网桥:深入理解本地网络互连设备

前置知识 – 网络设备, 交换机的类型

网桥 是一种本地网络互连设备,用于将两个或多个网络段连接在一起。网桥工作在 OSI 模型的数据链路层(第 2 层),并使用设备的 MAC 地址来做出转发决策。

网桥最早在 20 世纪 80 年代推出,作为一种连接以太网段并扩展网络覆盖范围的方法。它们最初用于克服以太网络的距离限制,允许将多个段连接在一起以形成一个更大的网络。

网桥通过检查每个网络段上设备的 MAC 地址来工作,并且仅将数据包转发到目标设备所在的网段。这有助于通过限制不必要的流量来减少网络拥塞并提高性能。

网桥还可用于创建独立的冲突域,这有助于通过减少网络上的冲突来提高网络性能。当两个设备同时传输数据时,就会发生冲突,导致数据冲突,需要重新传输数据。

网桥可用于连接不同类型的网络段,包括以太网、令牌环网和 FDDI。它们还可以用于将无线网络连接到有线网络,从而提供一种扩展无线网络范围和覆盖范围的方法。

总而言之,网桥是一个重要的网络设备,它提供了一种将多个网络段连接在一起的方法,从而提高了网络性能并扩展了网络的覆盖范围。

本地网络互连 是指在同一组织(即同一建筑物或同一园区)内部进行的网络连接。在这种情况下,我们可能不需要路由器的全部功能。我们可以使用一种称为网桥的数据链路层设备来实现这一点。
网桥: 网桥是数据链路层设备,既可以连接不同的网络,也可以连接不同类型的网络。网桥可以从 802.x 连接到 802.y,其中 x 和 y 可能都是以太网,或者一个是以太网,另一个是令牌环网等。它在本地连接小型 LAN,但如果 LAN 规模很大,网桥可能就无能为力了。网桥遵循 IEEE 格式的协议,执行 802.1,即网桥的生成树协议。

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在上图中,有四个 LAN 由两个网桥连接。网桥 1 有两个端口,一个连接到 LAN 1,另一个连接到 LAN 2;网桥 2 有三个端口,分别连接到 LAN 2、LAN 3 和 LAN 4。因此,A 可以通过两个网桥与 H 进行通信。

  • 网桥(链路层设备)-

它存储并转发以太网帧,即它与 MAC 地址有关,而不是 IP 地址,它们处理的是硬件地址。它还会检查帧头,并根据 MAC 目标地址有选择地转发帧,例如在给定的图中,如果网桥 2 收到一个数据包,它会选择性地决定是将其发送到 LAN 3 还是 LAN 4。

当帧需要在一个网段上转发时,它使用 CSMA/CD 来访问该网段。这些设备是透明的,即主机不知道网桥的存在,对它们来说这似乎是一个单一的整体网络。网桥不需要配置,它们是即插即用和自学习设备,即网桥有一个学习表,它们学习可以通过哪个接口到达哪些主机。在物理层面上,网桥像中继器一样增强信号强度或完全再生信号。

  • 以太网网桥 –

网桥存储从每个接口接收的帧中观察到的硬件地址,并使用此信息来了解哪些帧需要由网桥转发。

如果主机被移动到另一个网段或者有新主机连接到一个网段会怎样?

如果连接了新主机,那么网桥的学习过程将是一个持续的过程。假设我们将某台机器从 LAN 1 移动到 LAN 2,即 MAC 地址从 LAN 1 移动到了 LAN 2,这意味着表条目应在一段时间后过期,以使数据保持新鲜和相关。

网桥生成树: 为了提高可靠性,希望有从源到目的地的冗余、备用路径,而在多条路径的情况下,会产生循环——网桥可能会无限地复制和转发帧而不会丢弃帧。解决方案是通过禁用一部分接口来将网桥组织成生成树。

#### 网桥在现代计算机网络中有多种应用,包括:

  • 网络分段: 网桥用于将大型网络划分为较小的网段,以提高网络性能并减少网络拥塞。通过创建独立的冲突域,网桥有助于减少网络上的数据冲突次数……(文本似乎被截断,但通常在此处会讨论由于分段带来的性能提升)。
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