拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及其形成機(jī)制

網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)就是指用傳輸媒體把計(jì)算機(jī)等各種設(shè)備互相連接起來(lái)的物理布局，是指互連過(guò)程中構(gòu)成的幾何形狀，它能表示出網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、工作站的網(wǎng)絡(luò)配置和互相之間的連接。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可按形狀分類(lèi)，分別有：星型、環(huán)型、總線型、樹(shù)型、總線/星型和網(wǎng)狀型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

星型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)將各個(gè)節(jié)點(diǎn)與中心節(jié)點(diǎn)連接，呈現(xiàn)出放射狀排列，通過(guò)中心節(jié)點(diǎn)對(duì)全網(wǎng)的通信進(jìn)行控制?？偩€型計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)主要是通過(guò)一條高速主干電纜對(duì)周?chē)?jié)點(diǎn)進(jìn)行連接。環(huán)型計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以對(duì)節(jié)點(diǎn)收尾的信息進(jìn)行循環(huán)，形成閉合的環(huán)型線路，提高單項(xiàng)傳輸?shù)耐暾?。?shù)型計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以保證兩節(jié)點(diǎn)之間的無(wú)回路傳輸，保證計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)擴(kuò)充的方便性。網(wǎng)狀型計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)將節(jié)點(diǎn)之間的線路進(jìn)行網(wǎng)狀連接，有效提高了線路之間信息傳遞的可靠性。

網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)是指把網(wǎng)絡(luò)電纜等各種傳輸媒體的物理連接等物理布局特征，通過(guò)借用幾何學(xué)中的點(diǎn)與線這兩種最基本的圖形元素描述，抽象地來(lái)討論網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中各個(gè)端點(diǎn)相互連接的方法、形式與幾何形狀，可表示出網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器、工作站、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)配置和相互之間的連接。它的結(jié)構(gòu)主要有總線型結(jié)構(gòu)、星型結(jié)構(gòu)、環(huán)型結(jié)構(gòu)、樹(shù)型結(jié)構(gòu)、網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分析是指從邏輯上抽象出網(wǎng)上計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備以及傳輸媒介所構(gòu)成的線與節(jié)點(diǎn)間的關(guān)系加以研究的一種研究方式。在進(jìn)行計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，通過(guò)對(duì)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行有效控制，對(duì)節(jié)點(diǎn)與線的連接形式進(jìn)行有效選取，已經(jīng)成為合理計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)構(gòu)建的關(guān)鍵。設(shè)計(jì)人員對(duì)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行有效選擇，可以在很大程度上促進(jìn)當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)體系的運(yùn)行效果，從根本上改善技術(shù)性能的可靠性、安全性。

隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，人們發(fā)現(xiàn)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)存在著節(jié)點(diǎn)度的冪律分布特點(diǎn)。節(jié)點(diǎn)度的冪律分布特點(diǎn)促使了網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淠Ｐ偷木薮筠D(zhuǎn)變。越來(lái)越多的模型構(gòu)建都是從冪律規(guī)律中的優(yōu)先連接和優(yōu)先生長(zhǎng)的特點(diǎn)入手，讓那些比較符合計(jì)算機(jī)拓?fù)湫再|(zhì)的模型根據(jù)其中一些簡(jiǎn)單的演化規(guī)則自動(dòng)地產(chǎn)生、生長(zhǎng)和連接。通過(guò)這種優(yōu)先連接和優(yōu)先生長(zhǎng)的規(guī)律不斷地加入新節(jié)點(diǎn)。正是網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的這些特點(diǎn)，使得網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展變得越來(lái)越復(fù)雜，其性能越來(lái)越可靠，從而也促使了許多網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溥B接規(guī)則的出現(xiàn)，即網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)形成機(jī)制的構(gòu)建。

網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)形成過(guò)程中，首先假定某平面中布置著許多個(gè)節(jié)點(diǎn)，同時(shí)存在著一個(gè)均勻走動(dòng)的離散的時(shí)鐘，通過(guò)這個(gè)時(shí)鐘將每個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)的時(shí)間記錄下來(lái)，記錄下來(lái)的時(shí)間都是隨機(jī)分布的。每一個(gè)節(jié)點(diǎn)在進(jìn)入網(wǎng)絡(luò)時(shí)刻的前后所要采取的行為就是接收信息或者消息和發(fā)送對(duì)已收信息的響應(yīng)。這些收發(fā)信息中設(shè)置了優(yōu)先度和傳達(dá)范圍，它們將對(duì)信息的輻射范圍產(chǎn)生著最為直接的影響。所有的節(jié)點(diǎn)在接收信息之后一般是依據(jù)信息源的優(yōu)先度來(lái)設(shè)計(jì)優(yōu)先度的，若所接收到的許多消息源節(jié)點(diǎn)存在相近的優(yōu)先度，其將會(huì)隨機(jī)地選擇一個(gè)消息源節(jié)點(diǎn)進(jìn)行連接。根據(jù)這種模式進(jìn)行不斷的發(fā)展，最后將會(huì)產(chǎn)生圖1的圖形結(jié)果。在整個(gè)拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)形成過(guò)程中，首先要經(jīng)歷圖1中(a)的初始階段，在網(wǎng)絡(luò)形成初始階段，只有非常小一部分節(jié)點(diǎn)參與活動(dòng)，所接收的和發(fā)送的信息范圍還非常小，它們僅僅只能跟周邊的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信或者是連接。而隨著網(wǎng)絡(luò)的不斷發(fā)展，節(jié)點(diǎn)度在不斷擴(kuò)大，每一個(gè)節(jié)點(diǎn)所收發(fā)的信息范圍越來(lái)越大，所形成的連接也將越來(lái)越大和越來(lái)越多，網(wǎng)絡(luò)此時(shí)正在對(duì)外大肆擴(kuò)展。在小局域網(wǎng)中勝出的一些節(jié)點(diǎn)將參與更大范圍的連接和競(jìng)爭(zhēng)，從而形成較大的局域網(wǎng)，最后發(fā)展成更大的城域網(wǎng)和廣域網(wǎng)。持續(xù)這樣下去最后便形成聚集中心，如上面圖1中的(b)和(c)。這就是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的形成模型，是一種消息自組織和傳遞接收的模型。