本节书摘来自异步社区《CCNA学习指南：Cisco网络设备互连（ICND1）（第4版）》一书中的第1章，第1.8节物理拓扑与逻辑拓扑的对比，作者【美】Anthony Sequeira，更多章节内容可以访问云栖社区“异步社区”公众号查看
1.8 物理拓扑与逻辑拓扑的对比
CCNA学习指南：Cisco网络设备互连（ICND1）（第4版）
可靠、可扩展网络的搭建部分取决于物理拓扑和逻辑拓扑。拓扑定义了在设备之间使用的互联方法，包括布线和数据传输采用的主要和备用路径。如前所述，每种网络都同时具有物理拓扑和逻辑拓扑。
1.8.1 物理拓扑
网络的物理拓扑指的是设备和电缆的物理布局。必须选择与需要安装的电缆类型匹配的恰当的物理拓扑。因此，理解所用的电缆类型对理解各类物理拓扑非常重要。以下是三种主要的物理拓扑。
总线：计算机和其他网络设备共同布局在一条线路上。
环：计算机和其他网络设备布局在一起，最后的设备与最前面的设备相连，构成一个圆形，或者说“环”。此类拓扑包含环形拓扑和双环拓扑。
星形：中心电缆设备连接着计算机和其他网络设备。此类拓扑包含星形拓扑和扩展星形拓扑。 图1-5展示了网络中部分最常见的物理拓扑。
1.8.2 逻辑拓扑
网络的逻辑拓扑表示信号从网络的一个点传输到另一个点的逻辑路径。也就是说，数据访问网络介质，并通过网络介质传输数据包的方式。
网络的物理拓扑和逻辑拓扑可能相同。例如，在物理拓扑为总线型的网络中，数据会沿电缆的长度传输。因此，网络就同时具有物理总线拓扑和逻辑总线拓扑。
另一方面，一种网络可以有截然不同的物理拓扑与逻辑拓扑。例如，物理拓扑为星形拓扑，电缆段将所有计算机连接到一个中心集线器；而该网络的逻辑拓扑可能是环形拓扑。请务必牢记，在环形拓扑中，数据从一台计算机传输到另一台计算机，在集线器内，电缆连接的方式保证信号设计按照环形的方式从一个端口传输到另一个端口，从而形成了逻辑环。因此，有时无法通过观察物理布局直接确定出数据在网络中的传输方式。
星形拓扑是目前局域网（LAN）中应用最普遍的。具体来说，如今最为常见的是扩展星形拓扑。以太网会在物理总线拓扑或物理星形拓扑中采用逻辑总线拓扑结构。以太网集线器就是采用逻辑总线拓扑和物理星形拓扑的一个例子。
1.8.3 总线拓扑
总线拓扑通常也称为线性总线，总线拓扑中的所有设备均由一条电缆进行连接。
如图1-7所示，在总线拓扑中，一条电缆从一台计算机延伸到另一台计算机，类似于城市中的公交线路。主电缆段的末端必须采用终结端，当信号到达线路或电缆末端时，终结端将吸收信号。如果不具备终结端，表示数据的电子信号将在电缆末端弹回，导致网络出错。物理总线拓扑的一个例子就是粗缆以太网电缆，这种电缆的长度与建筑物相同，中间连接各种设备，但这种连接方法已经淘汰，目前已经不再使用。逻辑总线拓扑的一个例子是以太网集线器。
1.8.4 星形和扩展星形拓扑
星形拓扑是以太网LAN中最常见的物理拓扑。在星形网络扩展为包含连接主要网络设备的附加网络设备时，即称其为扩展星形拓扑。以下几节介绍了星形拓扑和扩展星形拓扑。
1．星形拓扑
安装时，星形拓扑将表现为车轮轮辐的形式。它包含一个中央连接点，该点是集线器、交换机或路由器等设备，所有电缆段均汇集于这一点。网络上的所有设备均使用自己的电缆连接到中央设备。
尽管物理星形拓扑的实施成本高于物理总线拓扑，但物理星形拓扑的优势使之物有所值。由于所有设备都使用自己的电缆连接到中央设备，如果一条电缆发生问题，则仅有使用该电缆的一台设备会受到影响，网络的其他部分仍能保持正常工作。这样的优势极为重要，因此几乎所有新设计的以太网LAN均采用物理星形拓扑。图1-8展示了所有传输均通过单一点执行的星形拓扑。
2．扩展星形拓扑
扩展星形拓扑的一种常见部署方式就是分层设计，例如WAN、企业LAN或园区LAN。
纯粹的扩展星形拓扑的问题在于，如果中央节点发生故障，大部分网络就会被隔离。因此，大多数扩展星形拓扑都采用一组独立连接设备之外的冗余连接，以避免在设备发生故障时造成隔离。
1.8.5 环形拓扑
环形拓扑恰如其名，在这种拓扑结构中，网络上的所有设备都以环的形式连接。与物理总线拓扑不同，环形拓扑不需要终止的开始端或结束端。数据的传输方式不同于逻辑总线拓扑。其中一种实施形式为，“令牌”沿环移动，并在每台设备处停止。如果一台设备希望传输数据，则会在令牌中添加数据和目标地址。随后，令牌继续沿环移动，直至最终找到目标设备，目标设备将从令牌中获取数据。这类方法的优势在于，数据包不会发生冲突。环形拓扑分为两种：单环和双环。
1．单环拓扑
在单环拓扑中，网络上的所有设备共用一条电缆，数据单向传输。各设备等候轮到自己时再通过网络发送数据。但是，单环拓扑可能存在单一故障点的问题，一个故障就可能导致整个环形拓扑停止工作。图1-10展示了单环拓扑中的通信流。
2．双环拓扑
在双环拓扑中，两个环形允许双向传输数据。这种设置能提供冗余（容错能力）。也就是说，如果一个环发生故障，数据仍可在另一个环上传输。图1-11展示了典型双环拓扑中的通信流。举例来说，光纤WAN技术采用的就是双环拓扑。
1.8.6 网状和部分网状拓扑
另一种与星形拓扑类似的拓扑就是网状拓扑。网状拓扑提供了星形拓扑中设备间的冗余。网络可以是完全网状的，也可以是部分网状的，具体取决于所需冗余级别。这种类型的拓扑有助于提高网络的可用性和可靠性。但是，这会提高成本，也会制约可扩展性，因此在建立网状拓扑时需要掌握一定的经验。
1．全网状拓扑
全网状拓扑将所有设备（或者说“节点”）彼此相连，以实现冗余和容错能力。全网状拓扑的实施成本高、难度大。这种方法的容错能力最强，因为任何一条链路的故障都不会影响网络的连通性。
