网状拓扑的优缺点

网状拓扑

拓扑描述了网络中节点的布局。网状拓扑也是一种物理网络拓扑。在这种拓扑中，网络的所有节点都相互连接。这些节点之间的连接是随机建立的。这些节点可以是台式机、笔记本电脑、交换机、集线器或任何可以连接到网络的其他设备。

使用网状拓扑的主要优点是，即使一个节点发生故障，网络也不会中断。这意味着其他节点可以使用网络有效地进行通信。这种网络拓扑的设置成本相当高。此外，网络节点没有层次结构、相互依赖性或统一的模式。它是一个复杂的网络，比其他可用的替代方案更难建立。

网状拓扑中的所有节点都可以将其信号发送到网络。每个节点还负责中继来自其他节点的信号。无线和有线网络都支持这种拓扑，主要用于无线节点。这是因为电缆成本相当高。每个节点都连接到其他所有节点，这意味着在网络的网状拓扑中，每个节点之间都存在点对点连接。

下面是网络中网状拓扑的示意图。

网状拓扑的特点

在这种拓扑中，所有节点都充当网络中的路由器。这意味着每个节点都会确定数据传输将发生的路由。这是根据节点中可用的连接确定的。

如果网络电缆发生断裂，通过该特定电缆传输的数据流量会在节点之间重新分配。它确保了网络始终可供网络中的所有节点使用。

这种拓扑在网络中提供了冗余。它是一种提供跨网络冗余链路的网络拓扑，但由于网络工作量大且成本高（因为网络组件直接连接到每个其他组件），因此很少使用。

网状拓扑的类型

根据网络中不同节点的连接情况。网状拓扑可以分为全网状拓扑和部分网状拓扑。这两种类型的网状拓扑均在下文进行了描述。

• 全网状拓扑：在这种网状拓扑中，网络中的所有节点都连接到网络中的所有其他节点。此网络中的每个节点将具有 n-1 个连接，其中 n 是节点数。因此，网络中的总连接数为 n(n-1)。该网络通常用作网络骨干的备用。这在网络中提供了大量冗余。冗余意味着有几条路径可用于数据从发送方到达接收方。然而，这种拓扑的实现成本可能很高。实现成本被忽略，因为它允许用户在节点发生故障时使用网络。在这种情况下，流量负载会再次分配给其他节点。
• 部分网状拓扑：在这种拓扑中，并非所有节点都与其他节点有单独的连接。只有少数节点连接到网络中的每个剩余节点。这意味着并非必须连接所有设备。这降低了建立网络的成本。该网络通常实现外围网络，通过该外围网络与全网状骨干网协同工作。虽然它的冗余性不如全网状网络，但它在网络中提供了一定程度的冗余。

网状拓扑的工作原理

网状拓扑的实现基于两个原则。这些原则如下：

路由

泛洪

路由

此功能决定了数据包的路径。路由原则在网络中传输数据包之前实现。数据包通过由多个节点组成的事先安排好的路径发送。数据包通过这些节点发送以到达目标节点。为了成功传输数据，所有中间节点和所有中间节点在传输期间都应处于活动状态。它们应连接到传输路径中的前一个和后一个节点。

泛洪

实现网状拓扑的另一个原则称为洪泛。在洪泛中，数据被传输到网络中的每个活动节点。如果数据包已寻址到该节点，则目标节点将接受该数据包，但如果未寻址到该节点，则将其传递给网络路径中的下一个节点。

网状拓扑中实现的协议

实现网状拓扑所需的协议存在于 OSI 模型的三层中。这些协议定义了两个节点之间通信所需的标准。协议可以定义为为促进设备之间的通信而必须实现的规则集。

实现网状拓扑使用的三个协议如下：

主动协议

混合协议

反应式协议

上述每种协议都通过其功能在实现网络中发挥着至关重要的作用，并提高了网络的性能和可扩展性。

1. 主动协议：该协议的功能是通过从网络中的节点获取反馈来提供节点的自我监控。如果网络中的某个节点发生故障，则负责启动路径重新路由并避免该特定节点。该协议通过最大限度地提高网络的正常运行时间来提高网络性能。它会在故障后恢复网络并提供强大的性能。当在动态环境中实现时，该协议会消耗更多资源，并且存在冲突的可能性。但在静态环境中实现时，协议效果很好。这是因为在静态环境中，网络路径通常不会改变。因此，用户应确保在合适的环境中实现该协议以获得最佳性能。
2. 混合协议：该协议根据环境和通信需求提供最佳选择。该协议结合使用了反应式方法和主动协议的功能。通过实现混合协议，可以降低网络运营成本。
3. 反应式协议：该协议决定了从源节点到目标节点发送的数据包的网络路径。当节点在网络中请求数据传输时，将执行此操作。该协议的功能包括确保所选路径是最优的。它会扫描整个节点网络，找到将数据包从一个节点传输到另一个节点的所有可能路径。由于该协议比用于实现网状拓扑的其他协议更具可扩展性，因此它更适合在动态环境下的实现。

网状拓扑的优缺点

通过互连网络中的设备来建立网状拓扑。如果节点之间的任何连接发生故障，则连接中的流量会被重新分配，以确保数据传输到目标节点。这是实现网络主要连接的最佳方式，因为它消除了对任何节点或连接故障的担忧。如今实现的无线连接就是网状拓扑的一个例子。

网状拓扑的优点

在网状拓扑中建立网络有许多好处。其中一些优点如下：

1. 处理高数据流量：这种拓扑没有层次结构。这意味着如果网络中的任何节点尝试连接到另一个节点，它都可以直接受益于该节点的路由能力。这是可能的，因为网状拓扑中没有层次结构。
2. 节点或连接故障不会影响网络：与任何其他拓扑相比，网状拓扑对网络故障的抵抗力更强。数据包传输到网络中的所有节点。每个节点都有自己的路由表，并解析数据包中的信息。节点与网络中的所有其他节点互连。网络中存在冗余。因此，即使节点或两个节点之间的连接发生故障或发生故障，该节点或连接的流量也会在网络中重新分配。
3. 一致的数据传输：由于网络中有多个连接两个节点的路径。在网状拓扑中，首要要求是将一个节点连接到网络中的所有其他节点。网络构建了多条路径来连接网络中的两个节点。因此，通过网络传输的总数据在网络中始终是一致的。如果特定路径的流量更大，数据可以重定向到网络中的其他路径。即使网络中的某些节点发生故障，网络也可以选择另一条路径来传输数据。
4. 易于在网络中添加新节点：向网络添加新设备很容易。网状拓扑允许用户在不干扰现有网络的情况下将新设备添加到网络中。这意味着当用户将新节点引入网络时，当前正在传输的数据不会中断。此外，由于所有节点都已连接，移除节点也不会影响或中断现有网络的流量。
5. 易于扩展：在网状拓扑中连接节点不需要额外的设备。每个节点通过开发自己的路由表充当网络中的路由器。节点将数据传输到所有连接的节点，以确定通往其他节点的可能路径。这使用户可以轻松更改网络大小。用户不仅可以添加新节点，还可以添加新技术到网络中。添加可以在不影响当前操作速度的情况下进行。
6. 易于实现网状拓扑：在网络中实现网状拓扑毫不费力。用户只需要将节点与网络中的网关连接起来，以便数据包可以通过剩余的网络进行传输，从而实现网状拓扑。它通过选择最佳路径在节点之间传输数据，使网络能够自我优化。
7. 难以摧毁整个网络：由于网络中没有主要组件，并且每个节点都充当路由器，因此几乎不可能摧毁整个网络。没有中央设备，并且有多个冗余连接。因此，很难摧毁整个网络。只有在全球灾难发生时，当所有节点都被攻击时才有可能。
8. 不需要中央组件：用户无需包含中央组件即可在网络中传输或接收数据。这很有好处，因为用户不必投资昂贵的中央设备。网络不需要额外的空间。此外，它提供了一种基于个体的安全数据传输方法。用户在传输过程中也可以保持匿名。由于每个节点之间都有私有连接。它消除了对提供网络安全性的额外防火墙和软件的需求。
9. 灵活性：在网状拓扑中，部分短缺选项提供了很大的灵活性。因此，用户不必为网络中的每个节点完成所有连接；也就是说，用户可以实现部分网状拓扑。部分网状拓扑节省了电缆成本并提供了增强的通信优势。
10. 处理大量数据：网状拓扑可以处理网络中传输的大量数据。它比所有传统系统都更有效，因为它可以在网络中连接多个节点。连接不同节点的多个路径允许用户在不同节点之间同时传输数据。

网状拓扑的缺点

使用网状拓扑建立网络有许多优点，但使用这种拓扑也有局限性。网状拓扑的一些缺点如下：

1. 设置成本高：网状拓扑的设置成本高于其他拓扑，因为它需要相当昂贵的电缆和其他设备。为了在网络中实现网状拓扑，有必要确保拥有合适的硬件、线缆和网络带宽，使其适合数据传输。
2. 设置和维护耗时：用户必须为网络中的每个节点建立多个连接。虽然向已建立的网络添加新节点很简单，但设置网络的初始步骤复杂且昂贵。
3. 冗余连接的可能性高：由于网络中的每个节点之间都存在多个连接，因此网络中很可能存在不必要、冗余的连接。其中一些连接可能直到现有连接失败才会在网络中使用。
4. 每个节点的负载更大：没有中央设备来管理不同节点之间的数据传输路径。节点必须充当网络中的路由器。节点必须创建自己的路由表，从而增加了系统的复杂性。
5. 延迟问题：低功耗网状拓扑通常会遇到这些问题。处理不同节点在网络中同时传输的数据的处理能力不足。