網橋也叫橋接器,是連接兩個局域網的一種存儲/轉發(fā)設備,它能將一個大的LAN分割為多個網段,或將兩個以上的LAN互聯(lián)為一個邏輯LAN,使LAN上的所有用戶都可訪問服務器。那么,網橋具體是怎么分類的,有哪些類別呢?接下來我們就跟隨
飛暢科技的小編一起來看看吧!
一、透明網橋
第一種802網橋是透明網橋(transparent bridge)或生成樹網橋(spanning tree bridge)。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??傊裁匆膊桓?,只須插入電纜就完事,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的LAN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。
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。
網橋通過BPDU(BridgeProtocolDataUnit)互相通信,在網橋做出配置自己的決定前,每個網橋和每個端口需要下列配置數據:
網橋:網橋ID(唯一的標識)
端口:端口ID(唯一的標識)
端口相對優(yōu)先權
各端口的花費(高帶寬=低花費)
配置好各個網橋后,網橋將根據配置參數自動確定生成樹,這一過程有三個階段:
(1)選擇根網橋
具有最小網橋ID的網橋被選作根網橋。網橋ID應為唯一的,但若兩個網橋具有相同的最小ID,則MAC地址小的網橋被選作根。
(2)在其它所有網橋上選擇根端口
除根網橋外的各個網橋需要選一個根端口,這應該是最適合與根網橋通信的端口。通過計算各個端口到根網橋的花費,取最小者作為根端口。
(3)選擇每個LAN的“指定(designated)網橋”和“指定端口”
如果只有一個網橋連到某LAN,它必然是該LAN的指定網橋,如果多于一個,則到根網橋花費最小的被選為該LAN的指定網橋。指定端口連接指定網橋和相應的LAN(如果這樣的端口多于一個,則低優(yōu)先權的被選)。
一個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
當一個網橋加電后,它假定自己是根網橋,發(fā)送出一個CBPDU(Configuration Bridge Protocol Data Unit),告知它認為的根網橋ID。一個網橋收到一個根網橋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,則向所有指定端口(下傳)分發(fā)。當一個網橋收到一個根網橋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,則回送一個幀告知真實根網橋的較低ID。
當有意地或由于線路故障引起網絡重新配置,上述過程將重復,產生一個新的生成樹。
二、源路由網橋
透明網橋的優(yōu)點是易于安裝,只需插進電纜即大功告成。但是從另一方面來說,這種網橋并沒有最佳地利用帶寬,因為它們僅僅用到了拓撲結構的一個子集(生成樹)。這兩個(或其他)因素的相對重要性導致了802委員會內部的分裂。支持CSMA/CD和令牌總線的人選擇了透明網橋,而令牌環(huán)的支持者則偏愛一種稱為源路由選擇(source routing)的網橋(受到IBM的鼓勵)。
源路由選擇的核心思想是假定每個幀的發(fā)送者都知道接收者是否在同一LAN上。當發(fā)送一幀到另外的LAN時,源機器將目的地址的高位設置成1作為標記。另外,它還在幀頭加進此幀應走的實際路徑。
源路由選擇網橋只關心那些目的地址高位為1的幀,當見到這樣的幀時,它掃描幀頭中的路由,尋找發(fā)來此幀的那個LAN的編號。如果發(fā)來此幀的那個LAN編號后跟的是本網橋的編號,則將此幀轉發(fā)到路由表中自己后面的那個LAN。如果該LAN編號后跟的不是本網橋,則不轉發(fā)此幀。這一算法有3種可能的具體實現(xiàn):軟件、硬件、混合。這三種具體實現(xiàn)的價格和性能各不相同。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。最后一種實現(xiàn)需要特殊的VLSI芯片,該芯片分擔了網橋的許多工作,因此,網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)網中的每臺機器都知道所有其他機器的最佳路徑。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,源機器就發(fā)布一廣播幀,詢問它在哪里。每個網橋都轉發(fā)該查找?guī)?discovery frame),這樣該幀就可到達互聯(lián)網中的每一個LAN。當答復回來時,途經的網橋將它們自己的標識記錄在答復幀中,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),但同時也面臨著幀爆炸的問題。透明網橋也會發(fā)生有點類似的狀況,但是沒有這么嚴重。其擴散是按生成樹進行,所以傳送的總幀數是網絡大小的線性函數,而不象源路由選擇是指數函數。一旦主機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,但它給所有的主機增加了事務性負擔,而且整個算法肯定是不透明的。
總結:透明網橋一般用于連接以太網段,而源路由選擇網橋則一般用于連接令牌環(huán)網段。