网络拓扑结构精选(九篇)

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第1篇：网络拓扑结构范文

【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。

在星型网中任何两个节点要进行通信都必须经过中央节点控制。因此，中央节点的主要功能有三项：当要求通信的站点发出通信请求后，控制器要检查中央转接站是否有空闲的通路，被叫设备是否空闲，从而决定是否能建立双方的物理连接；在两台设备通信过程中要维持这一通路；当通信完成或者不成功要求拆线时，中央转接站应能拆除上述通道。

由于中央节点要与多机连接，线路较多，为便于集中连线，目前多采用一种称为集线器（HUB）或交换设备的硬件作为中央节点。

2环型

环型结构在LAN中使用较多。这种结构中的传输媒体从一个端用户到另一个端用户，直到将所有的端用户连成环型。数据在环路中沿着一个方向在各个节点间传输，信息从一个节点传到另一个节点。这种结构显而易见消除了端用户通信时对中心系统的依赖性。

环行结构的特点是：每个端用户都与两个相临的端用户相连，因而存在着点到点链路，但总是以单向方式操作，于是便有上游端用户和下游端用户之称；信息流在网中是沿着固定方向流动的，两个节点仅有一条道路，故简化了路径选择的控制；环路上各节点都是自举控制，故控制软件简单；由于信息源在环路中是串行地穿过各个节点，当环中节点过多时，势必影响信息传输速率，使网络的响应时间延长；环路是封闭的，不便于扩充；可靠性低，一个节点故障，将会造成全网瘫痪；维护难，对分支节点故障定位较难。

3总线型

总线上传输信息通常多以基带形式串行传递，每个节点上的网络接口板硬件均具有收、发功能，接收器负责接收总线上的串行信息并转换成并行信息送到PC工作站；发送器是将并行信息转换成串行信息后广播发送到总线上，总线上发送信息的目的地址与某节点的接口地址相符合时，该节点的接收器便接收信息。由于各个节点之间通过电缆直接连接，所以总线型拓扑结构中所需要的电缆长度是最小的，但总线只有一定的负载能力，因此总线长度又有一定限制，一条总线只能连接一定数量的节点。

因为所有的节点共享一条公用的传输链路，所以一次只能由一个设备传输。需要某种形式的访问控制策略、来决定下一次哪一个站可以发送.通常采取分布式控制策略。发送时，发送站将报文分成分组.然后一次一个地依次发送这些分组。有时要与其它站来的分组交替地在介质上传输。当分组经过各站时，目的站将识别分组的地址。然后拷贝下这些分组的内容。这种拓扑结构减轻了网络通信处理的负担，它仅仅是一个无源的传输介质，而通信处理分布在各站点进行。

在总线两端连接有端结器（或终端匹配器），主要与总线进行阻抗匹配，最大限度吸收传送端部的能量，避免信号反射回总线产生不必要的干扰。

总线结构是使用同一媒体或电缆连接所有端用户的一种方式，也就是说，连接端用户的物理媒体由所有设备共享，各工作站地位平等，无中央节点控制，公用总线上的信息多以基带形式串行传递，其传递方向总是从发送信息的节点开始向两端扩散，如同广播电台发射的信息一样，因此又称广播式计算机网络。各节点在接受信息时都进行地址检查，看是否与自己的工作站地址相符，相符则接收网上的信息。

使用这种结构必须解决的一个问题是确保端用户使用媒体发送数据时不能出现冲突。在点到点链路配置时，这是相当简单的。如果这条链路是半双工操作，只需使用很简单的机制便可保证两个端用户轮流工作。在一点到多点方式中，对线路的访问依靠控制端的探询来确定。然而，在LAN环境下，由于所有数据站都是平等的，不能采取上述机制。对此，研究了一种在总线共享型网络使用的媒体访问方法：带有碰撞检测的载波侦听多路访问，英文缩写成CSMA/CD。

这种结构具有费用低、数据端用户入网灵活、站点或某个端用户失效不影响其它站点或端用户通信的优点。缺点是一次仅能一个端用户发送数据，其它端用户必须等待到获得发送权；媒体访问获取机制较复杂；维护难，分支节点故障查找难。尽管有上述一些缺点，但由于布线要求简单，扩充容易，端用户失效、增删不影响全网工作，所以是LAN技术中使用最普遍的一种。

4无线电通信

传输线系统除同轴电缆、双绞线、和光纤外，还有一种手段是根本不使用导线，这就是无线电通信，无线电通信利用电磁波或光波来传输信息，利用它不用敷设缆线就可以把网络连接起来。无线电通信包括两个独特的网络：移动网络和无线LAN网络。利用LAN网，机器可以通过发射机和接收机连接起来；利用移动网，机器可以通过蜂窝式通信系统连接起来，该通信系统由无线电通信部门提供。

网络可采用以太网的结构，物理上由服务器，路由器，工作站，操作终端通过集线器形成星型结构共同构成局域网。

总之，网络时代的到来，使人类构造了一个与现实世界相对应的虚拟的信息世界，了解网络的连接和使用，处理现实生活中网络的拓扑结构，为学习信息技术的基础知识做好铺垫。

参考文献

第2篇：网络拓扑结构范文

关键词：故障诊断；进化神经网络；激活函数

中图分类号：TP18 文献标识码：A 文章编号：1009-3044(2012)36-8765-04

1 概述

电力变压器是电力系统中的重要设备，其当前的工作状态直接影响着整个电力系统的运行。为了使变压器始终处于良好的状态，严密监视并尽早发现变压器的任何异常就显得非常重要。变压器的故障诊断就是根据变压器故障的征兆，确定故障的性质或部位。近年来，人工智能理论的不断完善及其在故障诊断中的成功应用，为变压器故障诊断技术的发展开拓了新的途径。该文介绍了一个我们研制的电力智能变压器诊断系统，这是一个功能完善并实用的系统，结合了基于专家系统和神经网络的多种诊断方法。结合该系统的神经网络诊断部分的研制，该文将着重论述诊断神经网络的拓扑结构优化设计问题。

2 基于经验的诊断网络拓扑结构优化设计

2.1系统设计思想

在目前变压器故障诊断的研究中采用最多的是BP网络，系统采样的数据集可以分为训练集和测试集两部分，前者用于网络的训练，后者用于测试训练好的网络。通常两者独立采样以保证数据的无关性，使测试结果更能反映网络的泛化能力。我们运用两种准则来比较测试集的目标集与仿真输出集的接近程度以评价网络性能：均方误差准则和误判率准则。该文采用经典的k子集交叉检验法来评价网络的性能，数据集划分为训练集和测试集以兼顾网络的分类精度和网络的推广能力。另外，测试集和训练集的划分带有随机性，再加上k次评价，这样的结果比较稳定，网络训练好坏的影响大大降低，可以充分反映神经网络在这个数据集上的性能。该文在借鉴前人经验的基础上，结合具体应用，通过实际试验，用上述方法设计了一个性能良好的变压器诊断网络，该网络具有分类精度高并且推广能力强的特点。

2.2基于经验的神经网络拓扑结构的设计

我们选择的是标准的单隐层前馈网络结构，对单隐层的前馈神经网络来说，其VC维为MN+NP，其中M，N，P分别为输入层、隐层、输出层的神经元数。由于M，P和例子数都是已知的，因此设置误差上限e后就可以估算出N。

激活函数的选择方面，该文选择了tanh作为函数隐层激活函数。而输出层激活函数则选择sigmoid函数。训练算法的选择方面，由于标准BP算法训练速度很慢，选择带动量与学习率调整的改进BP算法作为我们对网络进行评价时的训练算法。

在此基础上，通过隶属函数求出实验数据相对于注意值的隶属度，以其作为神经网络的输入。我们使用的隶属函数如下所示的Sigmoid函数，其中x表示属性的原始值，xa表示注意值。

2.3实验方法和结果分析

实验使用的数据是“智能化变压器诊断系统”所带的一个在线诊断数据集。此数据集共107个实例，输入属性10项，输出属性12项。因此有： M=10， P=12，m=107由ln(m/d)>0 m/d>1 m>(M+P)*N 107>22*N N

3 基于进化神经网络的优化方法

3.1进化神经网络的算法流程

进化算法的思想来源于自然界的物种进化规则，它是一种基于群体的随机搜索算法。该文采用C++和Matlab混合编程的方法实现了该算法，其算法流程如图3所示。我们用面向对象的开发方法实现遗传算法,程序的主体是两个类：CGA和CChromosome。前者实现遗传算法的运行流程,后者实现染色体（个体）的编码和遗传操作细节，并通过统一的接口把功能提供给前者。这种设计把遗传算法的操作流程抽象出来，独立于遗传算法的编码和算子的具体实现。

诊断的精度是很高的，20个诊断实例中失误2个，正确率达到了90％，并且是在网络的训练数据还有缺陷的情况下。这个诊断精度已经接近于变压器专家的水平，可见，经过针对变压器故障诊断特点进行优化设计的神经网络的应用价值是极具潜力的。

4 结论

该文研究了神经网络在电力变压器诊断中的应用，给出了变压器故障诊断的神经网络模型，根据诊断模型，在前人经验的基础上，设计了单隐层的变压器诊断网络，并给出了网络的评价方法。在matlab上建立了实验环境，通过实验给出了神经网络模块的最佳隐节点数。在此基础上，设计了基于遗传算法的网络结构进化算法，并用C++和matlab实现了这个算法。实验表明诊断效果良好，并与前面的实验的结果进行比较，表明了进化算法的良好性能。

参考文献:

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第3篇：网络拓扑结构范文

关键词：基于Web的网络管理；SNMP协议；拓扑结构；拓扑图构造与显示

中图分类号：TP393.07

随着网络技术和互联网的不断发展，互联网的网络连接结构变得日益复杂。那么就需要有能够对网络进行配置、监控网络性能的良好的网络管理系统来管理网络，从而使得互联网络能够安全、可靠、稳定地运行。

1 主要的网络拓扑发现方法

1.1 基于ICMP协议的网络拓扑探测方法

ICMP（Internet Control Message Protocol）协议作为IP协议的一部分，它是一种差错报告机制，可以用来向目标主机或设备请求或者报告各种网络信息。在基于ICMP协议的拓扑发现中，用到回送请求（Echo Request）和回送应答（Echo Reply）这两种报文。该种方法主要是利用ICMP协议原理，结合使用ping命令和traceroute命令来实现。通过ping目标主机或设备进行探测，如果能够收到目标的回送应答报文，则可以判断目标存在且是活动的，并记录其IP地址和子网掩码。通过traceroute命令向目标主机或设备发送不同TTL值的ICMP报文，根据报文所经过的路由器发回的回送应答报文，可以确定出从源主机到目标的路由信息。根据得到的这些信息，并使用发现算法和拓扑结构的构造方法得到拓扑图。

该种基于ICMP协议的网络拓扑结构的发现方法可以应用在几乎所有的网络中，因为使用TCP/lP协议的网络主机和设备都支持ICMP协议，这种方法的优点是检测简单、快速和可靠。但是这种方法向网络中的设备发出了大量的探测报文，这样会给网络增加负载，并且也不是所有的目标设备都会回送应答报文，因此发现的效率也并不高。这种方法适用于局域网内的拓扑发现。

1.2 基于SNMP协议的网络拓扑发现

SNMP网络管理体系结构主要由三部分组成：管理信息结构、SNMP协议和管理信息库MIB。其中MIB定义了可以通过网络管理协议访问的被管理对象的集合，它描述了网络主机或设备的重要信息。简单网络管理协议SNMP（Simple Network Management Protocol）是由Internet体系结构委员会所制定的，是因特网中应用最广泛的网络管理协议，目前大多数网络设备如交换机、路由器等都支持该协议，它使用的传输层协议是面向无连接的UDP协议，无需建立专门的连接，因此这样就会降低网络通信的开销和负载。

基于SNMP协议的拓扑发现方法的思想就是通过SNMP协议从网络主机、交换机、网桥、路由器等网络设备中的MIB信息库中获取设备和路由信息，其中主要用到的对象有组对象system、interfaces、ip组和两个表对象ipAddrTable、ipRouteTable。从指定的网关路由器开始，采用深度或广度遍历对网络中的设备进行逐个遍历，通过读取其MIB库中的信息，确定其设备类型及连接关系。具体来说就是，如果发现的目标设备中的简单对象ipForwarding=1且system组中的字段sysService=7，则可判断该目标是路由器；如果ipForwarding=2且sysService=3，则可判断该目标是交换机或网桥；如果两者都不是则可判断目标是主机。如果是路由器，继续查询其MIB中的interfaces组和表ipAddrTable可以获得路由器的接口信息，然后查询表ipRouteTable中的变量ipRouteType，若ipRouteType=4，则判断该端口相连接的是路由器，并根据其中的ipRouteNextHop来确定下一个发现的路由设备；若ipRouteType=3，则判断该端口相连接的是子网。

综上所述，该算法的优点是系统和网络的开销少、搜索过程和算法简单，发现效率高。虽然现在的大多数主机和设备都支持这个协议，但是也有设备并未启动SNMP服务，另外，有的网络设备中的MIB信息库并不可以随意访问的。因此该方法也有一定的局限性。

2 网络层的拓扑结构发现算法的改进

2.1 算法的改进思想

本算法综合了上述两种方法的优缺点，对使用SNMP协议的设备的发现进行了规模限制，设置了一个待访问的路由器总数的阈值，遍历每一个路由器时，判断一下已遍历的路由器数目是否小于此阈值，如果是则继续访问下一个路由器，否则算法退出。对于基于ICMP协议的拓扑发现中，防火墙或者网络设备可能会丢弃收到的报文，所以发送方可能会接收不到被探测设备的响应报文，因此就不能保证发现的绝对准确性。通过分析TCP/IP协议可知，可以采用向被探测设备发送错误报文的方法来解决这个问题，但是也并不是所有的错误报文目标设备都会响应。

2.2 算法的描述

具体算法描述如下：

（1）初始化待搜索路由器队列、待搜素的IP地址队列、支持SNMP协议的路由器队列、不支持SNMP协议的路由器队列、子网地址队列、连接关系队列。并设置要访问的路由器总数的阈值为N，初始化计数变量n=0。

（2）从待搜素的IP地址队列中取出一个地址，若n++N，则算法结束。

（3）取得该IP地址所属的子网地址及其缺省路由器地址，将其加入待搜索的路由器队列。

（4）若待访问的路由器队列不为空，从待访问的路由器队列中取出一个地址探测，若其支持SNMP协议，将该路由器添加到支持SNMP路由器队列，执行步骤（5）。若其不支持SNMP协议，将该路由器加入到不支持SNMP队列，采用通用协议算法进行发现。

（5）对其包含的IP地址进行SNMP探测。访问其MIB信息库，使用前面所讲述的方法来判断出设备的类型及连接关系，将发现的路由器、子网及其连接关系添加到相应的队列。

（6）重复步骤（4），直到待搜索的路由器队列为空，重复步骤（2），若待搜素IP地址队列为空，则算法结束。

3 拓扑图的构造与显示

通过网络拓扑发现算法确定了网络设备的分布及其连接关系之后，就要构造出拓扑图以直观的方式将网络设备的位置分布以及它们之间的连接关系显示出来。在显示页面上，按照一定的规律来分布显示出拓扑结构，其中使用不同的结点来分别表示不同的网络设备，以结点间的连线来表示设备之间的连接关系。

要确定网络设备在拓扑结构图中的位置，就要计算出路由器、子网在图形界面中的显示位置的信息，即结点的坐标（x，y）。对于网络层拓扑图的构造，首先将指定的网关路由器（记为R）放置在显示页面的某一个固定位置，可以选择正中心的位置点，坐标记为（x0、y0），将在一定范围内发现的与该路由器相连的所有的路由器和子网的总数记为n。而后将其中与之相连的子网分布在以（x0，y0）为圆心，r=（n×c）÷2π（其中c为常数，其中c的取值可以根据网络的规模来设定）为半径的圆周上；将与之相连的路由器分布在以（x0，y0）为圆心，2r为半径的圆周上，这些路由器和子网交叉均匀分布，并记录下每个路由器所处的象限。从这里可以看出当n值增大时，r值也会增大，这样取半径的目的是在路由器数量较多时，让圆的半径大一些，便于结点图标布局合理，尽量避免重叠。那么这种情况下，与路由器R相连的子网结点在界面上的显示位置的坐标就可以通过如下的公式计算出来：x=r×cos（（2π÷n）×i）+x0，y=r×sin（（2π÷n）×i）+y0；路由器结点的坐标可以通过如下公式得出：x=2r×cos（（2π÷n）×i）+x0，y=2r×sin（（2π÷n）×i）+y0。

然后再采用广度优先的方式将与路由器R相连的所有路由器（记为R1、R2、…Rn）的连接拓扑图分别构造与显示出来，以R1为例来说，将与之相连的所有路由器和子网的个数记为n，R1的坐标记为（x0，y0），r=（n×c）÷（2π）（其中c为常数），分以下三种情况讨论：

（1）如果R1在以路由器R为圆心的圆周的第一象限时，将与之相连的子网均匀分布在以（x0，y0）为圆心，r为半径的圆周的二、三、四象限内，各个子网结点在页面上的位置的坐标（x，y）可以通过如下公式计算出来：x=r×cos（（3π÷2n1）×i+π/2）+x0，y=r×sin（（3π÷2n1）×i+π/2）+y0，其中n1为子网总数；将与之相连的所有路由器均匀分布在以（x0，y0）为圆心，2r为半径的圆周的第一象限内，各个路由器结点的坐标可以通过如下公式计算出来：x=2r×cos（（π÷2n2）×i）+x0，y=2r×sin（（π÷2n2）×i）+y0（n2为路由器总数）。

（2）如果R1在以路由器R为圆心的圆周的第三象限时，将与之相连的子网均匀分布在以（x0，y0）为圆心，r为半径的圆周的一、二、四象限内，各个子网结点在页面上的显示位置的坐标（x，y）可以通过如下公式计算出来：x=r×cosθ+x0，y=r×sinθ+y0，θ=（3π÷2n1）×i（n1为子网总数），其中当π≤θ≤3π/2时，θ=（3π÷2n1）×i+π/2；将与之相连的路由器分布在以（x0，y0）为圆心，2r为半径的圆周的第三象限内，各个路由器结点的坐标可以通过如下公式计算出来：x=2r×cos（（π÷2n2）×i+π）+x0，y=2r×sin（（π÷2n2）×i+π）+y0（n2为路由器总数）。

（3）如果R1在以路由器R为圆心的圆周的第四象限时，将与之相连的子网均匀分布在以（x0，y0）为圆心，r为半径的圆周的一、二、三象限内，各个子网结点在界面上的显示位置的坐标（x，y）可以通过如下公式计算出来：x=r×cos（（3π÷2n1）×i）+x0，y=r×sin（（3π÷2n1）×i）+y0（n1为子网总数）；将与之相连的路由器分布在以（x0，y0）为圆心，2r为半径的圆周的第四象限内，各个路由器结点的坐标可以通过如下公式计算出来：x=2r×cos（（π÷2n2）×i+3π/2）+x0，y=2r×sin（（π÷2n2）×i+3π/2）+y0（n2为路由器总数）。

用同样的方法将其它路由器的拓扑图分别构造出来，然后再采用广度优先的策略将下一层路由器的拓扑结构给构造出来，其它的以此类推，重复此工程即可。通过实验表明，对于一个园区网内部的网络管理系统来说，这种网络拓扑结构图形构造和显示方法，具有一定的可行性和有效性。

4 结束语

计算机网络的拓扑结构对网络管理是非常重要的，准确的网络拓扑结构信息对于网络的管理和监控及诊断网络故障具有重要意义。本文对现在主要的网络逻辑拓扑发现算法进行了比较分析，对于存在的问题提出了改进的办法。实验结果表明，该改进算法能够比较准确地发现网络拓扑结构的信息，提出的拓扑图构造和显示方法也具有一定的可行性和现实意义。

参考文献：

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[2]夏海涛，詹志强.新一代网络管理技术[M].北京：北京邮电大学出版社，2010.

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[4]杨立波.网络拓扑发现技术研究[J].科技探索，2011（09）：90.

第4篇：网络拓扑结构范文

网络资源拓扑的发现是网络资源管理的核心功能之一，它可以定义为：将运行在各式各样异构的网络环境下的资源，主要是网络设备之间的连接关系与实际的运行状态通过一定的手段对其进行整理汇总，以统一的格式提交给网络管理系统，从而有效提高了管理复杂网络环境的效率。其中，如何构建全方位、直观的网络拓扑图在网络拓扑发现中是一个重要课题。当前存在的网络拓扑发现方法包括：（1）基于ICMP网络控制报文协议拓扑发现，由主机向路由器发送测试报文来发现网络拓扑结构。其特点是实现简单，但是发送过多的测试报文同时增加的网络的负载，容易造成链路阻塞，不适宜目前大型的网络环境。（2）基于ARP地址解析协议拓扑发现，通过主机向网络中广播目标地址的ARP请求来发现具体的网络拓扑，并加载在ARP缓存中。其特点是ARP缓存中网络地址都是有效唯一的，这大大提高了网络拓扑发现的效率；但是此方法的缺点也很明显，在网络纵深过大的环境下，由于ARP缓存储存的信息量是有限的，会产生ARP请求到达不了的“盲区”。所以满足不了动态异构的大型网络对网络拓扑发现的要求。

1SNMP协议在网络拓扑发现中的运用

SNMP协议在当前网络管理中起着至关重要的作用，越来越多的网络设备都支持该协议，SNMP协议的运行模式是：所有被网络管理系统所监管的网络设备将与网络运行相关的数据项通过Agent进程进行汇总处理，并提交给MIB管理信息库，由Manager管理终端与进程的交互，使用SNMP协议所规定的TRAP、GetRequest、GetRespones等指令来完成相应的网络信息查询和设置修改参数。

2网络拓扑发现算法描述

网络拓扑中各子网通过与之相连的路由器转发设备相互连接。这些通过网关相连的子网可能是同处在一个局域网之内的，也可能是分布在不同的局域网中，通过路由器的不同端口或者不同相连的路由器建立连接从而进行网络通信。因此网络拓扑结构被分割成了两个紧密相关的层次，一级网络拓扑结构与二级网络拓扑结构。我们把网络中各子网通过的路由器相连的整体连接状况称为一级网络拓扑结构；而在各子网内部的网络设备的连接情况称为二级网络拓扑结构。构造一级网络拓扑结构是通过查询路由信息表中的ipRouteNextHop（路由下一跳的ip地址）、ipRouteDes（t网络目的端的ip地址）和ipMask（路由掩码）等参数，从网络管理终端出发依次遍历整个网络中的路由设备。其中，需要除去可能出现在路由表中的设备本地ip地址，通过查询路由设备中ipForwarding参数值来判断该路由设备是否是子网间的外部网关，若ipForwarding值为1，表明此路由设备属于一级拓扑结构，反之则表明此路由设备属于二级拓扑结构。构造二级网络拓扑结构主要是通过查询子网内每台网络设备接口表ifTable中的Ifindex端口索引来判断同属一个子网内的路由器各端口连接的网络设备情况，路由器每个端口号与次端口连接的子网的子网号一一对应，并按照不同的端口号与子网掩码分别放入不同的路由队列中。基于SNMP协议的网络拓扑发现算法的基本流程包括如下步骤：（1）初始化路由队列Q；（2）通过Agent进程访问Q中的初始节点A，visited[A]=1，A为队列Q中的第一个元素；（3）由Agent进程向A的下一个邻接节点B发送查询数据包并等待节点B的反馈数据包，收到反馈后对其进行解析，通过MIB信息中的IpRouteType值来判断B是否与A处于同一个子网中；若IpRouteType的值为3，表明这两个节点是处在同一子网内；IpRouteType值为4时，表示路由器连接入另一个非本地子网中，需至少再经过一个路由器的转发；将所经过的路由信息添加至路由链表中，并记录A与B之间的连接关系。（4）如果B未被Agent进程访问，则visited[B]=B，节点B进入队列Q中，并将ipRouteNextHop参数无重复地放入连接队列，将ipRouteDest无重复地放入子网队列中；以此类推，直到遍历完所有节点。

3具体实现步骤

（1）网络设备由Agent进程收集有关的网络SNMP信息，将Community中公开的权限设置为可读，并设置Trap的告警信息指向网络管理系统；（2）网络管理系统通过使用SNMP协议中的GET指令来查询收集网络中各类设备的唯一标识码OID，来访问各网络设备的MIB变量信息，并对这些MIB信息进行统一的分类与整理完毕后，一起储存在数据库中；（3）后台通过使用JAVA语言编写统一的类和接口，方便同时访问不同关系的，存储网管系统所提供各类设备网络相关信息的数据库；（4）为了将存储在数据库中的网络信息链表以一种简单直观的图形方式呈献给用户，要求WEB服务器不仅可以取到数据库中的与网络设备相关的数据，而且当WEB服务器接收到绘图指令后，读取网络拓扑信息，查询拓扑信息表内的末端元素，根据算法的递归深度来判断此元素在拓扑结构中的具置；（5）由于网络环境的复杂多变性，对网络结构拓扑图产生了新的要求，网络拓扑需要在一定的时间段内刷新，用以实时发现更新后的网络拓扑，再对拓扑结构图进行相应的改动，而这个刷新的间隔时间的取值需适中，间隔时间太长会影响网络拓扑信息的实时准确性，会造成系统的负载过大，从而对网络管理造成不必要的负担。每次添加新的网络节点时，需要判断是否与已知存在的节点使用同一个路由器，避免路径的回路重复显现。

4结语

第5篇：网络拓扑结构范文

关键词：拓扑发现算法；MIB-II；Bridge-MIB；

随着网络规模的不断扩大和网络拓扑结构的日益复杂，网络管理的地位变得越来越重要，有效、可靠的网络管理已经成为网络系统正常运行的关键。OSI参考模型网络管理标准中定义了网络管理的5大功能，分别是故障管理、配置管理、性能管理、安全管理和计费管理[1]，其中配置管理是进行网络管理的前提，其主要功能是网络拓扑发现和各类设备的配置信息管理。网络拓扑结构是网络中各节点之间互联关系的一种表示，拓扑结构通常被构建成一个图形，对网络拓扑进行发现是对网络管理系统最基本的功能要求，所谓拓扑发现是指通过某种算法探测和识别特定网络中的网络元素和各网络元素之间连接关系，并以字符、图形等方式将拓扑进行显示。作为配置管理的核心和资源管理的基础，完整、精确并且具备可视化友好界面的网络拓扑结构是检测网络故障、分析网络性能的基础[2]。

根据拓扑发现算法涉及的TCP/IP网络层次，一般可以将网络拓扑发现分为网络层和数据链路层拓扑发现两个层次，网络层拓扑发现主要实现网络层路由设备的探测、子网以及连接关系的发现，数据链路层拓扑发现的主要工作是二层设备与主机的探测及其连接关系的确定，好的拓扑发现算法能够快速、准确的发现网络中的三层和二层网络设备，进而确定网络拓扑[3]，利用SNMP网络设备的MIB-II和Bridge-MIB管理信息库，是进行网络物理拓扑发现的常见方法，下边对基于MIB-II和Bridge-MIB的拓扑发现算法进行讨论。

1网络层设备拓扑发现

探测三层（网络层）设备最基本的方法是获取网络中路由设备的路由表（RoutingTable），路由表中记录了目标IP地址（ipRouteDest）的下一条地址（ipRouteNextHop）以及数据的传送方向等信息。支持SNMP的设备会将自己的路由表放在管理信息库（ManagemnetInformationBase，MIB）中，因此，可以通过SNMP获取远端三层设备的路由表。

根据三层网络设备SNMP的特点，设计如下拓扑发现算法：

Foreachrouterinrouter_set

{

ifrouterexsits(interfacetable){next;}

getipRouteTable;

getipAddrTableaddtointerface_table;

ForeachentryinipRouteTable

{

if(ipRouteType=indirect)

{

swapipRoutDestwithitsinterfaceifexsits(nterface_table);

if(ipRouteDestnot_in(router_set)

{

AddRoutertorouterset;

}

Addrouter->ipRouteDesttoedge_set;

}

}}

算法通过遍历和分析三层设备的MIB，确定设备类型和设备间的连接关系，最后确定三层设备网络拓扑结构，使用该算法对某网络中运行拓扑发现，结果如图1所示。

2数据链路层设备拓扑发现

二层（数据链路层）设备的探测是在三层设备探测的基础上增加路由器到交换机、交换机到交换机、交换机到主机之间的连接关系。网络中的交换机同时负责维护自己的生成树状态表（SpanningTreeProtocol，STP）和MAC地址转发表（ForwardData-Base，FDB）,并保存在标准SNMPv2-SMI（StructureofManagementInformation，管理信息结构）中。

二层网络拓扑发现的复杂性在于以太网交换机等设备的透明性。邻居设备交换信息主要通过生成树协议（SpanningTreeProtocol，STP）实现。交换机保留MAC地址和接口状态（网内主机的MAC地址与交换机端口的对应关系）的主要载体是MAC转发表（FDB），FDB可以通过SNMP的Bridge-MIB来访问。可以简单的通过Bridge-MIB计算得出设备之间的物理连接的关系，但由于Bridge-MIB存在时间老化、某些二层设备未配置管理IP导致网管无法访问以及设备学习不全等情况，导致很难通过计算得到一张精确的拓扑结构，这些问题需要采用特有的算法、特定技术来解决[4]。根据数据链路层网络设备MIB-II及Bridge-MIB的特点，基本算法描述如下：

Foreachswitchinswitch_set

{

getdot1dTpFdbTable;

ifipAddisaswitch&isonlyiponthatport

{

drawedgebetweenthem;

}

}

由于二层网络中还存在着哑设备、集线器等不可网管的设备，因此该算法对设备的发现还不够完整，还需使用直接连接定理和间接连接定理进行优化，算法如下：

ForeachSinST

{

Foreach''''x''''inPT(S)

{

ForeachEiinPAT(S,PT)

{

ForeachEkinPAT(S,PT)otherthanEi

{

If(EkdisconnectsSandEi)

{//(S)x-a(Ei)b-y(Ek)

deleteEkfromSandSfromEk;

deletePAT(Ek,y'''')fromPAT(S,x);

deletePAT(s.x'''')fromPAT(Ek,y);

applysameproceduretoallentriesinPAT(Ek,y'''')andPAT(S,x'''');

}

}

}

}}

拓扑发现结果如图2所示。

第6篇：网络拓扑结构范文

关键词：计算机网络；探测；发现技术；网络拓扑；协议

中图分类号：TP393.07

在当今社会，计算机网络技术发展的越来越迅速，在商业、制造业、金融、服务业以及交通行业，计算机网络都占有显著的作用，在快速发展的社会中，要想满足我们生活的基本要求，就必须要建设稳定的计算机网络并使其能够可靠的运行。使计算机网络得以稳定、可靠运行的保证就是要建立一个完善、健全的网络管理维护系统，同时也能够促进网络配置、网络性能分析以及安全管理。拓扑发现就是指对于网络元素的发现以及将各个网络元素之间的关系确定出，主要为主机、子网以及互联设备（网桥、交换机、路由器等）。

1 网络拓扑在网络管理中的地位

在当今社会中，定义了多种多样的网络管理，国际标准化组织（ISO）在ISO/IEC7498-4中定义并描述了开放系统互连参考模型（OSI/RM）管理的术语和概念，将OSI管理结构提出来，同时对于所有OSI的行为进行了具体详细的描述。网络管理信息的表示、网络资源的表示、系统的结构以及系统的功能都是网络管理系统所包含的内容。因此，性能管理、配置管理、计费管理、故障管理以及安全管理都是网络管理最主要的五个功能。要想确保网络系统能够正常顺利的运行，就必须要确保网络管理的这五大功能，这其中就包含了网络拓扑。

要想将网络拓扑图形显示实现，就必须要确保网络拓扑的自动发现技术，故障定位最主要的内容就是路径搜索。对于故障管理与配置管理来说，十分重要的功能就是拓扑发现，同时也是构成网络管理最主要的内容。本文对于几种网络拓扑自动发现的方法做了详细的论述。将拓扑结构的关系具体形象的展现出来，所利用的就是网络拓扑图，利用网络拓扑图有助于网络管理员对于网络拓扑结构更快更详细的掌握，对于出现故障的地点也能够尽快的将其定位，将故障所影响的范围迅速确定。基于Web的网络管理在Internet出现之后，也迅速发展成为一种新的发展模式，它的出现使得网络管理不再受到地理位置、专业技能以及具体平台的约束，而能够单独存在，进而使得网络管理更加方便。

2 网络拓扑发现技术分析

2.1 基于SNMP路由表的拓扑发现技术。对于当今社会来说，利用SNMP是拓扑发现方式之中最有效、最科学的，只有网络设备支持SNMP协议，才能够应用此技术，也就是说要具有SNMP的，对于拓扑发现，利用的就是MIB库中路由表中的信息，该信息就是SNMP所定义的。因为路由表中下一跳的地址，都是网络结点，且该结点都拥有路由功能，所以说，读取路由器中的路由表就应当从管理工作站缺省路由器开始，也就可以慢慢的发现拥有功能的网络结点。

MIB中的信息会随着网络的变化而变化，是SNMP最主要的优点，同时具有相对较快的信息获取速度，这也使得拓扑发现速度得到了进一步的加快。不是所有的网络设备都可以为其提供SNMP服务，这就是利用SNMP进行拓扑发现最主要的原因，有时即使利用SNMP服务，也不能确保MIB中具有相当多的有用信息。还有一个解释MIB值的问题，尽管已经标准化的定义了MIB的某些信息，还有不少的生产商为了使得自己生产的产品的功能得到详细具体的描述，擅自将私有信息加入到MIB之中。因此，只有及时的将这些内容添加至拓扑发现之中，才能使得这些新的信息得以发挥利用。

2.2 基于ICMP Ping的拓扑发现技术。在IP网络之中，最早应用也最广泛应用的工具就是Ping，它的主要功能就是测试主机是否能够收到ICMP ech reply信息，当然，也能够根据对于往返延迟的计算，判断我们距离结点有多远。路由器或者主机就是这里所说的节点，Ping的开销与分组的大小有关，分组越小，开销越小。要想确定是否与可达的网络节点相对应，可以利用Ping与任意一个IP地址进行判断。如果发出Ping报文的是一个可达节点，那么大约几十微妙就能能到响应；如果发出Ping报文的是一个不可达的节点，那么就可能间隔2秒才能得到响应，所以对于不可达节点来说，利用Ping不能得到很好的效果，特别是如果向很多待定的IP地址进行拓扑发现，其失效率会更低。只有将超时间隔降到最低，才能保证其效果，但是要保证其间隔高于网络的正常延时。

2.3 基于OSPF的拓扑发现技术。对于OSPF中链路状态数据库存放的信息来说，能够利用计算机网络路由计算，主要过程是指从各种不同的链路状态记录之中，将代表网络的节点图描绘出来。中转网络以及OSPF路由器是节点图之中的内部节点，汇总网络、外部目的、末梢网络站点为节点，各种链路所包含的就是具有不同度量制式的弧线。所以说，对于自治系统的各个区域来说，存在于任意一个路由器中的OSPF路由表信息能够被网络管理维护系统所访问，进而能够将网络拓扑图构造出。

在企业网络管理系统的实际运行之中，都会处于自治系统的范围之内，所以说，具有很大的适用性是基于OSPF构造网络管理系统的一大特点，另外两个特点就是具有较高的速度与效率。然而，该技术却局限于不能支持OSPF协议的设备与网络连接。除此之外，OSPF具有相对较复杂的路由计算，很难实现算法上的理解。

3 网络拓扑发现技术的评价方法

3.1 速度。利用算法执行花费的时间来衡量速度，通过采集信息而生成拓扑结构的时间与利用图形化的方式将所生成的拓扑关系表示出来的时间是组成算法执行时间的两大主要部分。

3.2 负载。在计算机网络拓扑发现过程中，可能由很多原因造成算法对网络所引起的负载，比如，在基于SNMP算法之中，判别该地址能否将ICMP报文成功的引入与拓扑信息SNMP数据包的有效获取都是网络引入负载的两个主要方面。

3.3 完整性。网络设备数量在实际网络中设备数量所占的比例能够利用算法来表示，换种说法就是说，在一个网络之中，所能够发现的网络设备的数量与不能够发现的网络设备的数量所构成的比例，该比例越小越不好。

3.4 准确性。对于多种可能选择的拓扑结构的可能性，能够用算法来表示。在实际网络管理过程中，对于拓扑结构不能使其具有二义性，必须要对其进行优化，也就是说，下一步工作就会把此作为重点。

3.5 成本。计算机网络工程中，不单单只有设备成本，同样效率成本与人员成本也包含其中。尽管利用一个拓扑发现技术，能够将网络之中的拓扑情况详细具体的表达清楚，然而如果设备成本、人员成本过高，也不是一个正确的选择。

4 结束语

通过观察与研究可以发现拓扑结构的实用性并不是十分的强，甚至于国内还不具有成熟的网络拓扑模型，仅仅在单一的拓扑发现策略上对其进行研究分析。对于未来网络拓扑发现的研究方向主要归纳为以下几点：第一，通过对Internet历史进行分析，可以看出Internet自治域系统与骨干网的发展变化，提出Internet未来的发展方向，进而为网络拓扑发现的研究做铺垫。第二，面对如此庞大的Internet网络结构，将构件网络拓扑模型的顺序，以及如何取舍节点把握清楚。第三，由于组播通信技术快速发展，可以利用概率统计方式研究网络拓扑发现技术。

参考文献：

[1]张宏莉.Internet测量与分析综述[J].计算机光盘软件与应用，2013（12）：110-111.

[2]蔡伟鸿.基于SNMP协议的以太网拓扑自动发现算法研究[J].计算机工程与应用，2013（14）：156-160.

[3]王福威.基于SNMP的网络拓扑发现研究与实现[J].石油化工高等学校学报，2012（03）：82-86.

第7篇：网络拓扑结构范文

［关键词］网络拓扑;路由交换;光纤通信;汇聚层

0引言

因为“互联网+”时代的发展，人们基于互联网提出了许多新型应用，比如“互联网+医疗”、“互联网+制造”、“互联网+旅游”、“互联网+金融”等，扩大了互联网的应用领域，并且产生了车联网、物联网等新型网络模式，互联网的拓扑架构也在不断的发展和改进，从传统的星型网络、总线网络、树型网络发展到了有线、无线混合模式的网络［1］．智能终端的使用，使得接入的设备开始向移动终端发展，比如智能手机、传感器、平板电脑、无线AP等，因此构建一个强大的互联网拓扑结构，确保网络管理简单、运行维护方便，具有重要的作用［2］．

1网络通信需求

随着互联网的广泛使用，人们对网络通信的要求也会比较多，比如用户已经对IPTV、WLAN业务、视频通信等高带宽业务的需要渐渐增加，用户对带宽要求已经越来越明显;工业生产对网络通信有很高的实时性与专用性，需要保证互联网的通道是安全的、独占的［3］．具体需求描述如下:(1)高速的宽带上网业务需求．现在ADSL方式接入的下行最高可以达到512Kbps速率已经不能满足宽带用户高速上网业务的需要，必须使用更高的速率才能够满足高清晰数字电视、交互性网络游戏等需求，比如需要采用4M的带宽满足4K画质的电影，甚至玩大型的网络游戏需要10M的带宽资源，并且个性化点对点的通信业务也迅速增加，对于宽带的通信要求大幅度提升．(2)面向IPTV的高清晰数字化视频业务．随着中国通信的三大运营商推出IPTV，该业务已经深入到人们的家庭娱乐生活中．许多用户选择IPTV业务作为电视业务进行观看，是因为该业务不仅能够实现数字电视的许多相关功能，同时可以实现回访、点播等一系列的强大的视频交互功能，各类型业务需求的主要是直播与点播功能，使用的是下行流量，可以采用不同的格式的编码设置不同的码流，需要达到2M－4Mbps．(3)WLAN上网业务需求．目前，许多家庭、饭店、酒店、企业在部署了光纤网络之后，为了提高设备接入的便捷性，利用无线路由器构建了多个WLAN，可以接入多个智能手机、Ipad、笔记本等无线终端，可以通过智能手机看电视、看视频、玩游戏、看新闻等等，同时需要消耗大量的数据流量，普通的带宽资源不能够满足，带宽需要达到2M－4Mbps．(4)VoIP视频电话业务．视频电话业务与IPTV业务有许多的相似之处，用户端都需要用到互联网网关，利用网关的以太网端口根据不同的业务种类进行VLAN划分，这样OLT就可以VLAN业务进行有效的透传，目前视频电话业务发送的多为多媒体语音资源，为了保证通话质量和流畅性，需要采用光纤改造提高带宽资源，传输语音信息．(5)物联网业务．物联网是一种新型网络，物联网是信息技术发展的一个新的阶段，其可以使用多种通信传感技术，实现人与物、物与物之间的信息交换，帮助人们构建新型的工业生产控制、军民通信传输等网络．物联网包含的节点类型很多，这些节点集成在一块需要利用先进的路由传送技术，从而可以完成数据采集、数据传输及数据处理．因为物联网接入数量大，为了更便于管理，希望通过动态方式获取IP地址，但是对于传统的服务器，比如Web、DNS、认证计费服务器等等，为了用户能更好的访问需要设为固定的IP．

2网络拓扑组建模式设计

2．1网络拓扑组建设计原则

网络拓扑组建需要遵循以下几条原则:

(1)可扩展性．网络拓扑结构需要保留较多的接口，以便未来根据通信需求增加终端设备和服务器，增加之后不影响原先网络的配置就能实现通信．

(2)安全性．网络拓扑结构组建最为关键的目的就是实现数据通信和传输，数据传输会由于组网介质、接入设备的不同产生冲突，也可能收到外来黑客、病毒或木马的攻击，因此网络拓扑组件需要保证网络的安全性［4］．

(3)数据传输速度高．新型网络为了满足高清晰度、数字化多媒体通信需求，需要保证很高的带宽，采用光纤网络、三层交换机或阵列路由器提高数据传输速度，满足大容量数据通信需求．

2．2网络拓扑组建模式

网络拓扑组建模式采用三层架构模式，分别是核心层、汇聚层和接入层［5］．核心层可以完成较高速度的数据转发，可用构造的光纤资源建一个快速的通道，还可以不负责任何的设备的管理，只完成数据转发，也不需要为网络管理分配负载．汇聚层可以完成数据信息的路由聚合、流量收敛功能，其可以使用当前最为先进的光纤路由器或三层交换机，采集网络拓扑结构的物理设备信息，构建一个完整的路由转发表，并且利用先进的路由聚合协议、流量收敛规则等网络管理模式构建一个冗余的、快速的管理系统，实现网络路由更新和维护．接入层面对用户终端，其可以有效的完成网络访问控制功能，并且限制VLAN工作网站和终端的接入功能，这种设计模式可以有效的避免网络产生拥塞，并且可以更好的保证快速定位、解决网络故障．网络拓扑架构是组件模式的物理实现，拓扑架构设计的目的就是确定每一层物理设备的类型和种类．为了能够更加突出的展现网络拓扑设计情况，本文针对产业园区网络进行设计．具体的，产业园区需要架设的服务器包括Web服务器、DNS域名服务器、FTP服务器、计费认证服务器;产业园区网络关键业务为高清晰视频业务、在线网络游戏业务，因此需要满足公网用户对产业园区网站服务器访问的速率保证，实现服务器数据库高速率并发访问．由于访问产业园区网络的PC数量非常多，为了更便于管理，通过动态方式获取IP地址，对于Web、DNS、FTPsystem、认证计费服务器为了方便用户访问需要设定为固定的IP．不能由于产业园区用户P2P下载流量而影响其他用户的正常使用;实现基于用户的计费和认证;网络运行不能由于产业园区内的某条线路故障而影响整个园区的网络稳定．园区网络拓扑结构设计最为关键的工作就是确定每一层的物理设备硬件，这些设备硬件可以使用核心交换机进行相关的流量冲击测试，并且能够汇聚每一个单元和楼层的设备．三层是系统的核心层，为了便于提高系统数据转发的能力，采用相关的SW00N交换机，该交换机是一个三层交换机，同时具备转发和路由功能．

产业园区网络的主干网络组建时，其可以采用千兆以太网，这样就可以支持更高的数据传输带宽，连接多种物理传输介质，并且可以提供服务质量保证．主干网使用的数据帧格式为IEEE802．3帧，同时可以满足用户全双工、半双工模式的通信服务，并且能够在共享模式下使用CDMA/CD协议，便于网络的向后扩展和兼容功能，传输速度比传统的以太网高出数百倍．产业园区网络覆盖的范围较大，比如一栋写字楼包含多个政企单位，一个政企单位又可以划分为多个部门，因此为了能够保证互联网的正常运行，产业园区网络路由交换部分设计是需要保持高带宽、高吞吐、高稳定的特征，同时可以提高各个园区网络之间的路由交换能力．另外，产业园区为了为了提高各个政企单位灵活部署、便于管理的需求，可以使用VLAN划分为多个子网络，比如按照Mac地址、IP地址、政企单位或内部部门等进行划分，确保产业园区网络的访问控制规则发挥作用．VLAN划分之后，路由交换协议可以采用VLAN链路聚集协议和VLAN间路由协议［6］．VLAN链路聚集协议是指将汇聚交换机设置为一个强大的VTP服务器模式，就可以将其配置入交换机内部，实现一个VTP客户端模式，因此配置汇聚交换机时需要详细的配置整个网络的VLAN路由协议，并且将所有的交换机都接入到这个VANL中．园区的许多写字楼都需要按照企业部门的划分，归属于不同的VLAN，但是VLAN能够将相关的流量隔离到一个相关的广播域或子网中，如果各个VALN部门之间需要进行相关的数据传输和通信，为了能够实现相关的VLAN通信顺畅，论文针对产业园区三个层次的汇聚交换机实现路由通信传输功能，并且可以将VLAN的网关指向相关的汇聚交换机，同时可以终止本地VLAN通信的传输内容，保障网络隔离情况，防止广播风暴扩散到局域网．

3结束语

随着光纤通信、移动通信的发展，互联网组网时需要融入更多的智能设备，比如智能手机、传感器等，这些设备通常采用无线接入模式，因此网络拓扑结构设计时还需要充分的考虑这些设备的移动性、无线性，采用更加先进的网络拓扑结构和聚合协议，这样就可以在提供高速度、高安全数据传输的同时，更好的满足设备的灵活接入，以提升网络吞吐率和并发处理性能，进一步改进网络拓扑结构能力．

参考文献

［1］雷霆，余镇危．基于复杂网络理论的计算机网络拓扑研究［J］．计算机工程与应用，2007，43(6):132－135．

［2］李婧．面向流数据处理的数据中心网络拓扑研究［J］．计算机应用与软件，2014(9):142－146．

［3］汤新鸿．高校计算机校园网络拓扑结构模式研究［J］．贵阳学院学报，2010，5(1):90－92．

［4］李丹程．马东琳．韩春燕，等．面向Trunk技术的网络拓扑发现算法研究［J］．小型微型计算机系统，2012，33(11):2435－2441．

［5］杨明英．雷斐．董德尊，等．一种新型混合互连网络拓扑结构的分析与优化［J］．计算机工程与科学，2014，36(12):2400－2409．

第8篇：网络拓扑结构范文

关键词：计算机网络模型，相变，网络行为

1． 简介

计算机网络飞速的发展引起来越来越多的研究者对其网络行为特征的关注，而在研究的过程中网络模型又一个非常重要的研究方式。不可置疑的是，对于研究网络来说最基本的是对网络特性（包括拓扑和协议）合理的描述和模拟。现在已经提出来了很多网络模型，比如，二维格子模型、二进制的Cay-ley树模型，还有随机图结构等等。事实上，这些模型很难完全反应整个大规模网络的结构特征。为了很好的反映网络中非常重要的“域”这个概念，因此产生了Transit-Stub结构，这个结构反映了网络分层次和域的思想。最近的研究表明大规模网络存在着幂率现象。而幂率现象并不总在Transit-stub模型中存在，Alberto Medina等人在考虑了这个因素之后提出了一个拓扑结构产生器BRITE [5]。通过这个产生器生成的拓扑结构包含有幂率现象。

大多数关于计算机网络的研究主要集中在网络的动态规则上，比如，路由规则和传输协议。不过，还是有越来越多关于网络整体行为特征的研究，不仅有计算机方面的专家，还有数学家，统计物理学家等。这些复杂的行为特征包括相变、数据包传输的幂率现象、不规则行为和一些非线性现象。目前计算机网络可以被描述为一个由大量的非线性单元组成的复杂非线性系统。这些非线性单元的相互作用导致了网络系统的复杂动态行为。在90年代早期，Leland 等人通过研究网络通信的发送特性，指出了以太网数据包的到达时间是自相似的，并且大范围内是相互依赖的。对于已经广泛使用在网络通信研究中的泊松模型，这个结论的得出对它提出了挑战性。基于二维格子模型和Cayley树模型发现了网络中的相变现象，这个发现意味着在计算机网络中至少存在着两个阶段，非拥塞阶段和拥塞阶段。在更为复杂的计算机网络模型Transit-stub模型中使用UDP协议时，同样发现了相似的相变现象。而统计分析真实的计算机网络的实验数据进一步的得出了这些仿真结果所得出的结论。

然而，网络的拓扑结构是怎么影响网络整体行为却依然是一个难以解释的问题。本文分析和比较了几种非常广泛使用的网络拓扑模型来解释这个问题，包括二维格子模型、Cayley 树模型、Transit-Stub模型、BRITE模型。仿真结果显示网络拓扑结构对整个网络的宏观演化没有很大的影响，但是对于局域网络却是非常重要的。另外，在计算机网络动态演化规则中网络协议是一个非常重要的组成部分，并却在动态演化的过程中起着非常重要的作用。

2． 各种网络拓扑结构比较

在这一节里，分析和比较了各种非常广泛使用的网络拓扑结构模型，包括包括二维格子模型、Cayley 树模型、Transit-Stub模型、BRITE模型。

2.1 二维格子模型

在以上几种网络拓扑模型中，二维格子模型是最简单的网络拓扑结构。在这个模型中，主机和路由器分布在二维格子的格点上。每一个格点的位置可以描述为一个离散的二维空间变量p，如下 p=xi+yj,

这里的i和j都是笛卡尔单位向量。除了边界节点之外，每一个节点都有四个邻居。对于边界节点邻居的不同选择，可以分为周期性边界条件和非周期性边界条件。如果左（上）边界上的节点的邻居定义为右（下）边界上的节点，这样的格子模型被称为周期性边界条件格子模型。图1是周期性边界条件和非周期性边界条件的格子模型。不过从二维格子模型的结构可以看出这个模型并不能表示计算机网络的不规则性。但是这个模型由于它的结构和规则的简单型却被广泛的使用。

图1：二维格子模型的非周期性边界与周期性边界

2.2 Cayley 树模型

Cayley 树是一个没有环的无限维的分层的格子网，并且每一个节点含有固定数目的分支。Cayley树生成的步骤如下：

（1）首先选一个中心节点作为生长节点，从这个节点生长出单位长度的z个分支。每个分支的末端节点是另外一个生长点。

（2）一个组包含这些新的生长点的生成，从每一个组的每一个节点的末端，z-1个分支生成。

（3）重复第二步直到这棵树足够大。

参数z被称为这个模型的调和数，例如z=2，这个树就是一个一维链。图2表示了一个z=3的Cayley树的拓扑结构。Cayley树有层次结构，这点可以反映真实计算机网络的结构。但是，它的这种规则的生长规则并不能放映真实网络的灵活性。

图2：Cayley树结构

2.3 Transit-Stub结构

以上两种的拓扑结构模型都只有非常简单的连接关系，反映包含复杂内部结构的大规模真实网络的能力有限。大规模的计算机网络经常都有地区域和分层的结构，因此在大规模网络中“域”这个概念非常重要。在Transit-Stub拓扑结构中，大规模计算机网络通常被描述为一些路由域的集合，在一个域中的节点共享相同的路由信息。局部路由性在路由域中是非常重要的特性，这表示在一个域中任意两个节点之间的通路都是包含在域中的。路由域可以被分为Stub域和Transit域。定义如下：

（1）从节点u到v的通路经过路由域D，当且仅当节点u或v在D中，这样的域D就被称为Stub域。

（2）不是Stub域的路由域就被称为Transit域

Transit域在Transit-Stub模型中对应计算机网络层中的顶层，Stub域对应其它的层。Transit-Stub的典型结构如图3所示。

图3：Transit-Stub结构

2.4 BRITE结构 [5]

最近的研究表明在因特网拓扑结构中存在幂率现象。这种幂率现象存在在下列关系中：

（1）节点出度对层次

（2) 节点的数目对出度

（3）邻居内的节点对的数目与邻居的范围

然后，Transit-Stub结构并不能很好的反映这些对应的幂率关系，因此它似乎并不能非常精确的描述因特网的拓扑结构。Albert Medina 等人已经研究出这些幂率现象是怎么起作用的，并且产生了BRITE结构。并把这个应用到因特网拓扑结构发生器上来生成网络结构，称作BRITE结构。并且试验结果表明，BRITE结构确实能真实地代表计算机网络的拓扑结构。

3． 实验结果以及结论

第9篇：网络拓扑结构范文

【关键词】InternetIntranet局域网

Internet在全球的发展和普及，企业网络技术的发展，以及企业生存和发展的需要促成了企业网的形成。Intranet是传统企业网与Internet相结合的新型企业网络，是一个采用Internet技术建立的机构内联网络。它以TCP/IP协议作为基础，以Web为核心应用，构成统一和便利的信息交换平台。它通过简单的浏览界面，方便地提供诸如E-mail、文件传输（FTP）、电子公告和新闻、数据查询等服务，并且可与Internet连接，实现企业内部网上用户对Internet的浏览、查询，同时对外提供信息服务，本企业信息。

Intranet的主要特征

企业建立Intranet的目的主要是为了满足其在管理、信息获取和、资源共享及提高效率等方面的要求，是基于企业内部的需求。因此虽然Intranet是在Internet技术上发展起来的，但它和Internet有着一定的差别。并且Intranet也不同于传统的企业内部的局域网。企业网Intranet的主要特征表现在以下几个方面：

（1）Intranet除了可实现Internet的信息查询、信息、资源共享等功能外，更主要的是其可作为企业全方位的管理信息系统，实现企业的生产管理、进销存管理和财务管理等功能。这种基于网络的管理信息系统相比传统的管理信息系统能更加方便有效地进行管理、维护，可方便快捷地、更新企业的各种信息。

（2）在Internet上信息主要以静态页面为主，用户对信息的访问以查询为主，其信息由制作公司制作后放在Web服务器上。而Intranet则不同，其信息主要为企业内部使用，并且大部分业务都和数据库有关，因此要求Intranet的页面是动态的，能够实时反应数据库的内容，用户除了查询数据库外，还可以增加、修改和删除数据库的内容。

（3）Intranet的管理侧重于机构内部的管理，其安全防范措施要求非常严格，对网上用户有严格的权限控制，以确定用户是否可访问某部门的数据。并且通过防火墙等安全机制，控制外部用户对企业内部数据的获取。

（4）Intranet与传统的企业网相比，虽然还是企业内部的局域网络（或多个局域网相连的广域网），但它在技术上则以Internet的TCP/IP协议和Web技术规范为基础，可实现任意的点对点的通信，而且通过Web服务器和Internet的其他服务器，完成以往无法实现的功能。

Intranet的构建要点

企业建立Intranet的目的是为满足企业自身发展的需要，因此应根据企业的实际情况和要求来确立所建立的Intranet所应具有那些具体功能以及如何去实现这样一个Intranet。所以不同的企业构建Intranet可能会有不同的方法。但是Intranet的实现有其共同的、基本的构建要点。这主要有以下几个方面：

2.1网络拓扑结构的规划

在规划Intranet的网络拓扑结构时，应根据企业规模的大小、分布、对多媒体的需求等实际情况加以确定。一般可按以下原则来确立：

（1）费用低

一般地在选择网络拓扑结构的同时便大致确立了所要选取的传输介质、专用设备、安装方式等。例如选择总线网络拓扑结构时一般选用同轴电缆作为传输介质，选择星形拓扑结构时需要选用集线器产品，因此每一种网络拓扑结构对应的所需初期投资、以后的安装维护费用都是不等的，在满足其它要求的同时，应尽量选择投资费用较低的网络拓扑结构。

（2）良好的灵活性和可扩充性

在选择网络拓扑结构时应考虑企业将来的发展，并且网络中的设备不是一成不变的，对一些设备的更新换代或设备位置的变动，所选取的网络拓扑结构应该能够方便容易地进行配置以满足新的要求。

（3）稳定性高

稳定性对于一个网络拓扑结构是至关重要的。在网络中会经常发生节点故障或传输介质故障，一个稳定性高的网络拓扑结构应具有良好的故障诊断和故障隔离能力，以使这些故障对整个网络的影响减至最小。

（4）因地制宜

选择网络拓扑结构应根据网络中各节点的分布状况，因地制宜地选择不同的网络拓扑结构。例如对于节点比较集中的场合多选用星形拓扑结构，而节点比较分散时则可以选用总线型拓扑结构。另外，若单一的网络拓扑结构不能满足要求，则可选择混合的拓扑结构。例如，假设一个网络中节点主要分布在两个不同的地方，则可以在该两个节点密集的场所选用星型拓扑结构，然后使用总线拓扑结构将这两个地方连接起来。

目前常用的局域网技术有以太网、快速以太网、FDDI、ATM等多种。其中交换式快速以太网以其技术成熟、组网灵活方便、设备支持厂家多、工程造价低、性能优良等特点，在局域网中被广泛采用。对于网络传输性能要求特别高的网络可考虑采用ATM技术，但其网络造价相当高，技术也较复杂。

为获取Internet上的各种资源及Internet所提供的各种服务，规划Intranet时还应考虑接入Internet。目前，接入Internet方式主要有：通过公共分组网接入、通过帧中继接入、通过ISDN接入或通过数字租用线路接入，及目前较新的远程连接技术ASDL。在选择以何种方式接入Internet时应根据Intranet的规模、对数据传输速率的要求及企业的经济实力来确定。数字租用线路方式可提供较高的带宽和较高的数据传输质量，但是费用昂贵。公共分组网方式数据传输质量较高，费用也较低，但数据传输量较小。ISDN可提供较高的带宽，可同时传输数据和声音，并且费用相对较低，是中小规模Intranet接入Internet的较佳方式。

2.2Intranet的硬件配置

在选择组成Intranet的硬件时，着重应考虑服务器的选择。由于服务器在网络中运行网络操作系统、进行网络管理或是提供网络上可用共享资源，因此对服务器的选择显然不同于一般的普通客户机，同时应该按照服务器的不同类型，如WWW服务器、数据库服务器、打印服务器等而应该有所侧重。一般要求所选用的服务器具有大的存储容量，数吉（G）或数十吉（G），以及具有足够的内存和较高的运行速度，内存128M或以上，CPU主频在500MHz或以上，而且可为多个CPU处理器，并且具有良好和可扩展性，以满足将来更新换代的需要，保证当前的投资不至于在短时间内便被消耗掉。

其余的硬件设备有路由器、交换机、集线器、网卡和传输介质等。所选择的这些设备应具有良好的性能，能使网络稳定地运行。此外，在此前提下，还应遵循经济性的原则。

2.3Intranet的软件配置

软件是Intranet的灵魂，它决定了整个Intranet的运行方式、用户对信息的浏览方式、Web服务器与数据库服务器之间的通信、网络安全及网络管理方式等，是网络建设中极为重要的一环。

Intranet的软件可分为服务器端软件和客户端软件。客户端软件主要为浏览器，目前常用的浏览器软件有NetscapeNavigator、MicrosoftInternetExplore等。服务器端软件较为复杂，主要有网络操作系统、Web服务器软件、数据库系统软件、安全防火墙软件和网络管理软件等。选择网络操作系统时，应考虑其是否是一个高性能的网络操作系统，是否支持多种网络协议，是否支持多种不同的计算机硬件平台，是否具有容错技术和网络管理功能等多方面因素。目前市场上主流的网络操作系统有UNIX、NovellNetware和WindowsNT等。如果企业网Intranet中大多数是于PC机为主体，建议选用NovellNetware和WindowsNT。

3．企业网Intranet构建的关键技术

3.1防火墙技术

由于Intranet一般都与Internet互连，因此易受到非法用户的入侵。为确保企业信息和机密的安全，需要在Intranet与Internet之间设置防火墙。防火墙可看作是一个过滤器，用于监视和检查流动信息的合法性。目前防火墙技术有以下几种，即包过滤技术（Packetfilter）、电路级网关（Circuitgateway）、应用级网关（Application）、规则检查防火墙（StalafulInspection）。在实际应用中，并非单纯采用某一种，而是几种的结合。

3.2数据加密技术

数据加密技术是数据保护的最主要和最基本的手段。通过数据加密技术，把数据变成不可读的格式，防止企业的数据信息在传输过程中被篡改、删除和替换。

目前，数据加密技术大致可分为专用密匙加密（对称密匙加密）和公用密匙加密（不对称密匙加密）两大类。在密码通信中，这两种加密方法都是常用的。专用密匙加密时需用户双方共同享有密匙，如DES方法，由于采用对称编码技术，使得专用密匙加密具有加密和解密非常快的最大优点，能有硬件实现，使用于交换大量数据。但其最大问题是把密匙分发到使用该密码的用户手中。这样做是很危险的，很可能在密匙传送过程中发生失密现象（密匙被偷或被修改）。公用密匙加密采用与专用密匙加密不同的数学算法。有一把公用的加密密匙，如RSA方法。其优点是非法用户无法通过公用密匙推导出解密密匙，因此保密性好，但运行效率低，不适于大量数据。所以在实际应用中常将两者结合使用，如通过公用密匙在通信开始时进行授权确认，并确定一个公用的临时专用密匙，然后再用专用密匙数据加密方式进行通信。

3.3系统容错技术

网络中心是整个企业网络和信息的枢纽，为了确保其能不间断地运行，需采取一定的系统容错技术：

(1)网络设备和链路冗余备份。网络设备易发生故障的接口卡都保留适当的冗余，保证网络的关键部分无单点故障。

(2)服务器冷备份。采用双服务器，它们都安装数据库管理系统和Web服务器软件，但两台服务器同时运行不同的任务，一台运行数据库系统，一台运行Web服务器软件，它们共享外部磁盘陈列，万一一台服务器出现故障，可以通过键入预先编好的命令，把任务切换到另一台服务器上，确保系统在最短时间内恢复正常运行。

(3)数据的实时备份。对数据进行实时备份，以保证数据的完整性和安全性，确保系统安全而稳定低运行。如通过ARCSrever对数据提供双镜象冗余备份，或由SNAServer提供安全快捷的数据热备份。

结束语

企业网Intranet的构建是一个大的系统工程，需要有较大的人力和物力的投入。企业应根据自身实际情况和发展需要，有的放矢地建立适合自己的Intranet，只有这样才能充分有效地利用Intranet，真正达到促进企业进一步发展的目的。

参考文献

张孟顺，向Intranet的迁移[J]，计算机系统应用，1998（4）:22~24

张金隆，现代管理信息技术[M]，华东理工大学出版社，1995