網(wǎng)絡拓撲結(jié)構概述

網(wǎng)絡拓撲結(jié)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(jié)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(jié)構。星型拓撲結(jié)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?？偩€型計算機網(wǎng)絡拓撲結(jié)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(jié)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?。樹型計算機網(wǎng)絡拓撲結(jié)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(jié)構擴充的方便性。網(wǎng)狀型計算機網(wǎng)絡拓撲結(jié)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(jié)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(jié)構主要有總線型結(jié)構、星型結(jié)構、環(huán)型結(jié)構、樹型結(jié)構、網(wǎng)狀結(jié)構。計算機網(wǎng)絡的拓撲結(jié)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(jié)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(jié)構構建的關鍵。設計人員對計算機網(wǎng)絡拓撲結(jié)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(jié)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(jié)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(jié)構形成機制的構建。

正是因為計算機網(wǎng)絡拓撲結(jié)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(jié)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(jié)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(jié)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(jié)構的形成模型，是一種消息自組織和傳遞接收的模型。