面试题：网络编程之非阻塞Socket编程的网络拓扑基础

Question

请阐述非阻塞Socket编程环境下，常见的网络拓扑结构（如星型、总线型、环形）各自的优缺点，以及这些拓扑结构如何影响网络通信的性能和可靠性。

Answer 1

星型拓扑结构

• 优点：
  • 易于故障诊断与隔离：中心节点可方便地监测各节点连接状态，若某一节点出现故障，仅该节点受影响，不影响其他节点通信。
  • 扩展性强：新增或移除节点只需连接到中心节点，操作简单。
• 缺点：
  • 中心节点依赖度高：中心节点一旦故障，整个网络瘫痪。
  • 成本较高：需要较多电缆，且中心节点设备昂贵。
• 对网络通信性能和可靠性的影响：在非阻塞Socket编程环境下，由于节点间通信需通过中心节点转发，若中心节点处理能力强，可高效转发数据，提升网络性能；但中心节点故障会严重影响可靠性。

总线型拓扑结构

• 优点：
  • 成本低：只需一条共享总线，布线简单，电缆成本低。
  • 易于扩充：可在总线上添加新节点。
• 缺点：
  • 故障诊断困难：总线出现故障，需逐段排查。
  • 通信效率低：所有节点共享总线，易产生冲突，随着节点增加，性能下降明显。
  • 可靠性差：总线故障会导致整个网络瘫痪。
• 对网络通信性能和可靠性的影响：非阻塞Socket编程虽可一定程度缓解冲突，但总线型拓扑结构因冲突问题，在节点较多时性能受限，且总线故障易导致通信中断，可靠性较低。

环形拓扑结构

• 优点：
  • 传输速率高：数据沿固定方向单向传输，无冲突问题，适合高速传输。
  • 可靠性相对较高：各节点地位平等，部分节点故障可通过环重构维持通信。
• 缺点：
  • 扩展性差：添加或移除节点需中断环，操作复杂。
  • 故障影响范围大：单个节点故障可能导致整个环网瘫痪，除非有冗余配置。
• 对网络通信性能和可靠性的影响：在非阻塞Socket编程下，环形拓扑结构因无冲突，性能较好；但节点故障可能影响可靠性，不过冗余配置可提高可靠性。