在数据链路层扩展以太网要使用网桥。网桥工作在数据链路层,它根据MAC帧的目的地址对收到的帧进行转发和过滤。当网桥收到一个帧时,并不是向所有的接口转发此帧,而是先检查此帧的目的MAC地址,然后再确定将该帧转发到哪一个接口,或者是丢弃(即过滤)。 网桥依靠转发表来转发帧。转发表也叫做转发数据库或路由目录。复杂的网桥可以有更多的接口。两个以太网通过网桥连接起来后,就成为一个覆盖范围更大的以太网,而原来的每个以太网可以称为一个网段。下图接口1和接口2各连接到一个网段。
若网桥从接口1收到A发给E的帧,则在查找转发表后,把这个帧送到接口2转发到另一个网段。使E能够收到这个帧。若网桥从接口1收到A发给B的帧,就丢弃这个帧,因为转发表指出,转发给B的帧应当从接口1转发出去,而现在正是从接口1收到的这个帧,这说明B和A在一个网段,B能够直接收到这个帧不需要网桥的转发。网桥是通过内部的接口管理软件和网桥协议实体来完成尚需操作的。
使用网桥的好处:
1:过滤通信量,增大吞吐量。网桥工作在数据链路层的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,那就没有这种过滤通信量的功能。
上图网桥B1和B2把三个网段连接成一个以太网。但它具有3个隔离开的碰撞域。不同网段上的通信不会互相干扰。例如,A和B正在通信,但其他网段上的C和D以及E和F都可以同时通信。单如果A要和另一个网段的C通信,就必须经过网桥B1的转发,那么这两个网段上就不能再有其他站点进行通信(但这时E和F仍然可以通信)。因此,若每一个网段的数据率都是10Mb/s,那么三个网段合起来的最大吞吐量就是30Mb/s。如果把两个网桥换成集线器或转发器,那么整个网络仍然是一个碰撞域,当A和B通信时,所有其他站点都不能通信。整个碰撞域的最大吞吐量仍然是10Mb/s。
2:扩大了物理范围,增加了整个以太网上工作站的最大数目。
3:提高了可靠性。当网络出现故障时,一般只影响个别网段。
4:可互联不同物理层,不同MAC子层和不同速率的以太网。
网桥缺点:
1:由于网桥对接收的帧要先存储和查找转发表,然后才转发,而转发之前,还必须执行CSMA/CD算法(发生碰撞时退避),这就增加了延时。
2:在MAC子层并没有流量控制功能。当网络上的负荷很大时,网桥中的缓冲的存储空间可能不够而发生溢出,以致产生丢帧现象。
3:网桥只适合用户数不太多(不超过几百个)和通信量不太大的以太网,否则有时还会因为传播过多的广播信息而产生网络堵塞。这就是广播风暴。
透明网桥
目前使用最多的网桥就是透明网桥,透明是指以太网上的站点并不知道所发送的帧要经过哪几个网桥,以太网上的站点都看不见以太网上的网桥。透明网桥还是一种即插即用设备,只要把网桥接入局域网,不用人工配置网桥转发表就能工作。这点很重要,因为虽然网桥中的转发表可以手工配置,但是如果以太网站点数目过多,并且站点位置货网络拓扑也经常变化,那么人工配置会耗时而且容易出错。
当网桥刚接入以太网时,其转发表是空的。这时候若网桥收到一个帧,它将按照以下自学习算法处理收到的帧(这样就逐步建立起转发表),并且按照转发表把帧转发出去。这种自学习算法的原理并不复杂,因为:若从某个站A发出的帧从接口X进入了某网桥,那么从这个接口出发沿相反方向一定可以把一个帧传送到A。所以网桥只要每收到一个帧,就记下其源地址和进入网桥的接口,作为转发表中的一个项目。注意,转发表中并没有源地址这一栏,只有地址这一栏,在建立转发表时是把帧首部中的源地址写在地址这一栏的下面。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。举例:
增加了一个项目,网桥B2的转发表没有变化。显然,如果网络上每个站都发送过帧,那么每一个站的地址最终都会记录在两个网桥的转发表上。
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