设计网络时要使用的网络类型和拓扑

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所有网络都在相同的原则上构建。 在为组织设计和构建本地或基于云的网络时，你可以应用这些原则。 构建网络时，你需要了解不同类型的网络、其拓扑及其用法。

在本单元中，可了解一些用于创建基于 Internet 的网络的常见网络拓扑类型。

什么是网络？

网络是启用网络的设备的集合，通常由计算机、交换机、路由器、打印机和服务器组成。 网络是日常生活的基本组成部分，它存在于家中、工作场所和公共场所。 网络可以使所有类型的启用网络的设备进行通信。

网络类型

网络的大小、形状和用法各不相同。 为了更轻松地识别不同的网络类型，它们分类为以下网络类别之一：

  • 个人区域网
  • 局域网
  • 城域网
  • 广域网

什么是个人区域网？

个人区域网 (PAN) 围绕个人提供网络需求。 PAN 的一个示例是智能手机、智能手表、平板电脑和笔记本电脑全都连接并共享数据，而无需连接到接入点或其他非 Microsoft 网络服务。 PAN 网络通常使用 Bluetooth® 进行通信，因为它提供低功率短距离数据共享功能。 与 PAN 关联的网络标准是蓝牙和 IEEE 802.15。

什么是局域网？

局域网 (LAN) 围绕单个位置（例如办事处、学校、大学、医院或机场）提供网络需求。 通常，LAN 是私有的，需要进行身份验证和授权才能访问。 在网络的不同分类中，LAN 迄今为止是最常用的。

什么是城域网？

城域网示意图。

城域网 (MAN) 在城市或大都市区域中的不同位置之间提供网络功能，以提供单个广泛网络。 通常，MAN 在每个加入 MAN 的 LAN 之间需要专用的安全连接。

什么是广域网？

广域网络 (WAN) 在本地或全球的不同地理位置之间提供网络功能。 例如，使用 WAN 将组织的总部与遍布整个区域的分支机构相连接。 WAN 将多个 LAN 链接在一起以创建一个超级网络。 在 WAN 中，你使用虚拟专用网 (VPN) 管理不同 LAN 之间的连接。

LAN 与 WAN 网络之间的差异

LAN 与 WAN 有几点差别。 了解这些差别可以更轻松地规划跨这些网络部署的服务。

局域网 广域网
LAN 是一种私下运营的网络，通常包含在单个建筑物中。 WAN 用于相互连接地理位置不同的办公室。 有多个组织可能会运营 WAN。
LAN 以 10 Gbps 或更快的速度运行。 WAN 通常以小于 1 Gbps 的速度运行。
与其他网络类型相比，LAN 的拥塞较少。 与其他网络类型相比，WAN 的拥塞较多。
可以在内部管理和控制 LAN。 WAN 通常要求使用第三方进行配置和设置，从而会增加成本。

网络拓扑

网络拓扑描述网络的物理构成。 我们来了解一下在设计 LAN 时你可以选择的四种拓扑。 它们是：

  • 总线
  • 环形
  • 网格
  • 星形

总线拓扑

显示连接到单个网段的五个节点的总线拓扑示意图。

在总线拓扑中，每个网络设备都连接到单个网络电缆。 尽管它是可实现的最简单网络类型，但也存在一些限制。 第一个限制是主电缆或总线的长度。 其长度越长，信号丢失的可能性便越大。 此限制会约束网络的物理布局。 所有设备必须在物理上相互靠近，例如在同一房间内。 最后，如果总线电缆中存在中断，则整个网络会发生故障。

环形拓扑

环形拓扑图，其中显示了环中连接的节点。

在环形拓扑中，每个网络设备都连接到其邻居，以形成一个环形。 此形式的网络的复原能力比总线拓扑更强。 环形电缆的中断仍会影响网络的性能。

网格拓扑

网格拓扑图，其中所有节点都与所有其他节点连接。

网络拓扑描述为物理网格或逻辑网格。

在物理网格中，每个网络设备都连接到网络中的其他所有网络设备。 它会显著提高网络的复原能力，但具有连接所有设备的物理开销。 现在很少有网络构建为完整网格。 大多数网络使用部分网格，其中一些计算机互连，但其他计算机通过一个设备连接。

物理网格网络与逻辑网格网络之间存在细微的差异。 人们认为大多数现代网络都基于网格，因为每个设备都可以看到网络上的任何其他设备并与之通信。 但是，此拓扑描述了一个逻辑网格网络，并且主要通过使用网络协议实现。

星形拓扑

星形拓扑图，其中一个节点与其他所有节点连接。

星形拓扑是最常用的网络拓扑。 每个网络设备都连接到集中式集线器或交换机。 交换机和集线器可以链接在一起，以扩展和构建更广泛的网络。 迄今为止，此类型的拓扑的可靠性和可伸缩性最强。

以太网

以太网是一种网络标准，与基于有线的 LAN 网络同义，也在 MAN 和 WAN 网络中使用。 以太网取代了其他有线 LAN 技术（如 ARCNET 和令牌环），是行业标准。

虽然以太网与有线网络关联，但请记住，它并不局限于有线，因为它也通过光纤链路使用。

以太网标准为数据传输、错误处理和性能阈值定义了框架。 它描述有关配置以太网，以及网络中每个元素彼此交互的方式的规则。

以太网在 OSI 模型中的数据链接和物理层中使用。 它形成了 IEEE 802.3 标准的基础。 此标准可帮助统一网络和硬件开发。

以太网是持续发展的标准，原始版本仅支持 2.94 Mbps 的数据传输速率。 最近几年，已发布了一些迭代，以满足提速的需求。 如今，速率已扩展到 400 Gbps。

快速以太网

开发了快速以太网 (IEEE 802.3u) 来支持高达 100 Mbps 的数据传输速度。 更快的以太网也称为 100BASE-TX 标准。

千兆位以太网

开发了千兆位以太网 (IEEE 802.3ab) 来支持更快的通信网络，这些网络可以支持流式多媒体和 IP 语音 (VoIP) 等服务。 1000BASE-T 标准的运行速度比 100BASE-TX 标准快 10 倍。 千兆位以太网现在包含在 802.3 标准中，推荐用于企业网络。 新标准向后兼容 100BASE-T 和较旧的 10BASE-T 标准。

10 千兆位以太网

10 千兆位以太网 (IEEE 802.3ae) 标准具有 10 Gbits 的标称数据传输速度，这比其上一代版本快 10 倍。 此速度改进只能使用光纤实现。 该标准现在要求 10 千兆位以太网网络使用基于区域的路由，而不是以这种方式将数据广播到所有节点。 从而减少网络干扰和流量。

兆兆位以太网

兆兆位以太网提供 200 Gbits 和 400 Gbits 的数据传输速率。 我们预计兆兆位以太网在将来会提供 800 Gbps 和 1.6 Tbps 的速度。

Azure 中的网络

Azure 附带几个网络工具和服务。

Azure 虚拟网络

显示虚拟网络设计的关系图，其中包含 Web 服务器和 SQL Server 从虚拟网络范围分配的 IP 地址，用于隔离服务器。

使用 Azure 虚拟网络，你可以构建复杂的虚拟网络来模拟实际本地网络的结构。 可以预配和管理基于云的虚拟网络。 使用 Azure 虚拟网络时，你还可以创建与本地网络集成的混合虚拟网络。

连接服务

当本地网络与 Azure 虚拟网络实例之间需要低延迟的高带宽连接时，有两个选项可用：

  • 通过 Azure 网关的 VPN 连接
  • 通过 Azure ExpressRoute 的专用连接

ExpressRoute 是一种安全的点对点服务。 若要使用此服务，非 Microsoft 连接合作伙伴可以提供并代表你托管 ExpressRoute 线路。