任务四 选择网络的拓扑结构（课件）《计算机网络基础与应用》（重庆大学出版社第5版）【上好课】

任务四 选择网络的拓扑结构 计算机网络基础与应用(第5版） (重庆大学出版社) 学习目标 1. 理解网络拓扑结构的概念，区分物理拓扑与逻辑拓扑。 2. 掌握总线型、星型、环型、网状、蜂窝状五种拓扑结构的组成与特征。 3. 能根据网络规模、布局、性能等因素选择合适的拓扑结构。 1. 能绘制常见网络拓扑结构图并标注主要设备。 2. 能对比五种拓扑结构的优缺点并列举典型应用场景。 3. 能根据给定网络环境选择并说明合适的拓扑结构。 1. 培养严谨的工程思维和规范设计意识。 2. 提升观察分析和团队协作能力。 1 2 3 知识目标 技能目标 素养目标 目录 拓扑结构基础概念 常见拓扑结构类型与特点 拓扑结构的选择与应用 模块四：总结与练习 教学引入 知识讲授 网络拓扑结构 物理拓扑结构（网络怎样构成）：指各种设备和传输介质的物理布局，各节点之间的物理连接，是网络中传输介质的整体结构。 逻辑拓扑结构（数据怎样传输）：描述网络系统的运行状况，反映网络数据的传输过程。 网络的拓扑结构是由网络中各节点和链路连接而成的几何图形，用于描述网络的布局结构。 拓扑结构基础概念 第一部分 知识讲授 什么是拓扑？ 知识讲授 认识拓扑结构的概念 逻辑拓扑结构 物理拓扑结构 知识讲授 拓扑结构的概念 节点：是指网络设备。 交换机、路由器、电脑、 打印机、IP电话等设备。 链路：是指通信线路。 光纤、双绞线、无线等。 知识讲授 拓扑结构的概念 目前大多数LAN使用的拓扑结构主要有：总线形、星形、环形和混合网状拓扑，除此之外，还有专门用于无线网络的蜂窝状物理拓扑。 背诵记忆 序号 核心考点 记忆要点与核心解析 01 拓扑结构的定义 网络拓扑结构是由网络中各节点和链路连接而成的几何图形，用于描述网络的布局结构。 02 节点与链路 节点：指网络设备，如交换机、路由器、电脑、打印机、IP电话等。 链路：指通信线路，如光纤、双绞线、无线等。 03 拓扑结构的分类 按网络类型分：有线局域网、广域网、无线网。 目前大多数LAN使用的拓扑结构主要有：总线型、星型、环型和混合网状拓扑；专门用于无线网络的是蜂窝状物理拓扑。 课堂练习 单选题 在网络拓扑结构中，描述网络数据传输过程、反映网络系统运行状况的是（） A. 物理拓扑结构 B. 逻辑拓扑结构 C. 总线型拓扑结构 D. 网状拓扑结构 答案：B 解析：逻辑拓扑结构描述网络系统的运行状况，反映网络数据的传输过程，回答"数据怎样传输"。物理拓扑结构指设备和传输介质的物理布局，回答"网络怎样构成"。总线型和网状属于具体的拓扑结构类型，不是按描述对象分类的概念。 常见拓扑结构类型与特点 第三部分 知识讲授 常见拓扑结构类型与特点 知识讲授 总线型结构（广播式计算机网络） 在总线拓扑中，所有节点都通过共享的传输介质（如电缆或光纤）连接在一起。总线拓扑简单且成本较低，但如果总线出现故障，整个网络将无法正常工作。 知识讲授 总线型的组网要点 总线型的组网要点 1、传输介质为同轴电缆 2、总线与设备之间不超过0.2米 3、设备与设备之间不小于0.46米 <=0.2米 >=4.6米 4、总线两端必须安装50欧终端电阻 细缆：每个网段最多30台主机 粗缆：每个网段最多100台主机 知识讲授 星型结构（集中式网络） 星型结构是将各工作站以星型方式连接而成，网络中有中央节点（集线器或交换机），其他节点（工作站或服务器等）都与中央节点直接连接，该结构的网络又称为为集中式网络。 知识讲授 星型的组网要点 <=100米 星型的组网要点 1、以集线器或交换机为中心节点 2、传输介质通常为双绞绞 3、其他节点设备通常为工作站、服务器等 3、中心节点与其他节点之间不超过100米 友情提示： 理论上，双绞线的有效距离为100米 知识讲授 树型结构 树型结构是星型结构的扩展，它是在星型网上加上分支形成的。 知识讲授 树型拓扑结构的应用 知识讲授 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，各设备可直接接入。 环型结构可改进为双环结构，即将单一的环线改成双环线，当其中某段发生故障时， 另一段可以形成一个环继续工作。 知识讲授 网状结构（分布式结构） 网状型拓扑是一种网络拓扑结构，其中每个节点都与其他节点直接连接，形成一个全连接的网络。在网状型拓扑中，任意两个节点之间都有独立的物理连接，从而实现高度的冗余性和可靠性。 知识讲授 蜂窝状结构 蜂窝状结构是无线局域网中常用的结构，它以无线发射站的位置为中心，其覆盖区域之间有少量重叠，从而保证不存在通信盲区。它以无线传输介质实现点到点和多点传输。 知识讲授 网状结构（分布式结构） 集线器或交换机的连接方式：堆叠和级联 堆叠是指将多台设备组合在一起使用，提供更多端口，增加数据处理能力。 级联主要用于扩展网络距离，增加网络节点。（传输介质允许的范围内） 级联 堆叠 背诵记忆 序号 核心考点 记忆要点与核心解析 01 总线型结构的定义 总线型结构（广播式计算机网络）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。 03 五种拓扑结构对比 总线型：广播式，同轴电缆，结构简单可扩充，维护难故障查找难，用于10Base-2以太网。 星型：集中式，双绞线，便于管理建网，故障定位易，成本高可靠低，用于10Base-T以太网。 环型：闭合环，光纤/双绞线，路径选择简单，节点故障全网瘫，用于令牌环、FDDI。 网状：分布式，点对点全连接，可靠容错强，成本高难度大，用于广域网。 蜂窝状：无线，发射站覆盖，移动灵活易隔离，发射站故障区域断，用于无线局域网。 课堂练习 单选题 在星型拓扑结构中，集线器或交换机通过普通以太网接口扩展网络距离和节点的方式称为？ A. 堆叠 B. 级联 C. 串联 D. 并联 答案：B 解析：级联主要用于扩展网络距离和增加网络节点，使用普通以太网接口（如RJ45、光纤接口），集线器作为级联设备时理论最大串联层数为4层。堆叠是将多台设备组合在一起提供更多端口，采用专用堆叠模块和电缆，设备间距离非常近，通常用于核心设备。串联和并联不是网络设备连接的标准术语。 拓扑结构的选择与应用 第三部分 知识讲授 拓扑结构的选择 知识讲授 拓扑结构优缺点对比 拓扑类型 优点 缺点 总线型 成本低、布线简单，易于安装和扩展 总线故障全网瘫痪，故障定位困难，安全性差 星型 故障易定位，单节点故障不影响全网，管理方便 中心节点故障全网瘫痪，布线量较大，成本较高 环型 路径选择简单，无冲突，传输时延确定 单节点故障全网瘫痪，扩展性差，重新配置困难 网状 容错能力极强，可靠性高，可选择最优路径 成本高、布线复杂，配置和管理难度大 蜂窝状 支持移动接入，部署灵活，无需布线 基站故障导致对应区域断网，信号易受干扰 知识讲授 选择合适的拓扑结构 为了确保网络链路的可靠性和容错性，广域网通常会采用以网状结构为主，其他多种拓扑结构并存的混合型结构。 知识讲授 拓扑结构选择考虑因素 网络的规模。它决定了拓扑的单一性还是多样性。 01 网络规模 计算机的布局。它是分散还是集中的，距离远还是近。 02 计算机布局 网络传输的速度和稳定性。对速度和稳定性要求的层次不一样，结构也就不一样。 03 传输速度与稳定性 地理环境的限制。 04 地理环境 资金的限制。 05 资金限制 背诵记忆 序号 名称 核心说明与记忆要点 01 星型结构 中心节点集中管理，故障易定位，局域网最常用 02 总线型结构 所有设备挂在总线，成本低，总线故障全网瘫痪 03 网状结构 全点对点连接，可靠性极高，成本高，用于骨干网 04 核心考虑维度 规模、布局、性能要求、地理环境、预算 课堂练习 单选题 在选择网络拓扑结构时，下列不属于主要考虑因素的是（） A. 网络的规模 B. 计算机的布局 C. 网络操作系统的品牌 D. 资金的限制 答案：C 解析：选择网络拓扑结构时主要考虑五个因素：网络的规模、计算机的布局、网络传输的速度和稳定性、地理环境的限制、资金的限制。网络操作系统的品牌属于软件选型范畴，不直接决定物理拓扑结构的选择。 师生互动 01 讨论题目：搭建医院核心网络，对稳定性要求极高，应该选择什么交换技术和拓扑结构？为什么？ 参考思路 交换技术： 选择虚电路模式的分组交换，保障传输稳定低时延 拓扑结构： 核心层采用双星型冗余或网状结构 接入层采用星型结构 设计原则： 核心层保障容错能力，接入层控制成本 知识小结 课后任务 布置作业： 1. 基础作业：制作本节课思维导图，梳理"选择网络的拓扑结构"完整知识体系；完成课件配套练习题。 2. 拓展任务：画出家庭宽带网络拓扑草图，标注所有节点和链路，下节课分享。 谢谢观看 THANKS Lavf59.14.100 Lavf59.14.100 Lavf59.14.100 $