網橋基礎知識

2021-08-30 04:07:09 字數 3891 閱讀 5322

網橋

在通訊網路中,網橋是一種以同種協議連線兩個區域網的產品。可以把它看成是乙個決定傳送的包是到自己的區域網還是到另乙個區域網的裝置。網橋檢查區域網上所有的包,在同乙個區域網中傳送它,如果不是同乙個網中的,就將它發到別的網上。

在使用網橋的網路中,計算機或結點的位址與地點沒有特定的聯絡,因此,資料將被廣播到網路上,僅由相關的結點接收,網橋支援一張學習表,通過更新這張表在下一次網路傳輸的時候就可以直接傳送到正確的位置。

使用網橋的網路一般與多個區域網相連,因為要廣播訊息,所以對網路造成了很大的通訊量,也更是因為這個原因,在路由網中(如在 internet 中),訊息僅向比較確定的方向傳送,而不是向所有可能的方向傳送。網橋工作在資料鏈路層,將乙個網路的資料沿通訊線路複製到另乙個網路中去。

網橋功能簡介

乙太網是共享介質的,物理層接收幀,如果位址和自己的位址一致(或者是廣播訊息),就留下;反之則**。因此當主機的數量增加時,網路就會變得十分 嘈雜,傳送效率明顯降低。而網橋是工作在資料鏈路層的裝置,它將乙個大型的乙太網分為幾個小網段,可以取得減少通訊量的作用。我們可以把100臺主機分為 四段,如下圖所示:從左到右,從上到下分別是網段1,網段2,網段3和網段4

剛開始的時候,網橋不知道網路上的主機在什麼地方,因此它只有把收到的幀向所有網段廣播。這裡我們要注意,當網橋接收到 第乙個幀時它就知道了傳送此幀的主機的位址,因為這個位址就包括在幀中。只有乙個位址,網橋只有向其它網段廣播這個幀(當然不向包括源主機的網段廣播 了)。我們假設計算機1向計算機76傳送乙個幀,網橋在接收到這個幀之後就知道計算機1在第1段了,網橋現在還不知道計算機76在什麼地方,於是向網段 2-4傳送此幀。如果計算機76又向計算機1傳送訊息時,網橋就知道計算機1在第1段,於是不再向網段2和3傳送訊息。而且此時因為計算機76傳送的幀中 也包括計算機76所在的網段,所以網橋已經知道了計算機76在網段4,最終網橋就知道了所有的計算機所處的位置。

那麼如果一台計算機換位置了怎麼辦呢?如計算機2從網段1到了網段3,在計算機2沒有傳送訊息之前,誰也不可能和它通 信,因為網橋覺得它還在網段1呢,於是訊息都發到網段1,計算機2當然什麼也收不到,但是當計算機2傳送訊息後,網橋查詢自己的學習表,知道有台計算機出 了問題,於是它更新它學習表的相應表項,這時計算機2就可以和其它計算機通訊了。

網橋的種類

所有網橋都是在資料鏈路層提供連線服務,要所其連線lan的型別,網橋有透明網橋、轉換網橋、封裝網橋、源路由選擇網橋等4種型別,下面分別簡要說明:

透明網橋

所謂「透明網橋」是指,它對任何資料站都完全透明,使用者感覺不到它的存在,也無法對網橋定址。所有的路 由判決全部由網橋自己確定。當網橋連入網路時,它能自動初始化並對自身進行配置。圖(a)是網橋的原理示意圖,圖(b)是網橋連線lan時**資料其 (fdb)的內容。lan網段與網橋相連的口稱為網橋埠。基本網橋只有兩個口, 而多口網橋可有多個連線lan的埠。每個網橋埠都是由與特定lan型別相應的mac積體電路晶元以及相關埠管理軟體組成。埠管理軟體在加電時負責 對該晶元進行初始化,並對緩衝器進行管理。一般情況下,可供使用的儲存器在邏輯上分成若干固定尺寸和單位,稱為緩衝器。緩衝管理涉及將空閒緩衝器指標傳遞 到積體電路晶元,以便準備好接收幀。同樣也將幀緩衝器批針傳遞給晶元,經便**幀。

所 有網橋都以不加選擇的方式來操作,這意味著網橋在其每個埠都將外入的幀接收下來,並進行緩衝。當幀由mac 晶元在乙個埠接收並置入分配的緩衝器時,埠管理軟體便使晶元準備好接收新幀,隨後便將包括接收幀的緩衝器的指標傳遞給網橋協議實體進行處理。如果網橋 在其埠同時到達2個或多個幀,並需要將這些幀從同一埠**,埠管理軟體和網橋協議實體軟體間的緩衝器指標的傳遞則通過一組佇列實現。網橋的**和濾 除可通過圖(b)來說明。圖中連線lan1和lan2的網橋1具有兩個埠,連線lan2 和 lan3的網橋也有兩個埠。 兩個網橋內的**資料基標明了從哪個埠**可達到的站。當網橋收到乙個幀時,便可通過查詢**資料基來確定是將幀濾除還是**。由於網橋操作在資料鏈路 層的mac子層,通過對mac幀中站位址的檢查便可建立起這種**資料基。根據mac 幀位址建立**資料基的過程稱「自學習」過程。

轉換網換

轉換網橋是透明網橋的一種特殊形式。它在物理層和資料鏈路層使用不同協議的lan提供網路連線服務。圖 4示出了連線令牌環網和ethernet的轉換網橋。轉換網橋通過處理與每種lan型別相關的的信封來提供連線服務。轉換網橋提供的處理由於令牌環和 ethernet信封類似而比較簡單。但是,這兩種lan 的幀長不同,轉換網橋又不能將長幀分段,所以在使用這種網橋時,所互連的lan 所傳送的幀長要能被兩種lan接受。

以 圖4為例,網橋使用lan1(令牌環網)的物理層和資料鏈路層協議讀取lan1工作站傳送的所有幀的終點位址。網橋對定址到lan1工作站的幀不予過問並 進行濾除。網橋將發往lan2工作站的幀加以接受,並使用lan2所用的物理層和資料鏈路層協議將這些幀**到lan2。網橋對lan2工作站傳送的幀進 行同樣的處理。

封裝網橋

封裝網橋通常用於連線fddi骨幹網。圖5示出了這種連線結構, 封裝網橋用來將4個ethernet連到fddi骨幹網上。與轉換網橋不同,封裝網橋是將接收的幀置於fddi骨幹網使用的信封內,並將封裝的幀**到 fddi骨幹網,進而傳遞到其它封裝網橋,拆除信封,送到預定的工作站。  為解釋其工作過程,假定lan1上的工作站要將報文發往lan3上的某一設 備,其過程如下:

封 裝網橋1使用lan1所用的物理層和資料鏈路層協議來讀取lan1上裝置傳送的所有幀的mac終點位址;封裝網橋1接受定址到其它lan上的幀,並將這些 幀置於fddi的信封內,將此信封傳送到fddi骨幹網上;封裝網橋1對定址到lan1上裝置的幀全都濾除;封裝網橋2接收所有幀,去掉信封,檢查mac 幀位址,由於mac 幀位址不在本地lan2上,於是將這些幀濾除;封裝網橋3接收所有幀,去掉信封,檢查mac幀位址,由於mac 幀位址處於本地lan3,封裝網橋3便使用lan3的物理層和資料鏈路層協議將幀發給lan3 的預定裝置;封裝網橋4的操作與封裝網橋2相同;封裝網橋1將來自fddi骨幹網的幀從fddi雙環上撤離。

源路由選擇網橋

源路由選擇網橋主要用於互連令牌環網, 但在理論上可用於連線任何型別的lan。圖6是使用路由選擇網橋互連5個令牌環網的結構。源路由選擇網橋與上述3種橋的乙個基本區別是,源路由選擇網橋要 求資訊源(不是網橋本身)提供傳遞幀到終點所需的路由資訊。  使用源路由選擇網橋時,網橋不需要儲存**資料基,它對幀實施**和濾除的依據是幀信封內 包括的資料。信源要想在傳送資料時寫入到達終點的路由,必須先通過「路由探詢過程」來獲得。路由探詢可用幾個方法來實現,其中一種將在下面說明。參看圖6 的結構,5個令牌環網由3個源路由選擇網橋連線。假定lan1站有報文向lan5上的站傳送。 lan1上的站通過傳送「探詢」包來啟動路徑發現過程。探詢包使用獨一無二的信封,只有源路由選擇網橋才能識別。每個源路由選擇網橋一旦收到探詢包,便打 入接收該探詢包的連線和自身的名字到路由選擇資訊字段。隨後網橋便將包四處擴散到接收包的連線之外的所有連線上。因此,同一探詢報文的多個拷貝可能出現在 lan上, 探詢幀接收者也將收到多個拷貝,從源點到終點每一可能的通路便有乙個拷貝。每個接收到的幀都包括由連線網橋名字構成的系列表,該系列表列出了從源到終點的 可能路徑。lan5的接收者可能收到多個探詢報文,於是根據最快最直接的原則選擇乙個路徑,並向lan1的發信者發回乙個響應。該響應列出源和終點間的由 中間橋和lan連線組成的特定路徑。

lan1的信源發現此路徑後,將其儲存在儲存器中,供其隨後使用。這些報文包括在由源路由選擇橋可以識別的不同型別的信封中。網橋接收到這種信封,只需對連線和網橋組成的表進行掃瞄才可獲得**資訊。

路由器和網橋的區別

路由器在網路層提供連線服務,用路由器連線的網路可以使用在資料鏈路層和物理層完全不同的協議。由於路由器操作的osi層次比網橋高,所以,路由器 提供的服務更為完善。路由器可根據傳輸費用、轉接時延、網路擁塞或信源和終點間的距離來選擇最佳 路徑。路由器的服務通常要由端使用者裝置明確地請求,它處理的僅僅是由其它端使用者裝置要求定址的報文。路由器與網橋的另乙個重要差別是,路由器了解整個網 絡,維持互連網路的拓撲,了解網路的狀態,因而可使用最有效的路徑傳送包。

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