考点3 计算机网络的拓扑结构、标准与标准化组织《计算机网络技术与应用》内蒙古（对口招生）计算机类 知识点讲解

内蒙古自治区（计算机类）对口招生 《计算机网络技术与应用》复习讲义 模块 1 计算机网络概述 考点 3 计算机网络的拓扑结构、标准与标准化组织 【考纲要求】 1.理解计算机网络系统的拓扑结构； 2.理解计算机网络的标准与标准化组织。 【知识网络】 【知识和技能要点】 一、计算机网络系统的拓扑结构 1. 网络拓扑结构的概念 网络拓扑结构借用了拓扑学中与大小形状无关的点线分析法：把工作站、服务器等设备看作“节点”，把电缆一类通信介质抽象为“线”，从而略去距离与位置等细节，只保留节点间的连接关系。由此，网络的拓扑结构即节点与线之间的几何排序，它勾画出网络的整体形状，并反映同一网络内部各实体的结构关系。组建网络时首先要做的正是设计拓扑结构，它左右着网络的性能、可靠程度与通信开销。 2. 网络节点的分类 网络中的节点可归为两类。一类承担信息的转换与交换，称为转接节点，交换机、集线器与路由器都属于此类；另一类则是信息收发的两端，称为访问节点，即各种计算机设备，它们既是信息的源节点，也是信息的目标节点。 3. 网络拓扑结构的类型 网络拓扑结构的类型主要有总线型、星型、环型、树型和网状型5种。它们的差别主要体现在节点与线路的连接方式上：总线型共用一条总线，星型以中央节点为核心，环型首尾相连构成闭合环路，树型呈分级分支结构，网状型则由节点间多条不规则连接构成。不同拓扑在可靠性、可扩充性与通信费用上各有长短，选用时应结合网络规模与可靠性要求综合权衡。 （1）总线型拓扑结构把网内各个节点都接到同一根总线上，总线两端要安装终结器，用来匹配线路阻抗，避免信号反射回总线造成干扰。所有节点都经由总线收发信息，同一时刻只允许一个节点发送数据，若有两个以上节点同时发送就会产生冲突；一个节点发出的信息可沿总线向两侧传播，并被总线上任何一个节点接收。 总线型结构的优点：结构简单而灵活，节点设备装卸方便，扩充性好；所需电缆较少，造价相对低廉；节点响应速度快，共享资源的能力强，且设备投入量少。其缺点：对作为公共通道的总线故障很敏感，线路一旦出问题全网即瘫痪，故障隔离与诊断也较困难；由于大家共用一条总线，站点之间协调通信需要复杂的介质访问控制机制；网内计算机数量偏多时，效率与传输性能都会明显下降。 （2）星型拓扑结构以中央节点为核心，用一条条独立的线路把它与其余各节点分别相连。所有节点之间的通信都要经由中央节点中转：中央节点先把信息收下，再转发给对应的节点。因此中央节点是否可靠，直接决定了整个网络能否正常使用。目前这类中央节点大多由交换机充当。 星型结构的优点是：结构简单，便于控制、管理与扩展；某一条连接出现故障时只会波及单个设备，不会拖累全网；每个节点单独连到中央节点，故障的检测与隔离都较容易。其缺点是：每个节点都要占用一条线缆与中央节点相连，线缆用量大、施工成本高，线路利用率也偏低；中央节点负担较重，容易成为整个网络的瓶颈，一旦它出问题就会导致全网瘫痪；对中央节点的可靠性与冗余度要求较高。 （3）环型拓扑结构把各个节点串接在一条闭合的环状线路上，线路首尾相接。信息在环中只朝一个方向逐站传递，从一个节点传到相邻的下一个节点。当信息携带的目标地址与环上某个节点相符时，该节点便把信息收下，随后信息继续往下传递，直到返回最初发出它的那个节点为止。 环型结构的优点是：信息始终沿固定方向流动，且任意两个节点之间只有一条通路，结构简单，路径选择与通信接口管理软件的编写都较为容易。其缺点是：环上任一节点出故障都会使环路无法工作，导致全网中断甚至瘫痪，可靠性较差；故障的隔离与诊断同样困难；接入节点偏多时传输效率会下降，网络响应时间随之变长；新增工作站时还须暂时中断环路，不便于扩充。 （4）树型拓扑结构可以看作总线型结构的延伸：在总线的基础上再分出若干分支，传输介质虽有多条分支，却不会构成闭合回路；它也可视为星型结构的叠加。这种网络属于分级的集中控制式结构，节点按层次排列，位于最上层的根节点借助各级中心节点实施分级管理，信息的交换大多发生在上下层节点之间。树型结构虽然设有多个中心节点，但各中心节点彼此之间很少有信息往来。 树型结构的优点是：线路连接简单，扩展方便，增挂新节点或新分支都很容易；日常维护也较省事，故障容易被隔离——某条分支上的节点或线路出问题时，可以很方便地把它与整个系统隔开。其缺点是过分依赖根节点：根节点一旦出故障，全网都无法正常工作。 （5）网状型拓扑结构不追求规则形状：网络中的节点与通信线路交织连接成不规则的形态，其中任意一个节点都至少与另外两个节点相连，因而节点之间存在多条可达路径。广域网普遍采用网状型结构，局域网则很少使用。这种连接方式使网络在部分线路失效时仍能绕行，为高可靠性提供了结构基础。 网状型结构的优点是：节点间拥有多条传输路径，传输效率高、冗余性好；某条线路或某个节点失效时，网络的整体运行不受影响，可靠性较高。其缺点是：结构复杂，由于路径众多，必须借助合适的路由算法挑出最佳路径；同时布线难度大、建设成本高，日常管理与维护也较为麻烦。 二、计算机网络的标准及标准化组织 1. 国际标准化组织（ISO） 国际标准化组织（ISO）诞生于1946年，是全球性非政府机构，也是当今规模最大、权威性最强的国际标准化专门机构。它与600多个国际组织保持协作，主要工作是制订国际标准、统筹全球标准化事务、组织情报交流。截至2021年12月底已发布24121份国际标准和文件；开放系统互连（OSI）参考模型与ISO 9000系列质量管理与品质保证标准等，均出自该组织。 2. 美国国家标准协会（ANSI） 美国国家标准协会（ANSI）创立于1918年，是一家非营利性的民间团体，同时也以主要成员身份参与若干国际标准化组织，例如国际标准化委员会与国际电工委员会（IEC）。该协会制定的标准在各行业应用很广，较典型的有美国标准信息交换码（ASCII）与光纤分布式数据接口（FDDI）。 3. 电气电子工程师学会（IEEE） 电气电子工程师学会（IEEE）成立于1963年，由电气工程、电子与计算机等领域的专业人员组成，是全球最大的专业技术团体，目前会员逾40万人。IEEE设有众多专业委员会，其标准在工业界影响很大。1980年组建的IEEE 802委员会专司局域网标准制定，先后出台IEEE 802.3以太网、IEEE 802.4令牌总线网与IEEE 802.5令牌环网等标准。 4. 国际电信联盟（ITU） 国际电信联盟（ITU）面向各国政府的电信主管部门，负责协调彼此间的电信事务。它研究并制订电信业务的规章制度，以决议形式给出推荐标准，同时收集相关信息与情报，目标是让国际电信实现标准化。由于ITU-T标准能够保证各国电信网互联互通并正常运转，它已被越来越多的国家采用。 5. 国际电工委员会（IEC） 国际电工委员会（IEC）创立于1906年，至今已有一百多年历史，是国际上最早成立的电工标准化机构，专门负责电气工程与电子工程领域的国际标准化工作。它制定的标准覆盖电气、电子及相关技术领域，为各国相关产品的互换性与安全性提供了统一依据。 6. 电子工业协会（EIA） 美国电子工业协会（EIA）成立于1924年，是美国的电子工业制造商团体，先后颁布了大量涉及电信与计算机通信的标准。其中最广为人知的是RS-232标准，它规定了数据终端设备与数据通信设备间的串行连接，如今被广泛采用。在结构化网络布线方面，EIA还与通信工业协会（TIA）携手推出EIA/TIA 568等商用建筑电信布线标准，为多厂商产品与环境提供了统一布线规范。 7. 美国通信工业协会（TIA） 美国通信工业协会（TIA）建立于1988年，是一家提供全方位服务的国家贸易组织，成员包括美国及世界各地900余家从事通信和信息技术产品、系统与专业技术服务的企业。TIA经美国国家标准协会认可，具备制定各类通信产品标准的资格，其标准制定部门下设5个分会，分别是用户室内设备、网络设备、无线设备、光纤通信与卫星通信分会。 【真题】 2024年真题｜第23题 按照计算机网络的（ ）划分，可以将网络划分为总线型、环形和星形网络。 A. 地域面积 B. 通信性能 C. 使用范围 D. 拓扑结构 【答案】D 【解析】总线型、环形和星形描述的是网络中节点与线路的连接形式，即拓扑结构。按地域面积、通信性能或使用范围划分，得到的是局域网、城域网、广域网等分类，与题干列出的三种结构不符。 2026年真题｜填空题第132题 在网络拓扑结构中，所有节点都连接到一个中心节点的结构称为________拓扑。 【答案】星形（星型） 【解析】星型拓扑结构以中央节点为中心，用单独的线路把中央节点与各个节点连接起来，各节点之间的通信都必须经过中央节点中转。 【练习题】 一、填空题 1. 网络拓扑结构把工作站、服务器等设备抽象为“节点”，把电缆等通信介质抽象为“________”。 【答案】线 【解析】借用拓扑学的点线分析方法，可略去距离、位置等物理特性，只抽出节点之间的连接关系，便于研究网络结构。 2. 网络中的节点分为转接节点和________节点两类。 【答案】访问 【解析】转接节点包括交换机、集线器和路由器等，负责转换和交换信息；访问节点即各类计算机设备，是信息交换的源节点和目标节点。 3. 网络拓扑结构的类型主要有总线型、星型、环型、________和网状型5种。 【答案】树型 【解析】五种拓扑的差别在于节点与线路的连接方式，不同拓扑在可靠性、可扩充性与通信费用上各有长短。 4. 总线型网络拓扑结构中，总线两端需要连接________以匹配线路阻抗，防止信号反射产生干扰。 【答案】终结器 【解析】终结器用于吸收到达总线末端的信号能量，避免信号反射回总线干扰正常通信。 5. 星型网络拓扑结构以________节点为中心，各节点之间的通信必须经过它。 【答案】中央 【解析】中央节点接收信息后再转发给相应节点，其可靠性直接决定整个网络的可用性，目前主要采用交换机。 6. 环型网络中的信息传输是________的，即沿一个方向从一个节点传到另一个节点。 【答案】单向 【解析】信息沿环单向流动，当目标地址与环上某节点地址相同时被该节点接收，之后继续流向下一节点。 7. 广域网一般采用________型拓扑结构，而局域网则不常用。 【答案】网状 【解析】网状型结构中任意一个节点至少与其他两个节点相连，节点间存在多条传输路径，传输效率高、冗余性能好。 8. ________成立于1946年，是目前世界上最大、最有权威性的国际标准化专门机构。 【答案】国际标准化组织 【解析】该组织与600多个国际组织保持协作关系，著名的开放系统互连（OSI）参考模型即由其制定。 9. 电气电子工程师学会下设的________委员会负责有关局域网标准的制定事宜。 【答案】IEEE 802 【解析】该委员会成立于1980年，制定了著名的IEEE 802系列标准，如IEEE 802.3以太网标准、IEEE 802.4令牌总线网标准等。 10. 在结构化网络布线领域，与EIA联合制定商用建筑电信布线标准的美国组织是________。 【答案】TIA 【解析】EIA与美国通信工业协会（TIA）联合制定了EIA/TIA 568标准，提供了统一的布线标准并支持多厂商产品和环境。 二、单项选择题 1. 从拓扑学的观点来看，计算机网络的拓扑结构是指（ ）。 A. 节点与线间的几何排序 B. 网络协议栈的分层结构 C. 网络的逻辑组成 D. 网络带宽的分配方式 【答案】A 【解析】拓扑结构是网络中计算机或设备与传输介质形成的节点与线之间的几何排序，用以表示网络的整体结构形状，反映各实体之间的结构关系。 2. 下列不属于网络转接节点的是（ ）。 A. 交换机 B. 集线器 C. 路由器 D. 工作站 【答案】D 【解析】转接节点负责转换和交换信息，包括交换机、集线器和路由器等；工作站属于访问节点，是信息交换的源节点或目标节点。 3. 总线型网络拓扑结构中，总线两端连接终结器的作用是（ ）。 A. 放大传输信号 B. 匹配线路阻抗，防止信号反射 C. 隔离故障节点 D. 提高传输速率 【答案】B 【解析】总线两端需接终结器以匹配线路阻抗，防止信号反射回总线产生干扰，这是总线型结构正常工作的必要条件。 4. 星型网络拓扑结构中，目前中央节点主要采用（ ）。 A. 网卡 B. 中继器 C. 交换机 D. 调制解调器 【答案】C 【解析】星型结构以中央节点为中心，各节点之间的通信都必须经过中央节点转发，目前中央节点主要采用交换机。 5. 环型网络中的信息传输方向是（ ）。 A. 双向同时传输 B. 单向传输 C. 双向交替传输 D. 随机方向传输 【答案】B 【解析】环型网络中的信息传输是单向的，即沿一个方向从一个节点传到另一个节点，直到流回发送该信息的节点。 6. 树型网络拓扑结构可以看作是（ ）的扩展。 A. 环型网络 B. 星型网络 C. 总线型网络 D. 网状型网络 【答案】C 【解析】树型结构是在总线型网络的基础上加上分支形成的，其传输介质有多条分支但不形成闭合回路。 7. 广域网一般采用（ ）拓扑结构。 A. 总线型 B. 星型 C. 环型 D. 网状型 【答案】D 【解析】网状型结构中任意节点至少与其他两个节点相连，节点间存在多条传输路径，可靠性高，故广域网一般采用该结构，而局域网不常用。 8. 目前世界上最大、最有权威性的国际标准化专门机构是（ ）。 A. ISO B. ANSI C. IEEE D. ITU 【答案】A 【解析】国际标准化组织（ISO）成立于1946年，是一个全球性的非政府组织，也是目前世界上最大、最有权威性的国际标准化专门机构。 9. 制定了著名的IEEE 802系列标准的组织是（ ）。 A. ISO B. IEEE C. IEC D. EIA 【答案】B 【解析】IEEE 802委员会于1980年成立，负责有关局域网标准的制定事宜，制定了IEEE 802.3、IEEE 802.4、IEEE 802.5等系列标准。 10. RS-232标准由（ ）颁布，它定义了数据终端设备与数据通信设备之间的串行连接。 A. ITU B. TIA C. EIA D. ANSI 【答案】C 【解析】RS-232标准由美国电子工业协会（EIA）颁布，如今被数据通信设备广泛采用，是串行连接的经典标准。 11. 在世界各国政府的电信主管部门之间协调电信事务的国际组织是（ ）。 A. ISO B. ANSI C. IEEE D. ITU 【答案】D 【解析】国际电信联盟（ITU）负责协调各国政府电信主管部门之间的电信事务，其ITU-T标准可保证各国电信网的互联和运转。 12. 下列不属于网络拓扑结构类型的是（ ）。 A. 链型 B. 总线型 C. 星型 D. 树型 【答案】A 【解析】网络拓扑结构的类型主要有总线型、星型、环型、树型和网状型5种，链型不属于其中。 三、简答题 1. 简述星型网络拓扑结构的主要优缺点。 【答案】星型拓扑结构以中央节点为中心，用单独的线路把中央节点与各个节点连接起来，各节点之间的通信都必须经过中央节点中转。其优点是：网络结构简单，便于控制和管理，易于扩展；单个连接点发生故障只影响一个设备，不会影响全网；每个节点直接连到中央节点，故障容易检测和隔离。其缺点是：每个节点与中央节点之间都需一条线缆连接，线缆使用量大、布线施工成本高，且通信线路利用率不高；中央节点负担重，容易成为网络瓶颈，一旦故障会导致全网瘫痪，因而对中央节点的可靠性和冗余度要求较高。 【解析】本题考查星型拓扑结构的优缺点。答题时应先说明其连接方式，再分别列出优缺点，注意“单个连接点故障不影响全网”与“中央节点故障导致全网瘫痪”是成对出现的要点。 2. 简述国际标准化组织（ISO）与电气电子工程师学会（IEEE）的基本情况及其在标准化方面的主要贡献。 【答案】ISO成立于1946年，是全球性的非政府组织，也是目前世界上最大、最有权威性的国际标准化专门机构，主要活动是制定国际标准、协调世界范围的标准化工作、组织成员国和技术委员会进行情报交流。它已制定两万余份国际标准和文件，著名的具有7层协议结构的开放系统互连（OSI）参考模型和ISO 9000系列标准均出自该组织。IEEE成立于1963年，由从事电气工程、电子和计算机等领域的专业人员组成，是世界上最大的专业技术团体，目前会员超过40万人、遍布160多个国家。它下设许多专业委员会，1980年成立的IEEE 802委员会负责局域网标准的制定，制定了IEEE 802.3以太网、IEEE 802.4令牌总线网和IEEE 802.5令牌环网等标准。 【解析】本题考查两个主要标准化组织。答题时应分别说明成立时间、组织性质与主要贡献，其中OSI参考模型对应ISO，IEEE 802系列标准对应IEEE，两条线索不可混淆。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究 学科网（北京）股份有限公司 $