计算机网络常用的拓扑结构

### 计算机网络中的常见拓扑结构

#### 星型拓扑结构
星型网络拓扑结构是最广泛应用的一种网络拓扑形式。在这种结构下，所有节点通过独立的线路连接到中央集线器或交换机上。这种设计使得任何两个节点之间的通信都需要经过中心设备处理。

优点包括易于安装和管理；如果某个节点发生故障不会影响其他部分的工作；便于检测错误并能快速定位问题所在位置[^1]。

缺点在于一旦核心枢纽出现问题，则整个网络可能会瘫痪，并且随着接入数量增加成本也会相应上升。

# Python伪代码表示星型拓扑结构创建过程
def create_star_topology():
    hub = Hub()  # 创建一个中心Hub对象
    nodes = []   # 存储各个Node实例列表
    
    for i in range(number_of_nodes):
        node = Node(i)          # 初始化新的node
        connect(hub, node)      # 将新node与hub相连
        nodes.append(node)

#### 总线拓扑结构
总线型结构利用单一传输媒介作为公共通道，所有计算机均直接连在此条线上面。数据包沿着这条干线传播给每一个站点直到找到目标地址为止。

其优势体现在布线简单、扩展容易等方面；然而当负载过重时性能会显著下降，在多台机器同时发送请求的情况下可能出现冲突现象[^4]。

// C++风格描述总线拓扑下的消息传递机制
void send_message_on_bus(const Message& msg){
    lock(bus);                  // 锁定共享资源防止并发访问
    broadcast(msg);             // 向总线上的所有接收者广播信息
    unlock(bus);
}

#### 环型拓扑结构
环状布局意味着每台主机仅与其两侧邻居相接形成闭合回路。令牌传递协议常被用来控制谁可以在特定时间内向环内注入报文流。

此方式具有良好的实时性和可靠性特征，不过对于大规模部署来说维护难度较大而且单点失效风险较高.

#### 树型拓扑结构
树形架构是从总线模型发展而来的变体之一，整体外观类似于倒立着生长的大树——顶部为主干（相当于主电缆），下面分叉出若干支路直至末端工作站级别。

这类布置方法特别适合于分级管理和层次分明的企业内部局域网环境之中[^3].

#### 混合型/网状拓扑结构
混合型指的是将上述几种基本形态组合起来构建更为复杂的互联模式；而全互连式的网格则确保任意两点间都有直达路径存在从而极大提高了系统的鲁棒性但也带来了高昂的成本开销。

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