环形拓扑的优缺点

环形拓扑

在环形拓扑中，节点的排列类似于一个环。在这种拓扑中，设备以圆形结构连接，并根据网络中的相邻节点传输信息给其他节点。

与具有线性结构的总线拓扑相比，环形拓扑更高效，并封闭成一个圆。这种拓扑可以处理更重的负载。在这种拓扑中，数据只能单向传输；传输是单向的。因此，环形拓扑是单向网络或单向环形拓扑。

当环形拓扑中连接了许多节点时，用户可以在环形拓扑中添加中继器。这样做是为了确保在数据从一个节点传输到另一个节点时，数据丢失最小。构成拓扑环的所有节点和设备统称为环网。在这种网络中，数据包从一个节点传输到另一个节点，直到数据包被传递到最终目的地。

用户可以通过为网络中的每个节点使用两个独立的连接来使环形拓扑实现双向传输。这种由两根线连接每个节点的节点排列称为双环拓扑。根据网络中使用的节点，可以存在不同类型的环形拓扑。环形拓扑支持局域网（LAN）和广域网（WAN），具体取决于网络节点中使用的网卡。

环形拓扑的特点

• 由于环形拓扑提供的特性，该拓扑常用于中小型企业。环形拓扑的一些特点如下：
• 在这种拓扑中，用户可以添加称为中继器的硬件设备，以放大从发送节点到传输节点的传输信号。用户可以使用多个中继器来提高数据传输速率。
• 数据只能通过一根电缆单向传输。如果用户希望使用环形拓扑双向传输数据，则用户必须用两根电缆连接网络中的每个节点。
• 数据通过电缆传输。数据是顺序传输的。在环形拓扑中，传输是逐位进行的。
• 该拓扑提高了通信链路的保真度。这意味着如果节点之间的单根电缆断开，则可以使用另一条链路在网络中进行通信。
• 在这种拓扑中，每个节点也可以充当中继器。这意味着每次信号经过一个节点时，接收到的信号都会增强，这意味着整个网络中的传输质量得到了维持。即使信号在到达网络中的目标节点之前经过了多个节点。信号强度在每个传输点都得到了维持。
• 该拓扑具有内置的确认设备。当通信完成后，即数据包从发送方到达目标节点时，会发出确认。
• 由于此网络使用令牌来发送数据，因此这种方法确保了网络节点之间不存在数据冲突或交叉通信的可能性。当一个网络发送令牌时，该特定节点就完全控制了网络，并且只有发送方和接收方这两个设备被允许同时通信。

环形拓扑的优点

1. 数据冲突的可能性较低

在环形拓扑中，数据通过单根电缆单向传输。

在特定方向上传输数据的优点是，用户在传输过程中遇到数据碰撞的可能性非常小。虽然其他拓扑允许用户双向传输数据，但这也会增加数据碰撞的可能性。如果网络中发生数据碰撞，则数据包中存储的部分或全部数据很可能会丢失。因此，有必要尽可能避免碰撞。

2. 易于管理或添加工作站

与网状拓扑或树状拓扑等相对更复杂的网络拓扑相比，环形拓扑更简单。拓扑的简单性是安排网络中多个节点时需要考虑的一个重要因素。

节点的简单排列使得网络维护更容易。如果计算机网络中的任何组件发生故障，在环形拓扑中更容易识别该组件，因为它使用的硬件设备最少。网络只需要节点和连接节点的电缆。如果网络中有多个节点，用户可以添加中继器。

中继器用于放大网络中的输入信号。在这种拓扑中，可以轻松添加新设备和工作站。环形拓扑支持无限扩展，这意味着用户可以根据自己的需求随时在网络中添加新节点。因此，用户可以在不影响当前节点性能的情况下，在网络中添加新节点和工作站。

3. 安装成本低且容易

环形拓扑不需要额外的设备，并且建立环形拓扑所需的硬件设备最少。在这种拓扑中，节点通过电缆以圆形方式连接。

与需要交换机和集线器等附加组件的复杂网络拓扑的安装成本相比，环形拓扑中的节点安装成本相对较低。

电缆可以直接连接到节点的端口，从而更容易设置。

4. 令牌传递

使用环形拓扑的另一个优点是它们利用令牌在网络中传输数据。

用类似的话来说，它可以被描述为从发送节点到接收节点发送的主要信号，该信号允许两个节点通过使用网络建立通信。这种在网络中建立通信的方法在用户需要将数据传输到网络中的其他工作站时非常有用。

与不同拓扑中使用的其他方法相比，这种数据共享方法效率更高。

5. 数据传输速度快

由于整个数据通过一根电缆单向传输，因此在环形拓扑中，网络节点内的数据传输速度非常快。数据使用电缆和一种称为令牌传递的方法传输，这提高了数据传输的效率。

6. 改进的性能

在环形拓扑中，用户可以实现令牌传递机制。在此机制中，当一个节点在网络中传输数据包时，令牌环交换机会读取数据包中的目标地址，并将数据转发给接收节点。

正如在环形拓扑中，用户可以实现令牌传递；当数据流量增加时，环形拓扑的性能优于总线拓扑。

7. 高度组织的网络

在网络中传输数据需要令牌。这是一个高度组织的网络。发送方必须先发送令牌才能在网络中传输数据。由于网络中的每个节点都提供了一个令牌，因此每个节点都可以传输网络中的数据。

环形拓扑的缺点

1. 单向传输

在环形拓扑中，数据只能单向传输，这意味着数据包无法采取最短路径传输数据。数据包必须经过发送方和接收方之间的所有节点。

2. 网络完全故障

互连的节点构成了整个网络。如果网络中的单个节点发生故障，整个网络都会受到影响。即使单个节点发生故障，也有可能导致网络完全故障。

3. 不适合大型网络

当大量节点添加到网络中时，可能会降低整个网络的性能。它带宽有限；此外，网络中节点越多，数据需要经过的节点就越多才能到达目的地，由于跳数增加，这会降低网络的效率。

4. 比总线拓扑慢

由于节点在网络中传输数据之前需要发送令牌，因此在流量较低时，环形拓扑的性能相对低于总线拓扑。节点必须等到将控制权提供给发送节点才能进行通信。

5. 需要所有系统都开启

只有当网络中的所有节点都开启时，通信才可行。如果在传输过程中任何节点关闭，数据包将无法进一步转发。这会消耗大量能源。

6. 环路的访问速度比总线拓扑慢

虽然在负载较高时环形拓扑可能优于总线拓扑，但在正常情况下，其性能比总线拓扑慢。环形拓扑使用顺序访问，导致访问速度比总线拓扑慢。此外，环形拓扑没有终端器，而总线拓扑有两个终端节点。

7. 昂贵的架构

虽然环形拓扑可能比星形拓扑便宜，但它相对比其他替代方案更昂贵。环形拓扑的架构成本相当高。

8. 在网络传输过程中添加或移除节点

在网络传输数据时添加或移除节点很困难。由于环形拓扑中的数据通过发送和接收节点之间的所有节点传递。如果任何中间节点不工作，则传输将无法完成。因此，在网络使用期间添加或移除节点很困难，因为这可能会导致网络活动出现问题。

9. 完全依赖于单根电缆

整个网络依赖于连接网络中节点的单根电缆。如果电缆损坏，整个网络将失败。由于没有其他电缆，通信将立即中断。用户在使用网络之前需要修复电缆。

10. 难以找到问题

数据通过网络中的所有节点传递，这使得很难找到发生故障的节点。因此，很难对环形网络进行故障排除。

11. 不可扩展

随着环形拓扑中节点数量的增加，数据在传输过程中需要发送的节点数量也会增加，这极大地影响了网络的性能。因此，当使用许多节点时，这不是一个理想的选择。因此，环形拓扑不可扩展。

虽然有许多不同的拓扑可用，而且我们不能否认环形拓扑提供的优点和特性，但它并非总是最佳的物理拓扑。

环形拓扑可用于中小型组织，但对于大型组织而言，环形拓扑的优势将被其缺点所抵消。这些组织可能必须需要额外的设备，例如集线器或交换机，才能在网络中高效地传输数据。