毒网络病毒网络病毒网络病毒 计算机病毒会传播和损耗大量网络带宽，引起网络计算机病毒会传播和损耗大量网络带宽，引起网络计算机病毒会传播和损耗大量网络带宽，引起网络计算机病毒会传播和损耗大量网络带宽，引起网络拥塞，导致广播风暴。拥塞，导致广播风暴。拥塞，导致广播风暴。拥塞，导致广播风暴。软件使用软件使用软件使用软件使用 一些黑客软件和视频广播软件也可能会引起广播风一些黑客软件和视频广播软件也可能会引起广播风一些黑客软件和视频广播软件也可能会引起广播风一些黑客软件和视频广播软件也可能会引起广播风暴。暴。暴。暴。主讲：易建勋第3章 网络结构设计第10页 共101页3.2 3.2 网络基本拓扑结构网络基本拓扑结构3.2.1 3.2.1 网络拓扑结构的类型网络拓扑结构

8、的类型网络拓扑结构的类型网络拓扑结构的类型 可将网络分为可将网络分为可将网络分为可将网络分为点对点点对点点对点点对点和和和和点对多点点对多点点对多点点对多点两种类型。两种类型。两种类型。两种类型。（1 1）点对点网络点对点网络点对点网络点对点网络点对多点网络也称为广播网络。点对多点网络也称为广播网络。点对多点网络也称为广播网络。点对多点网络也称为广播网络。点对点是物理层的拓扑结构，如路由器、光纤、点对点是物理层的拓扑结构，如路由器、光纤、点对点是物理层的拓扑结构，如路由器、光纤、点对点是物理层的拓扑结构，如路由器、光纤、DDNDDN专线等都是点对点连接。专线等都是点对点连接。专线等都是点对点连接。专线等都是点对点连接。端到端指跨越多个链路的两个系统之间的链路。端到端指跨越多个链路的两个系统之间的链路。端到端指跨越多个链路的两个系统之间的链路。端到端指跨越多个链路的两个系统之间的链路。支持点对点网络的拓扑结构有点对点型、环型、网支持点对点网络的拓扑结构有点对点型、环型、网支持点对点网络的拓扑结构有点对点型、环型、网支持点对点网络的拓扑结构有点对点型、环型、网状型等。状型等。状型等。状型等

9、。 主讲：易建勋第3章 网络结构设计第11页 共101页3.2 3.2 网络基本拓扑结构网络基本拓扑结构（2 2）广播式网络广播式网络广播式网络广播式网络在广播式网络中，信号从发送主机向共享电缆的两在广播式网络中，信号从发送主机向共享电缆的两在广播式网络中，信号从发送主机向共享电缆的两在广播式网络中，信号从发送主机向共享电缆的两端传播，连接在共享电缆上的所有主机都可以接收端传播，连接在共享电缆上的所有主机都可以接收端传播，连接在共享电缆上的所有主机都可以接收端传播，连接在共享电缆上的所有主机都可以接收到网络中发生的信号。到网络中发生的信号。到网络中发生的信号。到网络中发生的信号。广播式网络一般采用广播式网络一般采用广播式网络一般采用广播式网络一般采用CSMA/CDCSMA/CD原理进行工作。原理进行工作。原理进行工作。原理进行工作。广播式网络仅有一条信道，网络上所有节点共享这广播式网络仅有一条信道，网络上所有节点共享这广播式网络仅有一条信道，网络上所有节点共享这广播式网络仅有一条信道，网络上所有节点共享这个信道个信道个信道个信道。以双绞线连接起来的星型网，以同轴电缆连接的总以双绞线连接

10、起来的星型网，以同轴电缆连接的总以双绞线连接起来的星型网，以同轴电缆连接的总以双绞线连接起来的星型网，以同轴电缆连接的总线型网，或以微波方式进行传输的蜂窝型网都是广线型网，或以微波方式进行传输的蜂窝型网都是广线型网，或以微波方式进行传输的蜂窝型网都是广线型网，或以微波方式进行传输的蜂窝型网都是广播式网络。播式网络。播式网络。播式网络。 主讲：易建勋第3章 网络结构设计第12页 共101页3.2 3.2 网络基本拓扑结构网络基本拓扑结构广播的三种信号传输方式：广播的三种信号传输方式：广播的三种信号传输方式：广播的三种信号传输方式：单播、多播单播、多播单播、多播单播、多播和和和和组播组播组播组播。主讲：易建勋第3章 网络结构设计第13页 共101页3.2 3.2 网络基本拓扑结构网络基本拓扑结构广播各种拓扑结构的分类和工作方式如表广播各种拓扑结构的分类和工作方式如表广播各种拓扑结构的分类和工作方式如表广播各种拓扑结构的分类和工作方式如表3-23-2所示。所示。所示。所示。主讲：易建勋第3章 网络结构设计第14页 共101页3.2 3.2 网络基本拓扑结构网络基本拓扑结构3.2.2 3.2.

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