摘要：計算機網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是指網(wǎng)絡(luò)中包括計算機在內(nèi)的各種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（如路由器、交換機等）實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互連所展現(xiàn)出來的抽象連接方式。通過拓?fù)鋱D表可以清晰的了解到整個網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點的線路連接情況以及整個網(wǎng)絡(luò)的外貌結(jié)構(gòu)。該文通過對網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的概念和分類的分析，具體探討了網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞男纬蓹C制。

關(guān)鍵詞：計算機網(wǎng)絡(luò)；網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)；拓?fù)湫纬蓹C制

中圖分類號：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2012）31-7441-03

計算機網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是指網(wǎng)絡(luò)中包括計算機在內(nèi)的各種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（如路由器、交換機等）實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互連所展現(xiàn)出來的抽象連接方式。計算機網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渌P(guān)心的是這種連接關(guān)系及其圖表繪示，并不在意所連接計算機或設(shè)備的各種細(xì)節(jié)。通過拓?fù)鋱D表可以清晰的了解到整個網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點的線路連接情況以及整個網(wǎng)絡(luò)的外貌結(jié)構(gòu)。其中的節(jié)點主要是指網(wǎng)絡(luò)中連接的各種有源設(shè)備，比如計算機、路由器、打印機、交換機等等，這些節(jié)點通過微波、線路、光纖、電話等介質(zhì)進(jìn)行信息流的連接從而形成網(wǎng)絡(luò)。因此，計算機網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)就是節(jié)點和鏈路所組成的。

1　計算機網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的分類

計算機網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)主要是計算機、路由器、打印機、交換機等設(shè)備跟鏈路如光纖、線路等所構(gòu)成的物理結(jié)構(gòu)模式，即節(jié)點跟鏈路的組合。計算機網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)根據(jù)其連線和節(jié)點的連接方式可分為以下幾種類型：（1）總線型，（2）環(huán)形，（3）星型，（4）樹形，（5）網(wǎng)型。

1.1　總線型結(jié)構(gòu)

計算機網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，總線型就是一根主干線連接多個節(jié)點而形成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。在總線型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，網(wǎng)絡(luò)信息都是通過主干線傳輸?shù)礁鱾€節(jié)點的?？偩€型結(jié)構(gòu)的特點主要在于它的簡單靈活、構(gòu)建方便、性能優(yōu)良。其主要的缺點在于總干線將對整個網(wǎng)絡(luò)起決定作用，主干線的故障將引起整個網(wǎng)絡(luò)癱瘓?？偩€型的圖形如圖1所示：

1.2　環(huán)型結(jié)構(gòu)

計算機網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，環(huán)型結(jié)構(gòu)主要是各個節(jié)點之間進(jìn)行收尾連接，一個節(jié)點連接著一個節(jié)點而形成一個環(huán)路。在環(huán)形網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，網(wǎng)絡(luò)信息的傳輸都是沿著一個方向進(jìn)行的，是單向的，并且，在每一個節(jié)點中，都需要裝設(shè)一個中繼器，用來收發(fā)信息和對信息的擴(kuò)大讀取。環(huán)形網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的主要特點在于它的建網(wǎng)簡單、結(jié)構(gòu)易構(gòu)、便于管理。而它的缺點主要表現(xiàn)為節(jié)點過多，傳輸效率不高，不便于擴(kuò)充。環(huán)形結(jié)構(gòu)的圖形如圖2所示：

1.3　星型結(jié)構(gòu)

在計算機網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，星型結(jié)構(gòu)主要是指一個中央節(jié)點周圍連接著許多節(jié)點而組成的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，其中中央節(jié)點上必須安裝一個集線器。所有的網(wǎng)絡(luò)信息都是通過中央集線器（節(jié)點）進(jìn)行通信的，周圍的節(jié)點將信息傳輸給中央集線器，中央節(jié)點將所接收的信息進(jìn)行處理加工從而傳輸給其他的節(jié)點。星型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的主要特點在于建網(wǎng)簡單、結(jié)構(gòu)易構(gòu)、便于管理等等。而它的缺點主要表現(xiàn)為中央節(jié)點負(fù)擔(dān)繁重，不利于擴(kuò)充線路的利用效率。星型網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖3所示：

1.4　樹型結(jié)構(gòu)

在計算機網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，樹形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)主要是指各個主機進(jìn)行分層連接，其中處在越高的位置，此節(jié)點的可靠性就越強。樹形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)其實是總線性網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜化，如果總線型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)通過許多層集線器進(jìn)行主機連接，從而形成了樹形網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，如圖4所示。在互聯(lián)網(wǎng)中，樹形結(jié)構(gòu)中的不同層次的計算機或者是節(jié)點，它們的地位是不一樣的，樹根部位（最高層）是主干網(wǎng)，相當(dāng)于廣域網(wǎng)的某節(jié)點，中間節(jié)點所表示的應(yīng)該是大局域網(wǎng)或者城域網(wǎng)，葉節(jié)點所對應(yīng)的就是最低的小局域網(wǎng)。樹型結(jié)構(gòu)中，所有節(jié)點中的兩個節(jié)點之間都不會產(chǎn)生回路，所有的通路都能進(jìn)行雙向傳輸。其優(yōu)點是成本較低、便于推廣、靈活方便，比較適合那些分等級的主次較強的層次型的網(wǎng)絡(luò)。

1.5　網(wǎng)形結(jié)構(gòu)

在計算機網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中，網(wǎng)型結(jié)構(gòu)是最復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)形式，它是指網(wǎng)絡(luò)中任何一個節(jié)點都會連接著兩條或者以上線路，從而保持跟兩個或者更多的節(jié)點相連。網(wǎng)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)各個節(jié)點跟許多條線路連接著，其可靠性和穩(wěn)定性都比較強，其將比較適用于廣域網(wǎng)。同時由于其結(jié)構(gòu)和聯(lián)網(wǎng)比較復(fù)雜，構(gòu)建此網(wǎng)絡(luò)所花費的成本也是比較大的。網(wǎng)型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖5所示：

2　計算機網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的形成機制

隨著計算機網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，人們發(fā)現(xiàn)計算機網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)存在著節(jié)點度的冪律分布特點。節(jié)點度的冪律分布特點促使了網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淠Ｐ偷木薮筠D(zhuǎn)變。越來越多的模型構(gòu)建都是從冪律規(guī)律中的優(yōu)先連接和優(yōu)先生長的特點入手，讓那些比較符合計算機拓?fù)湫再|(zhì)的模型根據(jù)其中一些簡單的演化規(guī)則自動地產(chǎn)生、生長和連接。通過這種優(yōu)先連接和優(yōu)先生長的規(guī)律不斷地加入新節(jié)點。正是網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的這些特點，使得網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展變得越來越復(fù)雜，其性能越來越可靠，從而也促使了許多網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溥B接規(guī)則的出現(xiàn)，即網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)形成機制的構(gòu)建。

正是因為計算機網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)在不同規(guī)模和不同層次都表現(xiàn)著優(yōu)先生長和優(yōu)先連接的特性，本質(zhì)上趨于類似，所以，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)構(gòu)件模型就像層次化的選舉過程。具體行程機制如圖6所示：

網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)形成過程中，首先假定某平面中布置著許多個節(jié)點，同時存在著一個均勻走動的離散的時鐘，通過這個時鐘將每個節(jié)點進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)的時間記錄下來，記錄下來的時間都是隨機分布的。每一個節(jié)點在進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)時刻的前后所要采取的行為就是接收信息或者消息和發(fā)送對已收信息的響應(yīng)。這些收發(fā)信息中設(shè)置了優(yōu)先度和傳達(dá)范圍，它們將對信息的輻射范圍產(chǎn)生著最為直接的影響。所有的節(jié)點在接收信息之后一般是依據(jù)信息源的優(yōu)先度來設(shè)計優(yōu)先度的，若所接收到的許多消息源節(jié)點存在相近的優(yōu)先度，其將會隨機地選擇一個消息源節(jié)點進(jìn)行連接。根據(jù)這種模式進(jìn)行不斷的發(fā)展，最后將會產(chǎn)生上圖6的圖形結(jié)果。在整個拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)形成過程中，首先要經(jīng)歷a圖的初始階段，在網(wǎng)絡(luò)形成初始階段，只有非常小一部分節(jié)點參與活動，所接收的和發(fā)送的信息范圍還非常小，它們僅僅只能跟周邊的節(jié)點進(jìn)行通信或者是連接。而隨著網(wǎng)絡(luò)的不斷發(fā)展，節(jié)點度在不斷擴(kuò)大，每一個節(jié)點所收發(fā)的信息范圍越來越大，所形成的連接也將越來越大和越來越多，網(wǎng)絡(luò)此時正在對外大肆擴(kuò)展。在小局域網(wǎng)中勝出的一些節(jié)點將參與更大范圍的連接和競爭，從而形成較大的局域網(wǎng)，最后發(fā)展成更大的城域網(wǎng)和廣域網(wǎng)。持續(xù)這樣下去最后便形成聚集中心，如上面圖示的（b）和（c）。這就是計算機網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的形成模型，是一種消息自組織和傳遞接收的模型。

3　結(jié)束語

綜上所述，計算機網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是指網(wǎng)絡(luò)中包括計算機在內(nèi)的各種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（如路由器、交換機等）實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)互連所展現(xiàn)出來的抽象連接方式。計算機網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)主要是節(jié)點和鏈路所組成的。包括：總線型、星型、網(wǎng)絡(luò)型、樹型、環(huán)型等形式，各種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涠加兄约旱奶攸c，隨著網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，其便形成一種更復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。根據(jù)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的優(yōu)先連接和優(yōu)先生長的規(guī)則，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞男纬删褪菑暮唵蔚木W(wǎng)絡(luò)慢慢發(fā)展成復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)，最終發(fā)展成為一種更大更高級的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)體系。這種體系具有一定的層次結(jié)構(gòu)，一般是利用協(xié)議對網(wǎng)絡(luò)的通信進(jìn)行規(guī)制。

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