网络拓扑图

一、网络拓扑图

（一）常见网络拓扑结构

1. 星型 → 太阳与行星

• 中央节点（如交换机）像太阳，其他设备像行星围绕太阳运转。
• 关键点：中心故障全瘫痪，扩展容易维护难。

2. 总线型 → 火车轨道

• 所有设备挂在一条共享 “轨道” 上，两端需 “刹车”（终结器）。
• 关键点：布线简单成本低，一处断开全歇菜。

4. 环型 → 自行车轮

• 节点连成环形，数据像链条一样循环传递。
• 关键点：效率高但容错差，断一环整车瘫。

6. 网状 → 城市交通网
   

• 每个节点像十字路口，有多条道路（连接）可选。
• 关键点：可靠性强成本高，适合核心网络。

7. 树形型 → 乐高积木

• 比如星型 + 总线型，像搭积木一样组合。
• 关键点：按需定制灵活用，常见于企业网络。

网络类型	结构描述	类比	优点	缺点	应用场景
星型	所有设备连接到中心节点（交换机/路由器）	太阳与行星	✅ 易扩展 ✅ 故障易定位	❌ 依赖中心节点 ❌ 布线成本高	家庭WiFi、企业办公网
总线型	设备连接到一条主干线缆	糖葫芦串	✅ 布线简单 ✅ 成本低	❌ 单点故障 ❌ 冲突严重	早期网吧、工业控制网络
环型	设备首尾相连形成闭合环	接力赛跑道	✅ 无冲突 ✅ 适合长距离	❌ 扩展性差 ❌ 故障影响大	城市光纤骨干网、工业自动化
网状型	设备间多路径连接，任意两点多条链路	蜘蛛网	✅ 高可靠性 ✅ 冗余性强	❌ 成本高 ❌ 管理复杂	军事网络、广域网（互联网骨干）
树型	分层连接，中心节点下分多个分支	公司组织结构图	✅ 扩展性好 ✅ 便于管理	❌ 依赖根节点 ❌ 单点故障风险	校园网、大型企业网
混合型	两种或多种结构混合（如星型+环型）	城市交通系统	✅ 灵活 ✅ 平衡成本与可靠性	❌ 设计复杂	智慧城市网络、大型数据中心

（二） 典型例题解析

例题 1：企业网络设计
某公司有 3 个部门，各 10 台电脑需通信，总部有服务器。设计满足需求的拓扑结构。

解析：

• 选择星型结构：服务器为中心节点，部门间通信通过服务器中转。
• 优缺点：易管理但中心节点为瓶颈，可增加冗余（备用服务器）提升可靠性。
  例题 2：软考机考绘图题
  根据描述绘制包含路由器、交换机、服务器和终端的星型网络。
  步骤：

1. 中心放置交换机，连接路由器与服务器。
2. 终端设备通过双绞线连接至交换机。
3. 标注 IP 地址（如路由器 192.168.1.1，终端自动获取）。
   例题 3：故障排查
   总线型网络中某节点故障，导致全网瘫痪。分析原因及解决方案。
   解析：

• 原因：总线型依赖主干线缆，单点断裂影响全局。
• 方案：改用星型结构或增加冗余线缆。

（三）总结

网络拓扑就像城市道路规划：

• 星型适合“市中心”集中管理；
• 网状型适合“高速公路”确保畅通；
• 总线型适合“乡间小路”低成本连接。

二、网络通信基本单位

（一）分层记忆法（OSI模型+PDU）**

口诀：

“链路帧，网络包，传输分段或数据报，应用消息最上层”

• 数据链路层：帧（Frame）类比：像“信封”，装着数据和地址（MAC）。例子：快递信封（地址标签+内部信件）。
• 网络层：数据包（Packet）类比：像“包裹”，标注目的地（IP地址）。例子：快递包裹（外部面单+内部物品）。
• 传输层：段（Segment）或数据报（Datagram）类比：
  • TCP段：火车车厢（有序运输，需确认）。
  • UDP数据报：卡车（快速运输，不保证顺序）。
• 应用层：消息（Message）类比：直接可读的“信件内容”（如HTTP请求）。

（二）比特与字节的对比**

口诀：

“比特是1和0，字节是8个小比特”

• 比特（Bit）：特点：物理层传输的“最小颗粒”（类似字母笔画）。单位：bps（比特/秒）。
• 字节（Byte）：特点：存储和处理的“基本砖块”（类似单词）。单位：KB/MB/GB（如文件大小）。

（三）MTU与分片

口诀：

“MTU是门框，分片是拆快递”

• MTU（最大传输单元）：类比：快递包裹的最大尺寸（如电梯门宽度）。例子：以太网默认1500字节（超过则需分片）。
• 分片（Fragmentation）：类比：把大包裹拆成小件（每个分片带独立地址）。结果：多个数据包，接收后重组。

（四）吞吐量与速率

口诀：

“速率是理论上限，吞吐量是实际送达”

• 速率（bps）：类比：水管的最大流量（理论值）。
• 吞吐量：类比：实际水流速度（受拥堵、损耗影响）。

（四）表格对比记忆

层次	单位名称	功能	例子
物理层	比特（Bit）	传输电/光信号	01010101…
数据链路层	帧（Frame）	封装MAC地址和校验	以太网帧
网络层	数据包（Packet）	封装IP地址和路由信息	IP数据包、ICMP消息
传输层	段（Segment）或数据报（Datagram）	TCP/UDP协议单位	TCP段（有序）、UDP数据报（无连接）
应用层	消息（Message）	应用程序生成的完整内容	HTTP请求、邮件正文

（五）联想记忆法

• 比特 → 笔画：每个比特是数据的“笔画”，组合成字节（字）。
• 帧 → 信封：帧带着数据的“地址”在链路层传输。
• 数据包 → 包裹：数据包带着IP地址在网络中路由。
• 段 → 火车车厢：TCP段像车厢，有序连接成完整数据列车。
• MTU → 门框：超过MTU就像大箱子塞不进门，必须分片。

（六）练习题自测

1. 填空：
   1. 数据链路层的PDU是______，网络层的PDU是______。
   2. 1 Byte = ______ Bit。
2. 场景判断：
   1. 发送HTTP请求时，应用层生成______，传输层封装为______，网络层封装为______，链路层封装为______。