網橋工作在數(shù)據(jù)鏈路層，將兩個LAN連起來，根據(jù)MAC地址來轉發(fā)幀，可以看作一個“低層的路由器”（路由器工作在網絡層，根據(jù)網絡地址如IP地址進行轉發(fā)）。

   遠程網橋通過一個通常較慢的鏈路（如電話線）連接兩個遠程LAN，對本地網橋而言，性能比較重要，而對遠程網橋而言，在長距離上可正常運行是更重要的。

   一、網橋與路由器的比較

   網橋并不了解其轉發(fā)幀中高層協(xié)議的信息，這使它可以同時以同種方式處理IP、IPX等協(xié)議，它還提供了將無路由協(xié)議的網絡（如NetBEUI）分段的功能。

   由于路由器處理網絡層的數(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)網段和以太網段。網橋通常比路由器難控制。象IP等協(xié)議有復雜的路由協(xié)議，使網管易于管理路由；IP等協(xié)議還提供了較多的網絡如何分段的信息（即使其地址也提供了此類信息）。而網橋則只用MAC地址和物理拓撲進行工作。因此網橋一般適于小型較簡單的網絡。

   二、使用原因

   許多單位都有多個局域網，并且希望能夠將它們連接起來。之所以一個單位有多個局域網，有以下6個原因：

   首先，許多大學的系或公司的部門都有各自的局域網，主要用于連接他們自己的個人計算機、工作站以及服務器。由于各系（或部門）的工作性質不同，因此選用了不同的局域網，這些系（或部門）之間早晚需相互交往，因而需要網橋。

   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，不如在各個地點建立一個局域網，并用網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，以調節(jié)載荷。例如采用由網橋連接的多個局域網，每個局域網有一組工作站，并且有自己的文件服務器，因此大部分通信限于單個局域網內，減輕了主干網的負擔。

   第4，在有些情況下，從載荷上看單個局域網是毫無問題的，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）。即使電纜鋪設不成問題，但由于來回時延過長，網絡仍將不能正常工作。唯一的辦法是將局域網分段，在各段之間放置網橋。通過使用網橋，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的運行。網橋可以設置在局域網中的關鍵部位，就像建筑物內的放火門一樣，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（promiscuousmode），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。如果網中多處設置網橋并謹慎地攔截無須轉發(fā)的重要信息，那么就可以把網絡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局域網到另一個802局域網的網橋非常簡單，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，先來看一看這些網橋共同面臨的一般性問題。

   首先，各種局域網采用了不同的幀格式。這種不兼容性并不是由技術上的原因造成的，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。其結果是：在不同的局域網間復制幀要重排格式，這需要占用CPU時間，重新計算校驗和，而且還有可能產生因網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。當快速的局域網向慢速的局域網發(fā)送一長串連續(xù)幀時，網橋處理幀的速度要比幀進入的速度慢。網橋必須用緩沖區(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.

   與網橋瓶頸問題相關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局域網上的網絡層想發(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橋轉到慢速的802.5網絡，那么在最后一幀被轉發(fā)到低速局域網之前，計時器就有可能時間到。網絡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，網絡層就會放棄傳輸并告訴傳輸層目的站點已經關機。

   第三，在所有的問題中，可能最為嚴重的問題是三種802LAN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發(fā)給不能接收長幀的局域網時，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。這并不是說不能設計這樣的協(xié)議，可以設計并已有這種協(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發(fā)的幀。其透明程度也就這樣了。

   四、兩種網橋

   1、透明網橋

   第一種802網橋是透明網橋（transparentbridge）或生成樹網橋（spanningtreebridge）。支持這種設計的人首要關心的是完全透明。按照他們的觀點，裝有多個LAN的單位在買回IEEE標準網橋之后，只需把連接插頭插入網橋，就萬事大吉。不需要改動硬件和軟件，無需設置地址開關，無需裝入路由表或參數(shù)?？傊裁匆膊桓桑豁毑迦腚娎|就完事，現(xiàn)有LAN的運行完全不受網橋的任何影響。這真是不可思議，他們最終成功了。

   透明網橋以混雜方式工作，它接收與之連接的所有LAN傳送的每一幀。當一幀到達時，網橋必須決定將其丟棄還是轉發(fā)。如果要轉發(fā)，則必須決定發(fā)往哪個LAN.這需要通過查詢網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）。在插入網橋之初，所有的散列表均為空。由于網橋不知道任何目的地的位置，因而采用擴散算法（floodingalgorithm）：把每個到來的、目的地不明的幀輸出到連在此網橋的所有LAN中（除了發(fā)送該幀的LAN）。隨著時間的推移，網橋將了解每個目的地的位置。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)。

   透明網橋采用的算法是逆向學習法（backwardlearning）。網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。

   當計算機和網橋加電、斷電或遷移時，網絡的拓撲結構會隨之改變。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，它即可重新開始正常工作而無須人工干預。這個算法同時也意味著，如果機器在幾分鐘內無動作，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之間設置了并行的兩個或多個網橋，但是，這種配置引起了另外一些問題，因為在拓撲結構中產生了回路，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。

   生成樹網橋

   解決上面所說的無限循環(huán)問題的方法是讓網橋相互通信，并用一棵到達每個LAN的生成樹覆蓋實際的拓撲結構。使用生成樹，可以確保任兩個LAN之間只有唯一一條路徑。一旦網橋商定好生成樹，LAN間的所有傳送都遵從此生成樹。由于從每個源到每個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，首先必須選出一個網橋作為生成樹的根。實現(xiàn)的方法是每個網橋廣播其序列號（該序列號由廠家設置并保證全球唯一），選序列號最小的網橋作為根。接著，按根到每個網橋的最短路徑來構造生成樹。如果某個網橋或LAN故障，則重新計算。

（責任編輯：liushengbao）

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