網(wǎng)橋是怎么分類的？具體有哪些分類？
瀏覽次數(shù)：發(fā)布時(shí)間：2019-10-22
網(wǎng)橋也叫橋接器，是連接兩個(gè)局域網(wǎng)的一種存儲/轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備，它能將一個(gè)大的LAN分割為多個(gè)網(wǎng)段，或?qū)蓚€(gè)以上的LAN互聯(lián)為一個(gè)邏輯LAN，使LAN上的所有用戶都可訪問服務(wù)器。那么，網(wǎng)橋具體是怎么分類的，有哪些類別呢？接下來我們就跟隨
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一、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(jì)的人首要關(guān)心的是完全透明。按照他們的觀點(diǎn)，裝有多個(gè)LAN的單位在買回IEEE標(biāo)準(zhǔn)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)?？傊裁匆膊桓?，只須插入電纜就完事，現(xiàn)有LAN的運(yùn)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(dāng)一幀到達(dá)時(shí)，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(gè)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(gè)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(kuò)散算法(floodingalgorithm)：把每個(gè)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(shí)間的推移，網(wǎng)橋?qū)⒘私饷總€(gè)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(dāng)?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(xí)法(backwardlearning)。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(gè)LAN上可訪問哪臺機(jī)器，于是在散列表中添上一項(xiàng)。
當(dāng)計(jì)算機(jī)和網(wǎng)橋加電、斷電或遷移時(shí)，網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)會隨之改變。為了處理動態(tài)拓?fù)鋯栴}，每當(dāng)增加散列表項(xiàng)時(shí)，均在該項(xiàng)中注明幀的到達(dá)時(shí)間。每當(dāng)目的地已在表中的幀到達(dá)時(shí)，將以當(dāng)前時(shí)間更新該項(xiàng)。這樣，從表中每項(xiàng)的時(shí)間即可知道該機(jī)器最后幀到來的時(shí)間。網(wǎng)橋中有一個(gè)進(jìn)程定期地掃描散列表，清除時(shí)間早于當(dāng)前時(shí)間若干分鐘的全部表項(xiàng)。于是，如果從LAN上取下一臺計(jì)算機(jī)，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(gè)算法同時(shí)也意味著，如果機(jī)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(dá)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(jìn)行擴(kuò)散。
為了提高可靠性，有人在LAN之間設(shè)置了并行的兩個(gè)或多個(gè)網(wǎng)橋，但是，這種配置引起了另外一些問題，因?yàn)樵谕負(fù)浣Y(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(spanningtree)算法。
解決上面所說的無限循環(huán)問題的方法是讓網(wǎng)橋相互通信，并用一棵到達(dá)每個(gè)LAN的生成樹覆蓋實(shí)際的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。使用生成樹，可以確保任兩個(gè)LAN之間只有唯一一條路徑。一旦網(wǎng)橋商定好生成樹，LAN間的所有傳送都遵從此生成樹。由于從每個(gè)源到每個(gè)目的地只有唯一的路徑，故不可能再有循環(huán)。
為了建造生成樹，首先必須選出一個(gè)網(wǎng)橋作為生成樹的根。實(shí)現(xiàn)的方法是每個(gè)網(wǎng)橋廣播其序列號（該序列號由廠家設(shè)置并保證全球唯一），選序列號最小的網(wǎng)橋作為根。接著，按根到每個(gè)網(wǎng)橋的最短路徑來構(gòu)造生成樹。如果某個(gè)網(wǎng)橋或LAN故障，則重新計(jì)算。
網(wǎng)橋通過BPDU(BridgeProtocolDataUnit)互相通信，在網(wǎng)橋做出配置自己的決定前，每個(gè)網(wǎng)橋和每個(gè)端口需要下列配置數(shù)據(jù)：
網(wǎng)橋：網(wǎng)橋ID(唯一的標(biāo)識)
端口：端口ID(唯一的標(biāo)識)
端口相對優(yōu)先權(quán)
各端口的花費(fèi)(高帶寬=低花費(fèi))
配置好各個(gè)網(wǎng)橋后，網(wǎng)橋?qū)⒏鶕?jù)配置參數(shù)自動確定生成樹，這一過程有三個(gè)階段：
（1）選擇根網(wǎng)橋
具有最小網(wǎng)橋ID的網(wǎng)橋被選作根網(wǎng)橋。網(wǎng)橋ID應(yīng)為唯一的，但若兩個(gè)網(wǎng)橋具有相同的最小ID，則MAC地址小的網(wǎng)橋被選作根。
（2）在其它所有網(wǎng)橋上選擇根端口
除根網(wǎng)橋外的各個(gè)網(wǎng)橋需要選一個(gè)根端口，這應(yīng)該是最適合與根網(wǎng)橋通信的端口。通過計(jì)算各個(gè)端口到根網(wǎng)橋的花費(fèi)，取最小者作為根端口。
（3）選擇每個(gè)LAN的“指定(designated)網(wǎng)橋”和“指定端口”
如果只有一個(gè)網(wǎng)橋連到某LAN，它必然是該LAN的指定網(wǎng)橋，如果多于一個(gè)，則到根網(wǎng)橋花費(fèi)最小的被選為該LAN的指定網(wǎng)橋。指定端口連接指定網(wǎng)橋和相應(yīng)的LAN(如果這樣的端口多于一個(gè)，則低優(yōu)先權(quán)的被選)。
一個(gè)端口必須為下列之一：
（1）根端口
（2）某LAN的指定端口
（3）阻塞端口
當(dāng)一個(gè)網(wǎng)橋加電后，它假定自己是根網(wǎng)橋，發(fā)送出一個(gè)CBPDU(Configuration Bridge Protocol Data Unit)，告知它認(rèn)為的根網(wǎng)橋ID。一個(gè)網(wǎng)橋收到一個(gè)根網(wǎng)橋ID小于其所知ID的CBPDU，它將更新自己的表，如果該幀從根端口(上傳)到達(dá)，則向所有指定端口(下傳)分發(fā)。當(dāng)一個(gè)網(wǎng)橋收到一個(gè)根網(wǎng)橋ID大于其所知ID的CBPDU，該信息被丟棄，如果該幀從指定端口到達(dá)，則回送一個(gè)幀告知真實(shí)根網(wǎng)橋的較低ID。
當(dāng)有意地或由于線路故障引起網(wǎng)絡(luò)重新配置，上述過程將重復(fù)，產(chǎn)生一個(gè)新的生成樹。
二、源路由網(wǎng)橋
透明網(wǎng)橋的優(yōu)點(diǎn)是易于安裝，只需插進(jìn)電纜即大功告成。但是從另一方面來說，這種網(wǎng)橋并沒有最佳地利用帶寬，因?yàn)樗鼈儍H僅用到了拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的一個(gè)子集(生成樹)。這兩個(gè)（或其他）因素的相對重要性導(dǎo)致了802委員會內(nèi)部的分裂。支持CSMA/CD和令牌總線的人選擇了透明網(wǎng)橋，而令牌環(huán)的支持者則偏愛一種稱為源路由選擇(source routing)的網(wǎng)橋（受到IBM的鼓勵(lì)）。
源路由選擇的核心思想是假定每個(gè)幀的發(fā)送者都知道接收者是否在同一LAN上。當(dāng)發(fā)送一幀到另外的LAN時(shí)，源機(jī)器將目的地址的高位設(shè)置成1作為標(biāo)記。另外，它還在幀頭加進(jìn)此幀應(yīng)走的實(shí)際路徑。
源路由選擇網(wǎng)橋只關(guān)心那些目的地址高位為1的幀，當(dāng)見到這樣的幀時(shí)，它掃描幀頭中的路由，尋找發(fā)來此幀的那個(gè)LAN的編號。如果發(fā)來此幀的那個(gè)LAN編號后跟的是本網(wǎng)橋的編號，則將此幀轉(zhuǎn)發(fā)到路由表中自己后面的那個(gè)LAN。如果該LAN編號后跟的不是本網(wǎng)橋，則不轉(zhuǎn)發(fā)此幀。這一算法有3種可能的具體實(shí)現(xiàn)：軟件、硬件、混合。這三種具體實(shí)現(xiàn)的價(jià)格和性能各不相同。第一種沒有接口硬件開銷，但需要速度很快的CPU處理所有到來的幀。最后一種實(shí)現(xiàn)需要特殊的VLSI芯片，該芯片分擔(dān)了網(wǎng)橋的許多工作，因此，網(wǎng)橋可以采用速度較慢的CPU，或者可以連接更多的LAN。
源路由選擇的前提是互聯(lián)網(wǎng)中的每臺機(jī)器都知道所有其他機(jī)器的最佳路徑。如何得到這些路由是源路由選擇算法的重要部分。獲取路由算法的基本思想是：如果不知道目的地地址的位置，源機(jī)器就發(fā)布一廣播幀，詢問它在哪里。每個(gè)網(wǎng)橋都轉(zhuǎn)發(fā)該查找?guī)?discovery frame)，這樣該幀就可到達(dá)互聯(lián)網(wǎng)中的每一個(gè)LAN。當(dāng)答復(fù)回來時(shí)，途經(jīng)的網(wǎng)橋?qū)⑺鼈冏约旱臉?biāo)識記錄在答復(fù)幀中，于是，廣播幀的發(fā)送者就可以得到確切的路由，并可從中選取最佳路由。
雖然此算法可以找到最佳路由（它找到了所有的路由），但同時(shí)也面臨著幀爆炸的問題。透明網(wǎng)橋也會發(fā)生有點(diǎn)類似的狀況，但是沒有這么嚴(yán)重。其擴(kuò)散是按生成樹進(jìn)行，所以傳送的總幀數(shù)是網(wǎng)絡(luò)大小的線性函數(shù)，而不象源路由選擇是指數(shù)函數(shù)。一旦主機(jī)找到至某目的地的一條路由，它就將其存入到高速緩沖器之中，無需再作查找。雖然這種方法大大遏制了幀爆炸，但它給所有的主機(jī)增加了事務(wù)性負(fù)擔(dān)，而且整個(gè)算法肯定是不透明的。
總結(jié)：透明網(wǎng)橋一般用于連接以太網(wǎng)段，而源路由選擇網(wǎng)橋則一般用于連接令牌環(huán)網(wǎng)段。
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