網(wǎng)絡拓撲結構概述

網(wǎng)絡拓撲結構就是指用傳輸媒體把計算機等各種設備互相連接起來的物理布局，是指互連過程中構成的幾何形狀，它能表示出網(wǎng)絡服務器、工作站的網(wǎng)絡配置和互相之間的連接。網(wǎng)絡拓撲結構可按形狀分類，分別有：星型、環(huán)型、總線型、樹型、總線/星型和網(wǎng)狀型拓撲結構。星型拓撲結構將各個節(jié)點與中心節(jié)點連接，呈現(xiàn)出放射狀排列，通過中心節(jié)點對全網(wǎng)的通信進行控制。總線型計算機網(wǎng)絡拓撲結構主要是通過一條高速主干電纜對周圍節(jié)點進行連接。環(huán)型計算機網(wǎng)絡拓撲結構可以對節(jié)點收尾的信息進行循環(huán)，形成閉合的環(huán)型線路，提高單項傳輸?shù)耐暾浴湫陀嬎銠C網(wǎng)絡拓撲結構可以保證兩節(jié)點之間的無回路傳輸，保證計算機網(wǎng)絡拓撲結構擴充的方便性。網(wǎng)狀型計算機網(wǎng)絡拓撲結構將節(jié)點之間的線路進行網(wǎng)狀連接，有效提高了線路之間信息傳遞的可靠性。

網(wǎng)絡拓撲結構是指把網(wǎng)絡電纜等各種傳輸媒體的物理連接等物理布局特征，通過借用幾何學中的點與線這兩種最基本的圖形元素描述，抽象地來討論網(wǎng)絡系統(tǒng)中各個端點相互連接的方法、形式與幾何形狀，可表示出網(wǎng)絡服務器、工作站、網(wǎng)絡設備的網(wǎng)絡配置和相互之間的連接。它的結構主要有總線型結構、星型結構、環(huán)型結構、樹型結構、網(wǎng)狀結構。計算機網(wǎng)絡的拓撲結構分析是指從邏輯上抽象出網(wǎng)上計算機、網(wǎng)絡設備以及傳輸媒介所構成的線與節(jié)點間的關系加以研究的一種研究方式。在進行計算機網(wǎng)絡拓撲結構設計的過程中，通過對網(wǎng)絡節(jié)點進行有效控制，對節(jié)點與線的連接形式進行有效選取，已經(jīng)成為合理計算機網(wǎng)絡拓撲結構構建的關鍵。設計人員對計算機網(wǎng)絡拓撲結構進行有效選擇，可以在很大程度上促進當前網(wǎng)絡體系的運行效果，從根本上改善技術性能的可靠性、安全性。

隨著計算機網(wǎng)絡的發(fā)展，人們發(fā)現(xiàn)計算機網(wǎng)絡拓撲結構存在著節(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)絡拓撲模型的巨大轉(zhuǎn)變。越來越多的模型構建都是從冪律規(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撲性質(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)絡拓撲結構的這些特點，使得網(wǎng)絡的發(fā)展變得越來越復雜，其性能越來越可靠，從而也促使了許多網(wǎng)絡拓撲連接規(guī)則的出現(xiàn)，即網(wǎng)絡拓撲結構形成機制的構建。

正是因為計算機網(wǎng)絡拓撲結構在不同規(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，拓撲結構構件模型就像層次化的選舉過程。具體形成機制如圖1所示。 網(wǎng)絡拓撲結構形成過程中，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)點進入網(wǎng)絡的時間記錄下來，記錄下來的時間都是隨機分布的。每一個節(jié)點在進入網(wǎng)絡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。這些收發(fā)信息中設置了優(yōu)先度和傳達范圍，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)點進行連接。根據(jù)這種模式進行不斷的發(fā)展，最后將會產(chǎn)生圖1的圖形結果。在整個拓撲網(wǎng)絡形成過程中，首先要經(jīng)歷圖1中(a)的初始階段，在網(wǎng)絡形成初始階段，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)點進行通信或者是連接。而隨著網(wǎng)絡的不斷發(fā)展，節(jié)點度在不斷擴大，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)絡此時正在對外大肆擴展。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1中的(b)和(c)。這就是計算機網(wǎng)絡拓撲結構的形成模型，是一種消息自組織和傳遞接收的模型。