什么是环形拓扑?

在任何计算机网络中,您都需要确定拓扑。 网络拓扑是计算机怎样相互连接的物理架构。 经典的网络拓扑是环形拓扑。 在这种结构中,网络中的所有设备都连接在一个环中。 所有网络流量都围绕环路沿单一方向进行。 这意味着每个设备都有两个到网络的连接,一个用于接收数据,一个用于传输数据。

基本环形拓扑图

好处

环形拓扑相对容易建立,至少在小规模上是这样。 为了 example,如果您考虑将办公室中的每台计算机连接到它旁边的计算机,这将相对简单。 使用机架服务器更容易实现这一概念。 当处理不同房间、楼层或建筑物中的网络时,困难就来了,因为这些地方可能更难以铺设电缆。

在环形拓扑网络中,不需要冲突检测或冲突避免技术,因为每个设备都已经知道它是否正在传输数据,因此它是否可以传输更多数据。 不需要中央服务器或路由器来管理设备之间的连接。

缺点

因为网络流量只流向一个方向,所以所有流量都必须绕着环路一路走一遍。 虽然预期的接收者可以将消息识别为针对它的消息并且不继续传输它,但如果它这样做了,则发送者将无法验证消息是否已被接收。 这会浪费带宽,这可能会导致负载过重的网络出现问题。

任何单个设备故障都可能导致整个循环瘫痪。 如果每条消息都需要完成一个完整的循环,那么如果循环中的任何地方都有中断,那么所有消息都会显示为失败。 从技术上讲,如果某些消息比失败更早地在循环中,那么它们可能已经到达预期的接收者,但是,发送者无法知道这一点。 这个问题主要可以通过下面讨论的双向环或反向旋转环拓扑变体来解决。

对环进行任何调整都会导致中断,暂时破坏整个环。 由于每个设备只有两个连接,添加新设备或删除旧设备会导致网络中断,关闭整个环,直到连接恢复。

不幸的是,这也意味着所有设备都需要保持开机状态。 如果计算机关闭,其网卡将不再传输消息。 这会破坏环,使环拓扑不适合没有近乎完美的正常运行时间的网络。 当单个链路发生故障时,整个环发生故障也使它们不适合远程管理,因为任何远程访问通常都依赖于断开的环路。

通信延迟与环路中的设备数量成正比。 网络数据包需要进行的每一跳都会增加到达目的地所需的时间。

变体

双向环路或反向旋转环形拓扑是环形拓扑的一种变体,它具有一个辅助环路,该辅助环路围绕环路以另一种方式传输网络流量。 通常,除非主循环被破坏,否则不会使用此辅助循环。 一旦检测到中断,离中断最近的工作设备会将任何流量路由回环路周围,基本上形成一个“C”形环路。

从理论上讲,也可以使用辅助环路来提供额外的带宽,尽管通常不会这样做。 虽然可以通过将另一对电线连接到每个设备来提供第二个环路,但通常也不会这样做,因为它会使环路所需的基础设施加倍。 相反,通过使用全双工通信实现了单根电缆上的双向通信。 这有助于在循环中提供容错,但不能解决规模的复杂性或延迟问题。

令牌环拓扑可能很容易与环拓扑混淆,但是它们却大不相同。 尽管名称如此,令牌环网络实际上在物理连接层使用星形拓扑。

结论

环形拓扑是一种将所有设备放置在一个环中的计算机网络架构。 所有网络流量都沿环的一个方向传输,因此可以轻松设置小型本地网络。 然而,拓扑结构在规模上挣扎,网络中的每个设备本质上都是一个单点故障,可能会导致整个网络瘫痪。 由于这些原因,环形拓扑现在很少使用,如果有的话。 星型拓扑网络倾向于用于端点,而后端网络使用网状拓扑。