40网桥的基本概念及其原理

网桥的概念及其基本原理:两个或多个以太网通过网桥连接起来后,就会成为一个覆盖范围更大的以太网,而原来的每个以太网就可以称为一个网段。网段工作在链路层的MAC子层,可以使以太网各网段成为隔离开的碰撞域。如果把网桥换成工作在物理层的转发器,就没有这种过滤信息量的功能。由于各网段的相对独立,一个网段的故障不会影响到另一个网段的运行。
网桥处理数据的对象是帧,所以它是工作在数据链路层的设备,中继器、放大器处理数据的对象是信号,所以它是工作在物理层的设备。
网络1和网络2通过网桥连接后,网桥接收网络1发送的数据帧,检查数据帧中的地址,如果是网络2的地址,就转发给网络2,如果是网络1的地址,就将其丢弃,因为源站和目的站处在同一个网段,目的站能够直接收到这个帧而不需要借助网桥的转发。
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网桥的基本特点:1、网桥必须具备寻址和路径选择能力,以确定帧的传输方向;2、从源网络接收帧,以目的网络的介质访问控制协议向目的网络转发该帧;3、网桥在不同或相同类型的LAN之间存储并转发帧,必要时还进行链路层上的协议转换。4、网桥对所接受到的帧不做任何修改,或只对帧的封装格式做很少修改 5、网桥可以通过执行帧翻译互联不同类型的局域网,即把原协议的信息段的内容作为另一种协议的信息部分封装在帧中 6网桥应有足够大的缓冲空间,因为在短时间内帧的到达速度可能高于转发速度。
网桥的优点:1、过滤通信量 2、扩大物理范围 3、可使用不同的物理层 4、可互联不同类型的局域网 5、提高了可靠性 6、性能得到改善。
网桥的缺点:1、增加延时2、MAC子层没有流量控制功能(流量控制需要用到编号机制,编号机制的实现在LLC层)3、不同MAC子层的网段桥接在一起时,帧的格式转换 4、网桥只适合为数不过和通信量不大的局域网,否则可能产生广播风暴。
桥必须具有路径选择的功能,当接收到帧后,要决定正确的路径,将该帧转送到相应的目的局域网站点。根据路径选择算法的不同,可将网桥分为透明网桥和源路由网桥。
1、透明网桥(选择的不是最佳路由)
以混杂的方式工作,它接收与之连接的所有LAN传送的每一帧。到达帧的路由选择过程取决于源LAN和目的LAN:1、如果源LAN和目的LAN相同,则丢弃该帧 2、如果源LAN和目的LAN不同,则转发该帧 3、如果目的LAN未知,则扩散该帧。
当网桥刚连接到以太网时,其转发表是空的,网桥按照自学习算法处理收到的帧。该算法的基本思想是:若从站A发出的帧从某端口进入网桥,那么从这个端口出发沿相反方向一定可以把一个帧传送到站A。所以网桥每收到一帧,就记下其源地址和进入网桥的端口,作为转发表中的一个项目(源地址、进入的接口和时间)。在建立转发表时,是把帧首部中的源地址写在“地址”这一栏下面。在转发帧时,则是根据收到的帧首部中的目的地址来转发的。网桥就是这样的转发过程中逐渐将其转发表建立起来。
为了避免转发的帧在网络中不断地“兜圈子”,透明网桥使用了一种生成树算法(无环),以确保每个源到每个目的地只有唯一的路径。生成树使得整个扩展局域网在逻辑上形成树形结构,所以工作起来逻辑上没有环路,但生成树一般不是最佳路由。
2、源路由网桥(选择的是最佳路由)
在源路由网桥中,路由选择由发送数据帧的源站负责,网桥只根据数据真正的路由信息对帧进行转发和接收。
源路由网桥对主机是不透明的,主机必须知道网桥的标识以及连接到哪个网段上。路由选择由发送帧的源站负责,为了找到最佳,源站以广播的方式向目的站发送一个发现帧作为探测用。源路由的生产过程是:在未知路径前,源站要先发送一个发现帧;途中的每个网桥都转发此帧,最终该发现帧可能从多个途径到达目的站;目的站也将一一发送应答帧;每个应答帧将通过原路径返回,途径的网桥把自己的标志记录在应答帧中;源站选择出一个最佳路由。以后,凡从这个源站向该目的站发送的帧的首部,都必须携带这一路由信息。
此外,发送帧还可帮助源站确定整个网络可以通过的帧的最大长度。由于发现帧的数量指数级增加,可能会使网络严重拥塞。
3、两种网桥的比较
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