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本节书摘来自异步社区《CCNA路由和交换(200-120)学习指南》一书中的第1章,第1.2节网络拓扑,作者【美】Richard Deal,更多章节内容可以访问云栖社区“异步社区”公众号查看
1.2 网络拓扑
CCNA路由和交换(200-120)学习指南使用电缆连接网络组件时,可使用各种拓扑。拓扑决定了组件的连接方式,图1.1显示了各种介质类型使用的拓扑。在点对点拓扑中,两个组件之间只有一条连接。
在这种拓扑中,两个组件可直接通信,不受其他组件的干扰。需要连接众多组件时,通常不使用这种拓扑。一个点对点拓扑示例是,两台路由器通过WAN专用电路相连。
在星型拓扑中,有一台中央设备,它有很多到其他组件的点对点连接。星型拓扑用于需要连接众多组件的情形,一种使用星型拓扑的介质类型是10BaseT以太网。使用星型拓扑连接组件时,将计算机连接到中央的集线器或交换机。星型拓扑的主要问题是,如果中央设备出现故障,其他所有设备都无法彼此通信。为解决这种问题,可使用扩展星型拓扑。扩展星型拓扑实际上就是多个互联的星型拓扑。
在总线拓扑中,所有组件都连接到一条电缆并共享这条电缆。有些介质类型(如10Base5和10Base2以太网)使用总线拓扑。为提供总线拓扑,通常使用特殊接头或收发器来连接电缆。例如,在10Base5中,每台设备都通过插入式分接头(vampire tap)连接到同一条同轴电缆;这种设备通过插入同轴电缆来提供从网络设备到电缆的物理连接。
在环形拓扑中,每台设备都连接到下一台设备,而最后一台设备又连接到第一台设备。实现环形拓扑时,可使用单环,也可使用双环。需要提供冗余性时,通常使用双环;这样如果一个组件出现故障,依然可以以单环方式正常运行,如图1.2所示。光纤分布式数据接口(FDDI)就是一种使用双环来连接计算机组件的介质技术。单环拓扑不具备这种冗余性。
实践经验
物理总线拓扑共享一条电缆。当今的网络很少使用令牌环和FDDI。
1.2.1 物理拓扑和逻辑拓扑
必须区分物理拓扑和逻辑拓扑。物理拓扑指的是组件是如何通过电缆连接起来的,例如,10BaseT的物理拓扑为星型,而FDDI的物理拓扑为双环;逻辑拓扑指的是组件如何通过物理拓扑进行通信。物理拓扑和逻辑拓扑是彼此独立的,例如,所有以太网不管在布线方面使用的是哪种物理拓扑,在组件通信方面使用的都是逻辑总线拓扑。这意味着在以太网中,可能使用10BaseT以物理星型拓扑的方式连接组件,但这些组件以逻辑总线拓扑的方式进行通信。令牌环是另一种物理拓扑和逻辑拓扑不同的通信协议。在物理上,令牌环像10BaseT以太网一样使用星型拓扑,但在逻辑上使用环形拓扑在设备之间进行通信。判断组件之间的连接方式和通信方式时,这可能给您带来困惑。另一方面,FDDI就没有这样的问题,其物理拓扑和逻辑拓扑相同,都是环形。表1.2列出了常见的介质类型及其物理拓扑和逻辑拓扑。
1.2.2 全网状拓扑和部分网状拓扑
网状是描述组件连接方式的一个通用术语;当前使用的网状拓扑有两种:部分网状和全网状。在部分网状拓扑中,每台设备并非与其他所有设备都直接相连;在全网状拓扑中,每个组件都直接连接到其他所有组件。图1.3提供了这两种拓扑的示例。请注意,部分网状和全网状拓扑也可从物理角度和逻辑角度看。例如,在物理总线拓扑中,组件是以全网状方式连接的,因为它们都连接到同一条电缆——这种拓扑在逻辑上和物理上都是全网状的,在LAN中很常见。另一方面,在WAN中,出于成本考虑,常使用部分网状拓扑,以降低将组件和场点连接起来的成本。例如,在图1.3左侧的部分网状网络中,顶部、左侧和底部的组件都可通过右侧的设备进行通信。这种通信方式增加了传输延迟,但减少了需要的连接组件数量,从而降低了成本。
实践经验
在全网状WAN中,需要的链路数为N ×(N – 1)/ 2,其中N为需要连接的场点数。例如,如果有10个场点,要以全网状方式连接这些场点,将需要45(10 ×(10 – 1)/ 2)条链路。随着互连的场点越来越多,除成本无法承受外,WAN设备必须提供的接口数以及管理连接的负担也将急剧增加,让您难以承受。
考试要求
网络和拓扑
本章只是简要地介绍了网络和拓扑,但很可能出现与这些内容相关的考题。设计和维护网络时,需要考虑的因素包括费用、速度、拓扑类型、可扩展性、可靠性和可用性等。有些流量(如VoIP和视频)对延迟和滞后很敏感,因此设计方案中必须包含处理这些流量的QoS功能。在网络中,您将看到的网络组件包括路由器、交换机、网桥和集线器。
这些设备可能位于不同的场点:移动用户、SOHO、分支机构和/或公司总部。要连接这些场点,需要使用WAN服务。
以太网使用逻辑总线拓扑,但其物理拓扑可以是总线、星型或点对点。
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