网络拓扑结构范文精选

P2P系统主要采用非集中式的拓扑结构，很少面临过量存储负载、DoS（Denial of Service，拒绝服务）攻击、网络带宽限制等集中式互联网络难以解决的问题。

P2P的四种拓扑结构

拓扑结构是指分布式系统中各个计算单元之间物理或逻辑的互联关系，结点之间的拓扑结构一直是确定系统类型的重要依据。目前互联网络中广泛使用集中式、层次式等拓扑结构。

Internet本身是世界上最大的非集中式互联网络，但是上世纪90年代所建立的一些网络应用系统却是完全的集中式系统，许多Web应用都是运行在集中式的服务器系统上。集中式拓扑结构系统目前面临着过量存储负载、DoS（Denial of Service，拒绝服务）攻击、网络带宽限制等一些难以解决的问题。P2P系统主要采用非集中式的拓扑结构，一般来说不存在上述这些难题。 根据结构关系可以将P2P系统细分为四种拓扑形式:

中心化拓扑（Centralized Topo-logy）;

全分布式非结构化拓扑（Decentra-lized Unstructured Topology）;

全分布式结构化拓扑（Decentra-lized Structured Topology，也称作DHT网络）;

半分布式拓扑（Partially Decentra-lized Topology）。

摘 要：P2P网络被称为对等网，每个节点的地位是对等的，既能充当网络服务的请求者，又能对其他计算机的请求做出响应，提供资源和服务。P2P网络结构是利用客户端的处理能力，实现了通信与服务端的无关性。本文主要介绍P2P网络的拓扑结构。

关键词：P2P；拓扑结构；网络

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.24.129

计算机连接的方式叫做“网络拓扑结构”（Topology）。网络拓扑是指各种互连设备用传输媒体相连接的物理布局，主要是指计算机的分布位置和如何连接它们。在P2P系统中，所使用的节点构成了一个网络拓扑的逻辑结构，这个网络拓扑构的造过程中需要解决一系列的实际问题。这些问题包括如何标识节点、节点以何种方式进行组织、节点如何加入/退出网络、如何高效查找节点和资源、系统容错等。现在已经成熟的P2P网络主要分为四类：集中式拓扑（Centralized Topology）、完全分布式结构化拓扑（Decentralized Unstructured Topology）、混合式拓扑（Decentralized Structured Topology）和完全分布式非结构化拓扑（Partially Decentralized Topology）。

1 集中式拓扑

集中式内容路由是提供路由查询最直观和简单的方法。在P2P网络中设置一个节点，称为中心节点，所有其他节点和中心节点建立相应的连接关系，并把自身所拥有的资源索引信息都保存到中心节点上，从而使中心节点拥有全网的资源索引信息。当某个节点需要进行路由查询时，向中心节点提交查询关键字，中心节点遍历资源索引表格，就可以很容易查询全网是否拥有请求节点感兴趣的资源。集中式只是针对路由查询机制而言，在内容传送上仍然是对等服务思想。也就是请求节点通过集中式的路由查询机制定位出能够提供内容服务的节点后，与这些节点分别建立传输通道实现并行传送，而不是完全从中心服务器获得内容。中心化拓扑结构的最大优点是维护容易、资源比较的发现效率较高且实现相对简单。但是这种拓扑结构存在一些问题。集中式结构最明显的缺点是中心节点连接其他节点过多时，需要存储大量的资源索引信息，并且要保持资源索引信息的准确性和通信及时性，就必须不断和其他节点保持信息的同步。当节点规模扩展时，中心节点很容易出现性能瓶颈。代表系统有Napster。

2 全分布式非结构化拓扑

打破集中式结构的最简单办法是在P2P节点之间建立随机拓扑，也就是在一个新加入节点和P2P网络中的某个节点间随机建立连接通道，从而形成一个随机拓扑结构。当一个节点需要进行内容路由时，节点向全网广播查询请求，每个节点收到查询消息后搜索资源列表，查看自己是否有资源可以为请求节点提供服务。如果有，则向请求节点返回搜索结果，否则直接忽略请求。这种机制不需要中心节点存在，是一种纯分布式的机制，但是网络拓扑结构是随机的，没有典型的结构特征，因此这种机制称为纯分布式路由查询技术。但是，随着节点数目的不断增多，网络规模不断扩大，无结构化的纯分布网络进行内容路由时，有很多致命的问题难以解决。特别是大规模节点消息响应风暴问题，在网络规模过大时，当前没有一个完善的机制可以解决，这也导致其超大规模应用面临挑战。采用这种拓扑结构最典型的案例有Gnutella。

《东北大学学报》2016年第四期

摘要:

选取CAIDA机构数量级为107的互联网拓扑数据，对IPv4，IPv6与AS级互联网网络规模、标准网络结构熵、网络平均路径长度和网络度分布幂指数进行了分析．结果表明，互联网具有可扩展性与鲁棒性;互联网拓扑结构具有弹性网络特征，且随互联网的拓扑演化，弹性网络特征愈发明显．互联网弹性网络特征的发现，使借鉴生物学思想指导互联网宏观拓扑研究成为可能．

关键词:

互联网拓扑;互联网弹性网络特征;可扩散性;鲁棒性;生命特征

互联网诞生至今，其网络宏观拓扑结构时刻都在发生着变化，随着需求的提高，其演化速度变得更快，网络结构的复杂性也变得更明显［1－2］．这意味着，互联网的复杂拓扑结构不再是一个工业化的机械结构，人们不得不放弃对互联网的绝对控制．有物理学家曾预言，“凡有生命，有进化的地方都会出现不同程度的无标度之幂律现象”，互联网逐步向互操作的方向发展，并最终会进化出生命特征，其进化过程甚至会在“自我监督”下完成［3］．国内外学者尝试从互联网宏观拓扑中寻找特征规律，以期从中提取生命特征［4］，进而证明互联网络的生命属性，但业界尚未认同这些猜测［2］．在该研究背景下，本文定义了弹性网络及其特征，以互联网常规特征量(网络规模、标准网络结构熵、网络平均路径长度和网络度分布幂指数)描述弹性网络特征的可扩展性与鲁棒性，以期从互联网宏观拓扑中发现弹性网络特征．并以此为基础，探索、观察互联网的生命迹象，通过直接建立在碳世界(以碳为基本元素的生物界)与硅世界(以硅为基本元素的计算机互联网领域)间微妙而明确的关系，为从互联网宏观拓扑中提取生命特征提供理论依据，使借鉴生物学思想指导互联网宏观拓扑研究成为可能．

1实验基础:数据来源与相关定义

本文所涉及数据取自CAIDA(thecooperativeassociationforinternetdataanalysis)Ark探测项目，抽样2009～2013年共60个月IPv4，IPv6与AS级互联网全网宏观拓扑数据，数据量级大于107，以月为探测单元，分别探究3种互联网络的弹性特征．根据Barabasi的研究证实了测量较少目的源点(抽样数据)便足以获取互联网全网拓扑本质特性［5］．分析之前，给出如下定义．定义1弹性网络:本文将弹性网络描述为一种兼具扩展性和鲁棒性的网络，网络拓扑既可在不受外界控制的情况下进行扩展、发生变化，也可容纳因外界干扰引起的变化，甚至对外界的攻击表现出自愈性和恢复性．其中，可扩展性指在常态下，网络规模等基本网络拓扑特征不受外界控制不断发展壮大的能力．鲁棒性指对于微小扰动，网络仍保持其拓扑结构或性能完好无损不变或几乎不变的能力［6］．定义2网络规模包括网络中的节点数N和连边数E，是互联网最基本的拓扑特征．随时间增长，网络中节点与边的演化情况简洁直观地体现了网络不断扩大、发展的趋势．定义3网络结构熵［7］:从宏观角度描述了复杂网络的拓扑结构状态稳定程度，结构状态越不稳定，可扩展性越大，熵越大，反之越小;从微观层面，它是系统微观状态发生改变的可能性大小，亦是系统组成单元混乱程度的度量，系统愈是存在变化的动力，系统内部愈混乱，熵愈大，反之愈小［8－9］．定理1当网络拓扑结构呈完全均匀状态时，网络被认为是最混乱、均匀且无序的．该极端情况下的网络拓扑，由于自身的不稳定性而具有最强的演化潜力，即最强的可扩展性，此时网络结构熵最大，即Hmax=lnN．定理2当网络为星形结构时，结构最不均匀，是一种极端“专制”的集权式网络，此时网络秩序性最优，网络由于极强的秩序性使得网络拓扑极其稳定，因此，星形网络在不受外界干扰的情况下，不具演化潜力或可扩展性．

摘要：计算机网络的拓扑结构是指网络中包括计算机在内的各种网络设备（如路由器、交换机等）实现网络互连所展现出来的抽象连接方式。通过拓扑图表可以清晰的了解到整个网络中各节点的线路连接情况以及整个网络的外貌结构。该文通过对网络拓扑结构的概念和分类的分析，具体探讨了网络拓扑的形成机制。

关键词：计算机网络；网络拓扑结构；拓扑形成机制

中图分类号：TP393 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2012）31-7441-03

计算机网络的拓扑结构是指网络中包括计算机在内的各种网络设备（如路由器、交换机等）实现网络互连所展现出来的抽象连接方式。计算机网络拓扑所关心的是这种连接关系及其图表绘示，并不在意所连接计算机或设备的各种细节。通过拓扑图表可以清晰的了解到整个网络中各节点的线路连接情况以及整个网络的外貌结构。其中的节点主要是指网络中连接的各种有源设备，比如计算机、路由器、打印机、交换机等等，这些节点通过微波、线路、光纤、电话等介质进行信息流的连接从而形成网络。因此，计算机网络拓扑结构就是节点和链路所组成的。

1　计算机网络拓扑结构的分类

计算机网络拓扑结构主要是计算机、路由器、打印机、交换机等设备跟链路如光纤、线路等所构成的物理结构模式，即节点跟链路的组合。计算机网络拓扑结构根据其连线和节点的连接方式可分为以下几种类型：（1）总线型，（2）环形，（3）星型，（4）树形，（5）网型。

1.1　总线型结构

计算机网络拓扑结构中，总线型就是一根主干线连接多个节点而形成的网络结构。在总线型网络结构中，网络信息都是通过主干线传输到各个节点的。总线型结构的特点主要在于它的简单灵活、构建方便、性能优良。其主要的缺点在于总干线将对整个网络起决定作用，主干线的故障将引起整个网络瘫痪。总线型的图形如图1所示：

摘 要：网络拓扑结构是网络节点互联所形成的抽象连接方式，通过网络拓扑结构可以清晰地展现网络连接方式以及网络的外貌结构。本文不仅对各种网络拓扑结构进行定性的分析，而且用定量的指标对来评价各种网络拓扑结构的性能，并对比不同结构的特点，具有明显的优势。

关键词：网络拓扑结构；定量评价；对比分析

中图分类号：TP393

1 网络拓扑概述

网络拓扑是网络的形状，或者它在物理上的连通性，网络拓扑所关心的是网络的连接关系以及其图形表示，并不在意其所连接的节点的各种细节，计算机网络拓扑结构有节点和链路组成，本文所研究的网络拓扑结构包括总线型、环形、星形、树形、胖树形、网格、分布式、full-mesh网络拓扑结构。

2 网络拓扑结构的评价指标

本文所研究的网络拓扑结构都是静态的网络，网络结构一般不会发生改变。其评价指标主要有：（1）节点的度：与节点相连接的边的数目，模块化设计要求节点的度保持恒定。（2）距离：两个节点之间相连的最少边数。（3）网络直径：网络中任意两个节点之间距离的的最大值。（4）对称性：从任何节点看，拓扑结构都一样，这样的网络模拟编程比较容易。

3 各种不同的网络拓扑结构及其分析

摘要：通过对计算机网络拓扑结构的概念、分类、特点的介绍，在分析其复杂网络结构的基础上，探讨出计算机网络拓扑结构模型的有效构建，对其在实际应用中的冗余设计进行了研究，提高了网络系统设计的可靠性、安全性。

关键词：计算机网络；拓扑结构；网络协议；冗余设计

中图分类号：TP393.01文献标识码：A文章编号：16727800（2011）012011302

作者简介：吴亚军(1974-)，男，江苏如皋人，江苏教育学院如皋分院如皋高等师范学校讲师，研究方向为计算机网络。

0引言

计算机网络的拓扑结构分析是指从逻辑上抽象出网上计算机、网络设备以及传输媒介所构成的线与节点间的关系加以研究。

1计算机网络拓扑结构的概念和分类

计算机网络的拓扑结构是指网上计算机或网络设备与传输媒介所构成的线与节点的物理构成模式。计算机网络的节点一般有两大类：一是交换和转换网络信息的转接节点，主要有：终端控制器、集线器、交换机等；二是各访问节点，主要是终端和计算机主机等。其中线主要是指计算机网络中的传输媒介，其有有形的，也有无形的，有形的叫“有线”，无形的叫“无线”。根据节点和线的连接形式，计算机网络拓扑结构主要分为：总线型、星型、树型、环型、网状型、全互联型拓扑结构。 如图1所示。

摘　要　文章通过对计算机网络拓扑结构的概念、分类、特点的介绍，在分析其复杂网络结构的基础上，探讨出各种计算机网络拓扑结构模型的优缺点也及其在实际应用范围，提高网络系统设计的可靠性、安全性。

关键词　网络拓扑　应用　计算机网络计算机网络是现代通信技术与计算机技术相结合的产物。所谓计算机网络，就是把分布在不同地理区域的计算机与专门的外部设备用通信线路互连起来，从而使众多的计算机相互之间可以进行信息的传递，共享彼此的硬件、软件、数据信息等资源。

网络拓扑结构就是指用传输媒体把计算机等各种设备互相连接起来的物理布局，是指互连过程中构成的几何形状，它能表示出网络服务器、工作站的网络配置和互相之间的连接。网络拓扑结构可按形状分类，分别有：星型、环型、总线型、树型、总线/星型和网状型拓扑结构。

1 星型拓扑结构

如果把网络中的计算机终端看成每一个结点的话，星型拓扑结构的布局与其他拓扑结构的不一样，它由中央结点和周围结点相连而组成。结构是以中央结点为中心，周围有各结点，这些结点与中央结点相连接，形成一个星形方式。中央结点与各结点通过点对点方式连接，中央结点执行集中式通信控制策略，所以相对来讲中央结点在整个网络系统中承担了相当繁重的任务，系统对中央结点的配置就会有相当高的要求，通常情况为了保证网络通讯的正常，会另外配置一台一模一样的计算机作为中央结点的备份。最常见的星型拓扑结构如图1所示。

如果按星型拓扑结构来进行组网，网络中任何两个结点计算机要进行通信都必须通过中央结点来进行控制。那么能成为中央结点的这台计算机必须具有以下三个方面的主要功能：（1）对要进行通信的双方进行通信可能性的判断，并为双方建立通信物理连接；（2）保证双方通信过程中这一通路完全畅通；（3）在通信结束或通信不成功时，可以及时拆除通道。

星型拓扑结构作为最早使用的一种网络构成方式，目前也算是使用率最高且使用面最广的一种组网方式。综合地说，星型拓扑结构具有以下特点：（1）网络结构相对简单，集中控制易于维护，容易实现组网；（2）网络延迟时间短，传输误码率低；（3）网络共享能力较差，通信线路利用率不高，中央节点负担过重；（4）可同时连双绞线、同轴电缆及光纤等多种媒介。

2 环型拓扑结构

摘要：本文提出了一种连接主从IP核的Octagon环型（Master-Slave IP Core connected Octagon Loop ,MSOL）拓扑结构,该拓扑结构具有8m个节点,并且每个节点分别连接主从IP核，除外层环上各核连接3个相邻节点外，内层环上各节点均与4个相邻节点连接。MSOL 是一种拓扑结构简单、平面的、对称的并且具有良好扩展性的互连网络，采用基于最短路径的路由算法，在仿真实验中，对MSOL，Mesh和Cluster-Mesh网络的平均通讯延迟和平均吞吐量进行了模拟分析，结果表明MSOL互连网络较好的平衡了网络性能和成本，是一种更为优化、高效的片上网络拓扑结构。

关键词：片上网络 NoC 拓扑结构 路由算法

Master-Slave IP core connected Octagon

Loop Topology for Network-on-chip

WANG Hui，WANG Chang-shan

（School of Computer Science&Technology，Xidian University，Shannxi ，Xi’an ，710071）

Abstract:This paper presents a topology - Octagon loop structure connect the Master-Slave IP core （Master-Slave IP Core Octagon Loop, MSOL）, the topology has 8m nodes and each node connects Master-Slave IP core, respectively, except for layer ring each node connects 3 adjacent nodes, each node on the inner ring connects 4 adjacent nodes. MSOL is a topology simple, flat, symmetrical and has a good scalability of the interconnection network, routing based on shortest path algorithm, in the simulation experiment,the MSOL was compared with Mesh and Cluster-Mesh for the average network communication delay and the throughput, The results show that the MSOL topology is a good trade-off between performance and cost．It is a more optimal and efficient network-on-chip topology.

Key words: network-on-chipNoCtopologyrouting algorithm

【摘要】本文对初中信息技术课程中讲授的网络拓朴结构进行了学习和研究，详细介绍了其优点、缺点和在现实网络中的使用，对所学的知识进行拓展，并对使用过程中出现的一系列问题进行了分析研究，找到了解决的方法，对于网络初学者提供了详实的资料，对现代信息技术课程的研发和教学有积极的现实意义。

【关键词】网络 ； 拓扑结构 ； 节点

网络拓扑结构是指用传输媒体互连各种设备的物理布局，就是用什么方式把网络中的计算机等设备连接起来。网络拓扑是网络形状，或者是它在物理上的连通性，构成网络的拓扑结构有很多种，拓扑图给出网络服务器、工作站的网络配置和相互间的连接，它的结构主要有星型结构、环型结构、总线结构。

1星型

星型结构是最古老的一种连接方式，大家每天都使用的电话属于这种结构。目前一般网络环境都被设计成星型拓扑结构。星型网是目前广泛而又首选使用的网络拓扑设计之一。

星型结构是指各工作站以星型方式连接成网。网络有中央节点，其他节点（工作站、服务器）都与中央节点直接相连，这种结构以中央节点为中心，因此又称为集中式网络。

星型拓扑结构便于集中控制，因为端用户之间的通信必须经过中心站。由于这一特点，也带来了易于维护和安全等优点。端用户设备因为故障而停机时也不会影响其它端用户间的通信。同时星型拓扑结构的网络延迟时间较小，传输误差较低。但这种结构非常不利的一点是，中心系统必须具有极高的可靠性，因为中心系统一旦损坏，整个系统便趋于瘫痪。对此中心系统通常采用双机热备份，以提高系统的可靠性。

现有的数据处理和声音通信的信息网大多采用星型网，目前流行的专用小交换机PBX（Private Branch Exchange），即电话交换机就是星型网拓扑结构的典型实例。它在一个单位内为综合语音和数据工作站交换信息提供信道，还可以提供语音信箱和电话会议等业务，是局域网的一个重要分支。

摘要：本文以Tapestry系统为例讨论了结构化P2P网络中覆盖层与物理网络不匹配问题，提出善于区域划分和IP地址的标识符分配方案，以及选取符合后缀匹配要求的最近节点作为邻居节点的策略来改善覆盖层与物理网络的匹配性，提高了路由效率。

关键词：结构化P2P网络　Tapestry系统　覆盖层　物理网络　匹配

中图分类号：TP393.01　文献标识码：A　文章编号：1002-2422(2010)02-0026-02

1　结构化P2P网络的拓扑不匹配问题

1，1结构化P2P网络特点

资源定位是P2P网络的首要问题，结构化P2P网络中，资源和节点都通过Hash函数随机获得一个标识符，资源信息映射到标识符相匹配的节点上。由于结构化P2P网络可以在有限跳数内定位到资源而成为当前的研究热点。

1，2 Tapestry系统

以Tapestry系统为例对结构化P2P网络的资源定位机制进行说明。系统中的节点和资源随机获取一个160位的全局唯一标识符nodeID和obiectID。资源的定位信息存储在根节点，即与资源标识具有最长后缀匹配的节点。每个节点都维护邻居节点映射表、资源定位指针、热点监控器、向后指针列表和资源存储这五部分信息，如图1所示。节点M的邻居节点映射表起到路由表的作用，在转发资源定位消息时使用，该表有logbN行，每行包含b项(N为网络中节点的数量，b为节点标识符的基数)，第j行第i项是以“i”+suffix(M，i-1)结尾的节点。资源定位指针列表存储与节点M具有最长后缀匹配的资源信息。资源存储是M向网络中其他节点提供的可共享资源。