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计算机网络的拓扑结构
一、教材分析
计算机网络是由各种类型的计算机系统和各类终端通过通信线路连接起来的复合系统，它们具有不同的功能而又相互作用。对网络的设计者和建设者来说，了解它的逻辑功能和层次结构，对各种网络的设计、建设与应用是必要的。只有使被研究的系统抽象化和模型化，才能详细了解和彻底掌握计算机网络体系，才能使计算机网络得到广泛的应用。
本章是本教材中的第三章《计算机网络技术基础》，主要介绍网络结构的基本知识，
ＩＳＯ／ＯＳＩ参考模型及各层的主要功能和协议、ＴＣＰ／ＩＰ网络模型和协议简介以及常见的一些网络类型。
而本节课的内容是本章中的第一节课，主要介绍了常见的计算机网络的拓扑结构及其特点，和组建网络时拓扑结构的选择原则，掌握网络拓扑结构的基本原理，就可以设计出一个布局良好、性能优越的网络。本节课的内容对本章后面的课起到了一个铺垫的作用。
二、教学目标
　　① 了解计算机网络的三种基本拓扑结构。 　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　 　　　　　　　
　　② 掌握三种拓扑结构的工作原理、网络特点及主要应用领域。
③ 能够根据实际情况选择合适的网络拓扑。
三、教学重点与难点
①学习重点
　　三种拓扑结构的工作原理及网络特点。
②学习难点
　　怎样根据实际情况选择网络拓扑。
四、教学过程
1、什么是拓扑结构
　　拓扑学是一个数学感念，它是几何学的一个分支，是从图论演变而来的。拓扑学是把实体抽象成与其大小、形状无关的点，将连接实体的线路抽象成线，进而研究点、线、面之间的关系。
　　按照拓扑学的观点，将工作站、服务器、交换机等网络单元抽象为“点”，网络中的传输介质抽象为“线”，计算机网络系统就变成了由点和线组成的几何图形，它表示了通信媒介与各节点的物理连接结构，这种结构称为网络的拓扑结构。
2、拓扑结构的分类
　　按照网络中各节点位置和布局的不同，计算机网络可分为总线型拓扑结构网络、环型拓扑结构网络、星型拓扑结构网络、树型拓扑结构网络和网状拓扑结构网络五种网络类型。
3、常用的网络拓扑结构的类型特点
　常用的网络拓扑结构主要是总线型、星型和环型拓扑结构。
总线型拓扑结构
概念：　　总线型拓扑结构简称总线拓扑，它是将网络中的各个节点设备用一根总线(如同轴电缆等)挂接起来，实现计算机网络的功能。
　　
提问：观察实例图，提问
插入／删除一台电脑的方式
②　　若其中一台电脑坏掉了，对整条线上的通信是否产生影响
③　　若整条线路出现通信故障，你如何查找故障段
从提问分析，最后得出优缺点
主要优点
　　① 网络结构简单，节点的插入、删除比较方便，易于网络扩展。
　　② 设备少、造价低，安装和使用方便。
　　③ 具有较高的可靠性。因为单个节点的故障不会涉及整个网络。
主要缺点
　　① 故障诊断困难。总线型的网络不是集中控制，故障诊断需要在整个网络的各个站点上进行；
　　② 故障隔离困难。当节点发生故障，隔离起来还比较方便，一旦传输介质出现故障时，就需要将整个总线切断；
　　③ 易于发生数据碰撞，线路争用现象比较严重。
应用场合　　主要适用于家庭、宿舍等网络规模较小的场所。
星型拓扑结构
概念：　星型结构以中央节点为中心，并用单独的线路使中央节点与其他各节点相连，相邻节点之间的通信都要通过中心节点。
　　　　　
提问：观察实例图，提问
插入／删除一台电脑的方式
②　　若其中一台电脑坏掉了，对整个网络上的通信是否产生影响，若坏掉的是中心节点则会对整个网络上的通信产生什么影响
③　　若整个网络出现通信故障，你如何查找故障段
从提问分析，最后得出优缺点
主要优点
　　① 易于故障的诊断与隔离。
　　② 易于网络的扩展。
　　③ 具有较高的可靠性。
主要缺点
　　① 过分依赖中央节点。
　　② 组网费用高。
　　③ 布线比较困难。
　应用场合　星型网络是在现实生活中应用最广的网络拓扑，一般的学校、单位都采用这种网络拓扑结构组建他们的计算机网络
环型拓扑结构
概念：　环型拓扑结构是一些中继器和连接中继器的点到点链路组成一个闭合环，计算机通过各中继器接入这个环中，构成环型拓扑的计算机网络。在网络中各个节点的地位相等。
提问：观察实例图，提问
插入／删除一台电脑的方式
②　　若其中一个中继器坏掉了，对整个网络上的通信是否产生影响
③　　若整个网络出现通信故障，你如何查找故障段
从提问分析，最后得出优缺点
主要优点
　　① 数据传输质量高。
　　② 可以使用各种介质。
　　③ 网络实时性好。
主要缺点
　　① 网络扩展困难。
　　② 网络可靠性不高。
　　③ 故障诊断困难。
应用场合　环型网平时用得比较少，主要用于跨越较大地理范围的网络，环型拓扑更适合于网际网等超大规模的网络。
４、其他类型拓扑结构
（１）树型拓扑结构
　树型结构是从星型结构变化而来的，各节点按一定层次连接起来，形状像一颗倒置的树，最顶端只有一个节点。在树型结构的网络中有多个中心结点，形成一种分级管理的集中式网络。
　　优点是连接容易、管理简单、维护方便， 缺点是共享能力差、可靠性低。
（２）星型环型拓扑结构
　这种结构中各节点通过传输线相互连接起来，并且任何一个节点都至少与其他两个节点相连。
　　优点是具有较高的可靠性，缺点是实现起来费用高、结构复杂、不易管理和维护。
５、动手做
根据总线型、星型、环型拓扑结构图，结合树型拓扑结构、星型环型拓扑结构的概念和特点，试画出树型拓扑结构、星型环型拓扑结构的拓扑结构图。
６、拓扑结构的选择原则
在实际组网过程中，要综合考虑各种因素来优化网络设计。拓扑结构的选择往往和传输介质的选择和介质访问控制方法的确定紧密相关。选择拓扑结构时，应该考虑的主要因素有以下几点：
（1）可靠性 　网络的性能稳定与否在很大程度上决定了网络的使用价值，网络的系统可靠性又决定了将来网络出现故障的概率和频率的大小。拓扑结构的选择要使故障检测和故障隔离较为方便。
（２）扩充性　　网络的可扩充性是与网络的拓扑结构直接相关的。由于网络技术的飞速发展，网络的规模和服务质量要求对原来网络进行调整和扩充。
（３）费用高低　由于网络拓扑结构的选择设计网络传输介质和网络连接设备的选择，所以需要考虑组网的费用高低。
７、课堂练习
目前，实际存在与使用的广域网基本都是采用( 　)。
A.　总线型 B.　环型 C.　网状 D.　星型　
以下网络拓扑结构中需要中央控制器或者集线器的是（ ）。
A.　总线型 B.　环型 C.　树型 D.　星型
如果某局域网的拓扑结构是（ ），则局域网中任何一个节点出现故障都不会影响整个网络的工作。
A.　总线型 B.　环型 C.　树型 D.　星型
８、小结
1、拓扑结构的分类
2、常见拓扑结构的优缺点以及应用场合
3、实际组网中选择拓扑结构的3个基本原则

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