計算機網絡拓撲(Computer Network Topology)是指由計算機組成的網絡之間設備的分布情況以及連接狀態.把它兩畫在圖上就成了拓朴圖.一般在圖上要標明設備所處的位置,設備的名稱類型,以及設備間的連接介質類型.它分為物理拓朴和邏輯拓朴兩種。
一、計算機網絡拓撲結構
計算機網絡的拓撲結構，即是指網上計算機或設備與傳輸媒介形成的結點與線的物理構成模式。網絡的結點有兩類：一類是轉換和交換信息的轉接結點，包括結點交換機、集線器和終端控制器等；另一類是訪問結點，包括計算機主機和終端等。線則代表各種傳輸媒介，包括有形的和無形的。
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組成
每一種網絡結構都由結點、鏈路和通路等幾部分組成。
2、鏈路：兩個結點間的連線，可分為物理鏈路和邏輯鏈路兩種，前者指實際存在發
通信線路，后者指在邏輯上起作用的網絡通路。
3、通路：是指從發出信息的結點到接受信息的結點之間的一串結點和鏈路，即一系列穿越
通信網絡而建立起的結點到結點的鏈。
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選擇性
(1)可靠性。盡可能提高可靠性,以保證所有
數據流能准確接收;還要考慮系統的可維護性,使故障檢測和故障隔離較為方便。
(2)費用。建網時需考慮適合特定應用的信道費用和安裝費用。
(3)靈活性。需要考慮系統在今后擴展或改動時,能容易地重新配置網絡拓撲結構,能方便地處理原有站點的刪除和新站點的加入。
(4)響應時間和吞吐量。要為用戶提供盡可能短的響應時間和最大的吞吐量。
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常見類型
二、具體類型
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星型拓撲
星型拓撲
星型拓撲結構的優點
（1）結構簡單，連接方便，管理和維護都相對容易，而且擴展性強。
（2）
網絡延遲時間較小，傳輸誤差低。
（3）在同一網段內支持多種
傳輸介質，除非中央節點故障，否則網絡不會輕易癱瘓。
（4）每個節點直接連到中央節點，故障容易檢測和隔離，可以很方便地排除有故障的節點。
因此，星型網絡拓撲結構是目前應用最廣泛的一種
網絡拓撲結構。
星型拓撲結構的缺點
（1）安裝和維護的費用較高
（2）
共享資源的能力較差
（3）一條通信線路只被該線路上的中央節點和邊緣節點使用，
通信線路利用率不高
（4）對中央節點要求相當高，一旦中央節點出現故障，則整個網絡將癱瘓。
星形拓撲結構廣泛應用於網絡的智能集中於中央節點的場合。從目前的趨勢看,計算機的發展已從集中的主機系統發展到大量功能很強的微型機和工作站，在這種形勢下，傳統的星形拓撲的使用會有所減少。
星型拓撲結構便於集中控制，因為端用戶之間的通信必須經過中心站。由於這一特點，也帶來了易於維護和安全等優點。端用戶設備因為
故障而停機時也不會影響其它端用戶間的通信。同時星型拓撲結構的
網絡延遲時間較小，
系統的可靠性較高。
在星型拓撲結構中，網絡中的各
節點通過點到點的
方式連接到一個中央節點（又稱中央轉接站，一般是
集線器或
交換機）上，由該中央節點向目的節點傳送信息。中央
節點執行集中式通信控制策略，因此中央節點相當復雜，負擔比各節點重得多。在星型網中任何兩個
節點要進行通信都必須經過中央
節點控制。
現有的
數據處理和聲音通信的信息網大多采用星型網，流行的專用小
交換機PBX（Private Branch Exchange），即電話交換機就是星型網拓撲結構的典型實例。它在一個單位內為綜合語音和數據
工作站交換信息提供信道，還可以提供語音信箱和
電話會議等業務，是
局域網的一個重要分支。
在星型網中任何兩個節點要進行通信都必須經過中央
節點控制。因此，中央節點的主要功能有三項：當要求通信的站點發出通信請求后，控制器要檢查中央轉接站是否有空閑的通路，被叫設備是否空閑，從而決定是否能建立雙方的物理連接；在兩台設備通信過程中要維持這一通路；當通信完成或者不成功要求拆線時，中央轉接站應能拆除上述通道。
由於中央節點要與多機連接，線路較多，為便於集中連線，
目前多采用交換設備（交換機）的硬件作為中央節點。[1]
集中式結構便於集中控制。同時它的網絡延遲時間較小，傳輸誤差較低。但這種結構非常不利的是，中心系統必須具有極高的可靠性，因為中心系統一旦損壞，整個系統便趨於癱瘓。對此中心系統通常采用雙機熱備份，以提高系統的可靠性。
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總線拓撲
總線拓撲
總線拓撲結構采用一個信道作為
傳輸媒體,所有站點都通過相應的
硬件接口直接連到這一公共傳輸媒體上,該公共傳輸媒體即稱為總線。任何一個站發送的信號都沿着傳輸媒體傳播,而且能被所有其它站所接收。
因為所有站點共享一條公用的傳輸信道,所以一次只能由一個設備傳輸信號。通常采用分布式控制策略來確定哪個站點可以發送o發送時,發送站將報文分成分組,然后逐個依次發送這些分組,有時還要與其它站來的分組交替地在媒體上傳輸。當分組經過各站時,其中的目的站會識別到分組所攜帶的目的地址,然后復制下這些分組的內容。
總線拓撲結構的優點
(1)
總線結構所需要的電纜數量少，線纜長度短，易於布線和維護。
(2)總線結構簡單,又是元源工作,有較高的可靠性。傳輸速率高，可達1~100Mbps。
(3)易於擴充,增加或減少用戶比較方便，結構簡單，組網容易，網絡擴展方便
(4)多個節點共用一條傳輸信道，信道利用率高。
總線拓撲的缺點
(1)總線的傳輸距離有限,通信范圍受到限制。
(2)故障診斷和隔離較困難。
(3)分布式協議不能保證信息的及時傳送，不具有實時功能。站點必須是智能的，要有
媒體訪問控制功能,從而增加了站點的硬件和軟件開銷。
總線型
總線上傳輸信息通常多以基帶形式串行傳遞，每個結
點上的
網絡接口板硬件均具有收、發功能，接收器負責接收總線上的串行信息並轉換成並行信息送到PC
工作站；發送器是將並行信息轉換成串行信息后廣播發送到總線上，總線上發送信息的目的
地址與某結點的接口地址相符合時，該結點的接收器便接收信息。由於各個結
點之間通過
電纜直接連接，所以總線型拓撲結構中所需要的電纜
長度是最小的，但總線只有一定的負載能力，因此總線長度又有一定限制，一條總線只能連接一定數量的結點。
因為所有的結
點共享一條公用的傳輸鏈路，所以一次只能由一個設備傳輸。需要某種形式的
訪問控制策略、來決定下一次哪一個站可以發送。通常采取分布式控制策略。發送時，發送站將
報文分成分組；然后一次一個地依次發送這些分組。有時要與其它站來的分組交替地在介質上傳輸。當分組經過各站時，目的站將識別分組的
地址，然后拷貝下這些分組的內容。這種拓撲結構減輕了
網絡通信處理的負擔，它僅僅是一個無源的
傳輸介質，而通信處理分布在各站點進行。
總線結構是使用同一媒體或
電纜連接所有端用戶的一種
方式，也就是說，連接端用戶的
物理媒體由所有設備共享，各
工作站地位平等，無中央結點控制，公用總線上的信息多以基帶形式串行傳遞，其傳遞方向總是從發送信息的結點開始向兩端擴散，如同廣播電台發射的信息一樣，因此又稱廣播式
計算機網絡。各結
點在接受信息時都進行
地址檢查，看是否與自己的
工作站地址相符，相符則接收網上的信息。
使用這種結構必須解決的一個問題是確保端用戶使用媒體發送數據時不能出現沖突。在點到點鏈路配置時，這是相當簡單的。如果這條鏈路是
半雙工操作，只需使用很簡單的機制便可保證兩個端用戶輪流工作。在一點到多點
方式中，對線路的訪問依靠控制端的探詢來確定。然而，在LAN環境下，由於所有
數據站都是平等的，不能采取上述機制。對此，研究了一種在
總線共享型網絡使用的媒體訪問方法：帶有碰撞檢測的
載波偵聽多路訪問，英文縮寫成
CSMA/CD。
這種結構具有費用低、數據端用戶入網靈活、站點或某個端用戶失效不影響其它站點或端用戶通信的優點。缺點是一次僅能一個端用戶發送數據，其它端用戶必須等待到獲得發送權；媒體訪問獲取機制較復雜；維護難，分支結點故障查找難。盡管有上述一些缺點，但由於布線要求簡單，擴充容易，端用戶失效、增刪不影響全網工作，所以是LAN技術中使用最普遍的一種。
分布式
分布式結構的網絡是將分布在不同地點的
計算機通過線路互連起來的一種網絡形式。分布式結構的網絡具有如下特點：由於采用分散控制，即使整個網絡中的某個局部出現故障，也
不會影響全網的操作，因而具有很高的可靠性；網中的
路徑選擇
最短路徑算法，故網上延遲時間少，傳輸速率高，但控制復雜；各個結
點間均可以直接建立
數據鏈路，信息流程最短；便於全網范圍內的
資源共享。缺點為連接線路用
電纜長，造價高；
網絡管理
軟件復雜；
報文分組交換、
路徑選擇、流向控制復雜；在一般
局域網中不采用這種結構。
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環形拓撲
環形拓撲
在環形拓撲中各節點通過環路接口連在一條首尾相連的閉合環形通信線路中，環路上任何節點均可以請求發送信息。請求一旦被批准，便可以向環路發送信息。環形網中的數據可以是單向也可是雙向傳輸。由於環線公用，一個節點發出的信息必須穿越環中所有的環路接口，信息流中目的地址與環上某節點地址相符時，信息被該節點的環路接口所接收，而后信息繼續流向下一環路接口，一直流回到發送該信息的環路接口節點為止。
環形拓撲的優點
(1)電纜長度短。環形拓撲網絡所需的電纜長度和總線拓撲網絡相似，但比星形拓撲網絡要短得多。
(2)增加或減少工作站時，僅需簡單的連接操作。
(3)可使用光纖。光纖的傳輸速率很高，十分適合於環形拓撲的單方向傳輸。
環形拓撲的缺點
(1)節點的故障會引起全網故障。這是因為環上的數據傳輸要通過接在環上的每一個節點,一旦環中某一節點發生故障就會引起全網的故障。
(2)故障檢測困難。這與總線拓撲相似,因為不是集中控制,故障檢測需在網上各個節點進行,因此就不很容易。
(3)環形拓撲結構的媒體訪問控制協議都采用
令牌傳遞的方式,在負載很輕時,信道利用率相對來說就比較低。
環型結構在LAN中使用較多。這種結構中的傳輸媒體從一個端用戶到另一個端用戶，直到將所有的端用戶連成環型。數據在環路中沿着一個方向在各個節點間傳輸，信息從一個節點傳到另一個節點。這種結構顯而易見消除了端用戶通信時對中心系統的依賴性。
環行結構的特點是：每個端用戶都與兩個相臨的端用戶相連，因而存在着點到點鏈路，但總是以單向
方式操作，於是便有上游端用戶和下游端用戶之稱；信息流在網中是沿着固定方向流動的，兩個
節點僅有一條道路，故簡化了
路徑選擇的控制；環路上各節點都是
自舉控制，故控制
軟件簡單；由於信息源在環路中是串行地穿過各個節點，當環中節點過多時，勢必影響
信息傳輸速率，使網絡的響應時間延長；環路是封閉的，不便於擴充；可靠性低，一個節點
故障，將會造成全網癱瘓；維護難，對分支節點
故障定位較難。[1]
令牌環傳遞是環形網絡上傳送數據的一種方法。令牌傳遞過程中，一個3字節的稱為令牌的數據包繞這環從一個節點發送到另一個節點。如果環上的一台計算機需要發送信息，它將截取令牌數據包，加入控制和數據信息以及目標節點的地址，將令牌轉變成一個數據幀；然后該計算機將該令牌繼續傳遞到下一個節點。被轉變的令牌，就以幀的形式繞着網絡循環直到它到達預期的目標節點。目標節點接收該令牌並向發起節點返回一個驗證消息。在發送節點接受到應答后，它將釋放出一個新的空閑令牌並沿着環發送它。這種方法確保在任一給定時間僅僅只有一個工作站在發送數據。
一個簡單環形拓撲結構的缺點是單個發生故障的工作站可能使整個網絡癱瘓。除此之外，如同在一個總線拓撲結構中，參與令牌傳遞的工作站越多，響應時間也就越長。因此，單純的環形拓撲結構非常不靈活或不易於擴展。
當前的局域網幾乎不使用單純的環形拓撲結構。而環形拓撲結構的一種改變形式，也稱為星形環拓撲結構流行於某些類型的網絡中。
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樹形拓撲
樹形拓撲
樹形拓撲的優點
(1)易於擴展。這種結構可以延伸出很多分支和子分支,這些新節點和新分支都能容易地加入網內。
(2)故障隔離較容易。如果某一分支的節點或線路發生故障,很容易將故障分支與整個系統隔離開來。
樹形拓撲的缺點
各個節點對根的依賴性太大，如果根發生故障，則全網不能正常工作。從這一點來看，樹形拓撲結構的可靠性有點類似於星形拓撲結構。
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混合形拓撲
混合型結構
混合形拓撲是將兩種單一拓撲結構混合起來，取兩者的優點構成的拓撲。
一種是星形拓撲和環形拓撲混合成的"星-環"拓撲，另一種是星形拓撲和總線拓撲混合成的"星-總"拓撲。
這兩種混合型結構有相似之處，如果將總線拓撲的兩個端點連在一起也就變成了環形拓撲。
在混合型拓撲結構中，匯聚層設備組成環型或總線型拓撲，匯聚層設備和接入層設備組成星型拓撲。
混合形拓撲的優點
(1)故障診斷和隔離較為方便。一旦網絡發生故障，只要診斷出哪個網絡設備有故障，將該網絡設備和全網隔離即可。
(2)易於擴展。要擴展用戶時，可以加入新的網絡設備，也可在設計時，在每個網絡設備中留出一些備用的可插入新站點的連接口。
(3)安裝方便。網絡的主鏈路只要連通匯聚層設備，然后再通過分支鏈路連通匯聚層設備和接入層設備。
混合形拓撲的缺點
(1)需要選用智能網絡設備，實現網絡故障自動診斷和故障節點的隔離，網絡建設成本比較高。
(2)像星形拓撲結構一樣，匯聚層設備到接入層設備的線纜安裝長度會增加較多。
將兩種或幾種網絡拓撲結構混合起來構成的一種網絡拓撲結構稱為
混合型拓撲結構（也有的稱之為雜合型結構）。
這種網絡拓撲結構主要用於較大型的
局域網中，如果一個單位有幾棟在地理位置上分布較遠（當然是同一小區中），如果單純用星型網來組整個公司的局域網，因受到星型網
傳輸介質雙絞線的單段傳輸距離（100m）的限制很難成功；如果單純采用
總線型結構來布線則很難承受公司的
計算機網絡規模的需求。結合這兩種拓撲結構，在同一棟樓層我們采用雙絞線的星型結構，而不同樓層我們采用
同軸電纜的
總線型結構，而在樓與樓之間我們也必須采用總線型，
傳輸介質當然要視樓與樓之間的距離，如果距離較近（500m以內）我們可以采用粗同軸電纜來作傳輸介質，如果在180m之內還可以采用細同軸電纜來作傳輸介質。但是如果超過500m我們只有采用
光纜或者粗纜加中繼器來滿足了。這種布線
方式就是我們常見的
綜合布線方式。
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網形拓撲
網形拓撲。這種結構在
廣域網中得到了廣泛的應用，它的優點是不受瓶頸問題和失效問題的影響。由於節點之間有許多條路徑相連，可以為
數據流的傳輸選擇適當的路由，從而繞過失效的部件或過忙的節點。這種結構雖然比較復雜，成本也比較高，提供上述功能的網絡協議也較復雜，但由於它的可靠性高，仍然受到用戶的歡迎。
網形拓撲的一個應用是在BGP協議中。為保證IBGP對等體之間的連通性，需要在IBGP對等體之間建立全連接關系，即網狀網絡。假設在一個AS內部有n台路由器，那么應該建立的IBGP連接數就為n(n-1)/2個。
網形拓撲的優點
(1)節點間路徑多，碰撞和阻塞減少。
(2)局部故障不影響整個網絡，可靠性高。
網形拓撲的缺點
(1)網絡關系復雜，建網較難，不易擴充。
(2)網絡控制機制復雜，必須采用路由算法和流量控制機制。
星狀相連網：利用一些叫做超級
集線器的設備將網絡連接起來，由於星型結構的特點，網絡中任一處的故障都可容易查找並修復。
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開關電源拓撲
隨着PWM技術的不斷發展和完善，
開關電源以其高的性價比得到了廣泛的應用。開關電源的電路拓撲結構很多，常用的電路拓撲有
推挽、全橋、半橋、單端正激和單端反激等形式。其中， 在
半橋電路中，變壓器初級在整個周期中都流過電流，磁芯利用充分，且沒有偏磁的問題，所使用的
功率開關管耐壓要求較低，開關管的飽和壓降減少到了最小，對輸入
濾波電容使用電壓要求也較低。由於以上諸多原因，半橋式變換器在
高頻開關電源設計中得到廣泛的應用。
開關電源常用的基本拓撲約有14種。
每種拓撲都有其自身的特點和適用場合。一些拓撲適用於離線式(電網供電的)AC/DC變換器。其中有些適合小功率輸出(<200W)，有些適合大功率輸出；有些適合高壓輸入(≥220V AC)，有些適合120V AC或者更低輸入的場合；有些在高壓直流輸出(>～200V)或者多組(4～5組以上)輸出場合有的優勢；有些在相同輸出功率下使用器件較少或是在器件數與可靠性之間有較好的折中。較小的輸入/輸出
紋波和噪聲也是選擇拓撲經常考慮的因素。
一些拓撲更適用於DC/DC變換器。選擇時還要看是大功率還是小功率，高壓輸出還是低壓輸出，以及是否要求器件盡量少等。另外，有些拓撲自身有缺陷，需要附加復雜且難以定量分析的電路才能工作。
因此，要恰當選擇拓撲，熟悉各種不同拓撲的優缺點及適用范圍是非常重要的。錯誤的選擇會使電源設計一開始就注定失敗。
開關電源常用拓撲：
buck開關型調整器拓撲 、
boost開關調整器拓撲 、
反極性開關調整器拓撲 、推挽拓撲 、正激變換器拓撲 、雙端正激變換器拓撲 、交錯正激變換器拓撲 、半橋變換器拓撲 、全橋變換器拓撲 、反激變換器 、電流模式拓撲和電流饋電拓撲 、SCR振諧拓撲 、CUK變換器拓撲
開關電源各種拓撲集錦先給出六種基本DC/DC變換器拓撲
樹形拓撲的缺點：
各個節點對根的依賴性太大。
三、組網判定
以上分析了幾種常用拓撲結構的優缺點。不管是局域網或廣域網,其拓撲的選擇,需要考慮諸多因素:網絡既要易於安裝,又要易於擴展;網絡的可靠性也是考慮的重要因素,要易於故障診斷和隔離,以使網絡的主體在局部發生故障時仍能正常運行;網絡拓撲的選擇還會影響傳輸媒體的選擇和媒體訪問控制方法的確定,這些因素又會影響各個站點在網上的運行速度和網絡軟、硬件接口的復雜性。
四、計算機網絡拓撲結構
首先部署人員要熟悉各種網絡的計算機網絡拓撲結構，將適合自己計算機網絡拓撲結構羅列出來，再一一篩選。
沒有一種計算機網絡拓撲結構是能通用或者適應所有的企業和公司。作為技術人員，你首先要對計算機網絡拓撲結構很熟悉，比如根據預算，采用千兆還是萬兆的主干網絡等等，這樣才有助於你解決網絡的技術難題。
沒有一種計算機網絡拓撲結構是能通用或者適應所有的企業和公司。作為技術人員，你首先要對計算機網絡拓撲結構很熟悉，比如根據預算，采用千兆還是萬兆的主干網絡等等，這樣才有助於你解決網絡的技術難題。
數據中心計算機網絡拓撲結構
目前大多數數據中心的主要計算機網絡拓撲結構都是基於第三層協議構建。典型的結構就是通過一個核心交換機連接第二級交換機或者其他網絡設備，包括外部網絡和內部網絡的用戶層和匯聚層。
leaf節點和 spine節點是數據中心計算機網絡拓撲結構最重要和明顯的部分，簡稱leaf-spine。這種計算機網絡拓撲結構的隨着交換機設備的增多會帶來傳輸上的瓶頸，如存儲區域網絡的數據流量會受到這種交換機節點增多的影響。
新型的計算機網絡拓撲結構
新的計算機網絡拓撲結構設計是一種專用通道的計算機網絡拓撲結構，具體的應用走專用的網絡通道，這種計算機網絡拓撲結構設計理論上考慮到網絡內的設備可以自由移動物理位置，並繼承了傳統計算機網絡拓撲結構的交換機轉發數據的特點。雖然目前的主流計算機網絡拓撲結構好像用不上這些技術，但新興技術的成熟總需要時間來驗證，也許不是現在，但作為次世代的技術，在未來有很大的發展空間。
還有一些其他已經成型的新型計算機網絡拓撲結構，這些新興的計算機網絡拓撲結構已經超越了傳統基於第三層網絡leaf-spine的計算機網絡拓撲結構。雖然這些計算機網絡拓撲結構並不多見。因為這些計算機網絡拓撲結構大多應用於特殊領域的數據中心。
多層的leaf-spine計算機網絡拓撲結構已經很接近計算機網絡拓撲結構的基線，許多大型網絡利用垂直部署的方法來擴展網絡，如VLAN等等。
Hypercube立方體計算機網絡拓撲結構。一個簡單的3D Hypercube結構就像由六個面組成的立體方形的網絡，每個聯結點都由交換機構成。而一個4D Hypercube網絡就如一個3D Hypercube網絡位於另一個3D Hypercube里面，里外兩個網絡通過轉角的節點連接彼此，設備節點連接在外層的網絡。如要實施這種計算機網絡拓撲結構，需要對自己的需求和預算進行了解，並且要詳細明白這種計算機網絡拓撲結構的特點在哪里。
Toroidal環形計算機網絡拓撲結構。這種計算機網絡拓撲結構其實是指任何環形計算機網絡拓撲結構。一個3D 的環形計算機網絡拓撲結構是高度結構化的網絡環。環形計算機網絡拓撲結構通常用於需要高性能計算環境，並可能依靠交換機之間的互連節點計算。
Jellyfish水母型計算機網絡拓撲結構。聽起來名字很奇怪，但挺符合它的稱呼的。這種計算機網絡拓撲結構主要的特點在它是一種大隨機性的計算機網絡拓撲結構，這種計算機網絡拓撲結構的交換機根據網絡設計師的設計相互連接。這種計算機網絡拓撲結構結構的設計比起傳統結構可以提高甚至25%的數據容量。
DCell計算機網絡拓撲結構。在這種計算機網絡拓撲結構中，網絡內的服務器都有多個網卡。其中部分網卡相互連接各個服務器，服務器就像一個大網絡環境的細胞一樣。DCell一般需要每服務器有四個或更多的網卡。
FiConn計算機網絡拓撲結構。類似DCell，FiConn結構中，每計算機網絡拓撲結構服務器到另一個服務器的互聯形成一個細胞節點，但只需要兩個網卡。
BCube計算機網絡拓撲結構。類似DCell，FiConn，BCube使用額外的服務器端口直接連接，這些端口是專為模塊化網絡部署。微軟在背后主推BCube計算機網絡拓撲結構，並建立BCube源路由協議來管理網絡數據中心的計算機網絡拓撲結構。
CamCube計算機網絡拓撲結構。這種計算機網絡拓撲結構目的是為了優化整個環面的數據傳輸，計算機網絡拓撲結構被用於集群主機互連，計算機網絡拓撲結構是建立在微軟的CamCubeOS之上。傳統的計算機網絡拓撲結構管理方式在這種網絡結構上不起作用。
Butterfly蝴蝶型計算機網絡拓撲結構。谷歌的扁平式蝴蝶結構是一個特定的計算機網絡拓撲結構，類似於一個棋盤。在這種網絡結構中，任何節點都可以作為一個開關，節點控制着流量。這種類型的網絡目的在於降低功耗，有綠色環保的意義。