什么是網(wǎng)橋？

網(wǎng)橋工作在數(shù)據(jù)鏈路層，將兩個LAN連起來，根據(jù)MAC地址來轉(zhuǎn)發(fā)幀， 可以看作一個低層的路由器（路由器工作在網(wǎng)絡(luò)層，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)地址如IP地址進行轉(zhuǎn)發(fā)）。

　　遠程網(wǎng)橋通過一個通常較慢的鏈路（如電話線）連接兩個遠程LAN，對本地網(wǎng)橋而言，性能比較重要， 而對遠程網(wǎng)橋而言，在長距離上可正常運行是更重要的。
　　網(wǎng)橋與路由器的比較
網(wǎng)橋并不了解其轉(zhuǎn)發(fā)幀中高層協(xié)議的信息，這使它可以同時以同種凡是處理IP、IPX等協(xié)議， 它還提供了將無路由協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)（如NetBEUI）分段的功能。
　　由于路由器處理網(wǎng)絡(luò)層的數(shù)據(jù)，因此它們更容易互連不同的數(shù)據(jù)鏈路層，如令牌環(huán)網(wǎng)段和以太網(wǎng)段。 網(wǎng)橋通常比路由器難控制。象IP等協(xié)議有復(fù)雜的路由協(xié)議，使網(wǎng)管易于管理路由； IP等協(xié)議還提供了較多的網(wǎng)絡(luò)如何分段的信息（即使其地址也提供了此類信息）。 而網(wǎng)橋則只用MAC地址和物理拓撲進行工作。因此網(wǎng)橋一般適于小型較簡單的網(wǎng)絡(luò)
　二、使用原因
　　許多單位都有多個局域網(wǎng)，并且希望能夠?qū)⑺鼈冞B接起來。之所以一個單位有多個局域網(wǎng)，有以下6個原因：
　　首先，許多大學(xué)的系或公司的部門都有各自的局域網(wǎng)，主要用于連接他們自己的個人計算機、工作站以及服務(wù)器。 由于各系（或部門）的工作性質(zhì)不同，因此選用了不同的局域網(wǎng)，這些系（或部門）之間早晚需相互交往，因而需要網(wǎng)橋。
　　其次，一個單位在地理位置上較分散，并且相距較遠，與其安裝一個遍布所有地點的同軸電纜網(wǎng)， 不如在各個地點建立一個局域網(wǎng)，并用網(wǎng)橋和紅外鏈路連接起來，這樣費用可能會低一些。
　　第3，可能有必要將一個邏輯上單一的LAN分成多個局域網(wǎng)，以調(diào)節(jié)載荷。例如采用由網(wǎng)橋連接的多個局域網(wǎng)， 每個局域網(wǎng)有一組工作站，并且有自己的文件服務(wù)器，因此大部分通信限于單個局域網(wǎng)內(nèi)，減輕了主干網(wǎng)的負擔。
　　第4，在有些情況下，從載荷上看單個局域網(wǎng)是毫無問題的，
但是相距最遠的機器之間的物理距離太遠（比如超過802.3所規(guī)定的2.5km）。即使電纜鋪設(shè)不成問題， 但由于來回時延過長，網(wǎng)絡(luò)仍將不能正常工作。唯一的辦法是將局域網(wǎng)分段，在各段之間放置網(wǎng)橋。 通過使用網(wǎng)橋，可以增加工作的總物理距離。
　　第5，可靠性問題。在一個單獨的局域網(wǎng)中，一個有缺陷的節(jié)點不斷地輸出無用的信息流會嚴重地破壞局域網(wǎng)的運行。 網(wǎng)橋可以設(shè)置在局域網(wǎng)中的關(guān)鍵部位，就像建筑物內(nèi)的放火門一樣，防止因單個節(jié)點失常而破壞整個系統(tǒng)。
　　第6，網(wǎng)橋有助于安全保密。大多數(shù)LAN接口都有一種混雜工作方式(promiscuous mode)，在這種方式下，
計算機接收所有的幀，包括那些并不是編址發(fā)送給它的幀。如果網(wǎng)中多處設(shè)置網(wǎng)橋并謹慎地攔截無須轉(zhuǎn)發(fā)的重要信息， 那么就可以把網(wǎng)絡(luò)分隔以防止信息被竊。
三、兼容性問題
　　有人可能會天真地認為從一個802局域網(wǎng)到另一個802局域網(wǎng)的網(wǎng)橋非常簡單，但實際上并非如此。 在802.x到802.y的九種組合中， 每一種都有它自己的特殊問題要解決。在討論這些特殊問題之前，先來看一看這些網(wǎng)橋共同面臨的一般性問題。
　　首先，各種局域網(wǎng)采用了不同的幀格式。這種不兼容性并不是由技術(shù)上的原因造成的， 而僅僅是由于支持三種標準的公司(Xerox, GM和IBM)，沒有一家愿意改變自己所支持的標準。其結(jié)果是： 在不同的局域網(wǎng)間復(fù)制幀要重排格式，這需要占用CPU時間，重新計算校驗和， 而且還有可能產(chǎn)生因網(wǎng)橋存儲錯誤而造成的無法檢測的錯誤。
　　第二個問題是互聯(lián)的局域網(wǎng)并非必須按相同的數(shù)據(jù)傳輸速率運行。當快速的局域網(wǎng)向慢速的局域網(wǎng)發(fā)送一長串連續(xù)幀時， 網(wǎng)橋處理幀的速度要比幀進入的速度慢。網(wǎng)橋必須用緩沖區(qū)存儲來不及處理的幀，同時還得提防耗盡存儲器。 即使是10Mb/s的802.4到10Mb/s的802.3的網(wǎng)橋，在某種程度上也存在這樣的問題。因為802.3的部分帶寬耗費于沖突。 802.3實際上并不是真的10Mb/s，而802.4(幾乎)確實為10Mb/s。
　　與網(wǎng)橋瓶頸問題相關(guān)的一個細微而重要的問題是其上各層的計時器值。假如802.4局域網(wǎng)上的網(wǎng)絡(luò)層想發(fā)送一段很長的報文(幀序列)。 在發(fā)出最后一幀之后，它開啟一個計時器，等待確認。如果此報文必須通過網(wǎng)橋轉(zhuǎn)到慢速的802.5網(wǎng)絡(luò)， 那么在最后一幀被轉(zhuǎn)發(fā)到低速局域網(wǎng)之前，計時器就有可能時間到。網(wǎng)絡(luò)層可能會以為幀丟失而重新發(fā)送整個報文。 幾次傳送失敗后，網(wǎng)絡(luò)層就會放棄傳輸并告訴傳輸層目的站點已經(jīng)關(guān)機。
　　第三，在所有的問題中，可能最為嚴重的問題是三種802 LAN有不同的最大幀長度。對于802.3，最大幀長度取決于配置參數(shù)， 但對標準的10M/bs系統(tǒng)最大有效載荷為1500字節(jié)。
802.4的最大幀長度固定為8191字節(jié)。802.5沒有上限，只要站點的傳輸時間不超過令牌持有時間。如果令牌時間缺省為10ms， 則最大幀長度為5000字節(jié)。一個顯而易見的問題出現(xiàn)了：當必須把一個長幀轉(zhuǎn)發(fā)給不能接收長幀的局域網(wǎng)時，將會怎么樣？ 在本層中不考慮把幀分成小段。所有的協(xié)議都假定幀要么到達要么沒有到達，沒有條款規(guī)定把更小的單位重組成幀。 這并不是說不能設(shè)計這樣的協(xié)議，可以設(shè)計并已有這種協(xié)議，只是802不提供這種功能。這個問題基本上無法解決， 必須丟棄因太長而無法轉(zhuǎn)發(fā)的幀。其透明程度也就這樣了。
　　由于各種802 LAN的特殊性，如：802.4幀帶有優(yōu)先權(quán)位、802.5幀字節(jié)中有A和C位等，九種網(wǎng)橋都有其特殊的問題，見下表：

目的LAN
802.3(CSMA/CD 802.4(令牌總線) 802.5(令牌環(huán))
源LAN 802.3 1,4 1,2,4,8
802.4 1,5,8,9,10 9 1,2,3,8,9,10
802.5 1,2,5,6,7,10 1,2,3,6,7 6,7

　　1、重新格式化幀，并計算新的校驗和。
　　2、反轉(zhuǎn)比特順序。
　　3、復(fù)制優(yōu)先權(quán)值，不管有無意義。
　　4、產(chǎn)生一個假想的優(yōu)先權(quán)。
　　5、丟棄優(yōu)先權(quán)。
　　6、流向環(huán)（某種程度上）。
　　7、設(shè)置A位和C位。
　　8、擔心擁塞（快速LAN至慢速LAN）。
　　9、擔心令牌因為交換ACK延遲或不可能而脫手。
　　10、如果幀對目的LAN太長，則將其丟棄。

設(shè)定的參數(shù)：
　　802.3：1500字節(jié)幀 10Mb/s(減去碰撞次數(shù))
　　802.4：8191字節(jié)幀 10Mb/s
　　802.5：5000字節(jié)幀 4Mb/s
　　當IEEE802委員會開始制訂LAN標準時，未能商定一個統(tǒng)一的標準，卻產(chǎn)生了3個互不兼容的標準，這一失策已受到了嚴厲的抨擊。 后來，在制定互聯(lián)這3種LAN的網(wǎng)橋的標準時，該委員會決心干得好一些。這一次確實較為成功，他們提出了2種互不兼容的網(wǎng)橋方案。 直到目前為止，還無人要求該委員會制訂連接它的2個不兼容網(wǎng)橋的網(wǎng)關(guān)標準。

四、兩種網(wǎng)橋
　　1、透明網(wǎng)橋
　　第一種802網(wǎng)橋是透明網(wǎng)橋(transparent bridge)或生成樹網(wǎng)橋(spanning tree bridge)。支持這種設(shè)計的人首要關(guān)心的是完全透明。 按照他們的觀點，裝有多個LAN的單位在買回IEEE標準網(wǎng)橋之后，只需把連接插頭插入網(wǎng)橋，就萬事大吉。不需要改動硬件和軟件， 無需設(shè)置地址開關(guān)，無需裝入路由表或參數(shù)?？傊?a class="contentlabel" href="http://butianyuan.cn/news/listbylabel/label/什么">什么也不干，只須插入電纜就完事，現(xiàn)有LAN的運行完全不受網(wǎng)橋的任何影響。 這真是不可思議，他們最終成功了。
透明網(wǎng)橋以混雜方式工作，它接收與之連接的所有LAN傳送的每一幀。當一幀到達時，網(wǎng)橋必須決定將其丟棄還是轉(zhuǎn)發(fā)。 如果要轉(zhuǎn)發(fā)，則必須決定發(fā)往哪個LAN。這需要通過查詢網(wǎng)橋中一張大型散列表里的目的地址而作出決定。該表可列出每個可能的目的地， 以及它屬于哪一條輸出線路(LAN)。在插入網(wǎng)橋之初，所有的散列表均為空。由于網(wǎng)橋不知道任何目的地的位置， 因而采用擴散算法(flooding algorithm)：把每個到來的、目的地不明的幀輸出到連在此網(wǎng)橋的所有LAN中（除了發(fā)送該幀的LAN）。 隨著時間的推移，網(wǎng)橋?qū)⒘私饷總€目的地的位置。一旦知道了目的地位置，發(fā)往該處的幀就只放到適當?shù)腖AN上，而不再散發(fā)。
　　透明網(wǎng)橋采用的算法是逆向?qū)W習法(backward learning)。網(wǎng)橋按混雜的方式工作，故它能看見所連接的任一LAN上傳送的幀。 查看源地址即可知道在哪個LAN上可訪問哪臺機器，于是在散列表中添上一項。
　　當計算機和網(wǎng)橋加電、斷電或遷移時，網(wǎng)絡(luò)的拓撲結(jié)構(gòu)會隨之改變。為了處理動態(tài)拓撲問題，每當增加散列表項時， 均在該項中注明幀的到達時間。每當目的地已在表中的幀到達時，將以當前時間更新該項。這樣， 從表中每項的時間即可知道該機器最后幀到來的時間。網(wǎng)橋中有一個進程定期地掃描散列表，清除時間早于當前時間若干分鐘的全部表項。 于是，如果從LAN上取下一臺計算機，并在別處重新連到LAN上的話，那么在幾分鐘內(nèi)，它即可重新開始正常工作而無須人工干預(yù)。 這個算法同時也意味著，如果機器在幾分鐘內(nèi)無動作，那么發(fā)給它的幀將不得不散發(fā)，一直到它自己發(fā)送出一幀為止。
　　到達幀的路由選擇過程取決于發(fā)送的LAN(源LAN)和目的地所在的LAN(目的LAN)，如下所示：
　　1、如果源LAN和目的LAN相同，則丟棄該幀。
　　2、如果源LAN和目的LAN不同，則轉(zhuǎn)發(fā)該幀。
　　3、如果目的LAN未知，則進行擴散。
為了提高可靠性，有人在LAN之間設(shè)置了并行的兩個或多個網(wǎng)橋，但是，這種配置引起了另外一些問題，因為在拓撲結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生了回路， 可能引發(fā)無限循環(huán)。其解決方法就是下面要講的生成樹(spanning tree)算法。