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[Internet]网桥二

2010-05-07 14:44  来源: 纠错 打印 收藏   

    网桥通过BPDU(BridgeProtocolDataUnit)互相通信,在网桥做出配置自己的决定前,每个网桥和每个端口需要下列配置数据:

    网桥:网桥ID(唯一的标识)

    端口:端口ID(唯一的标识)

    端口相对优先权

    各端口的花费(高带宽=低花费)

    配置好各个网桥后,网桥将根据配置参数自动确定生成树,这一过程有三个阶段:

    1、选择根网桥

    具有最小网桥ID的网桥被选作根网桥。网桥ID应为唯一的,但若两个网桥具有相同的最小ID,则MAC地址小的网桥被选作根。

    2、在其它所有网桥上选择根端口

    除根网桥外的各个网桥需要选一个根端口,这应该是最适合与根网桥通信的端口。通过计算各个端口到根网桥的花费,取最小者作为根端口。

    3、选择每个LAN的“指定(designated)网桥”和“指定端口”

    如果只有一个网桥连到某LAN,它必然是该LAN的指定网桥,如果多于一个,则到根网桥花费最小的被选为该LAN的指定网桥。指定端口连接指定网桥和相应的LAN(如果这样的端口多于一个,则低优先权的被选)。

    一个端口必须为下列之一:

    1、根端口

    2、某LAN的指定端口

    3、阻塞端口

    当一个网桥加电后,它假定自己是根网桥,发送出一个CBPDU(ConfigurationBridgeProtocolDataUnit),告知它认为的根网桥ID.一个网桥收到一个根网桥ID小于其所知ID的CBPDU,它将更新自己的表,如果该帧从根端口(上传)到达,则向所有指定端口(下传)分发。当一个网桥收到一个根网桥ID大于其所知ID的CBPDU,该信息被丢弃,如果该帧从指定端口到达,则回送一个帧告知真实根网桥的较低ID.

    当有意地或由于线路故障引起网络重新配置,上述过程将重复,产生一个新的生成树。

    2、源路由选择网桥

    透明网桥的优点是易于安装,只需插进电缆即大功告成。但是从另一方面来说,这种网桥并没有最佳地利用带宽,因为它们仅仅用到了拓扑结构的一个子集(生成树)。这两个(或其他)因素的相对重要性导致了802委员会内部的分裂。支持CSMA/CD和令牌总线的人选择了透明网桥,而令牌环的支持者则偏爱一种称为源路由选择(sourcerouting)的网桥(受到IBM的鼓励)。

    源路由选择的核心思想是假定每个帧的发送者都知道接收者是否在同一LAN上。当发送一帧到另外的LAN时,源机器将目的地址的高位设置成1作为标记。另外,它还在帧头加进此帧应走的实际路径。

    源路由选择网桥只关心那些目的地址高位为1的帧,当见到这样的帧时,它扫描帧头中的路由,寻找发来此帧的那个LAN的编号。如果发来此帧的那个LAN编号后跟的是本网桥的编号,则将此帧转发到路由表中自己后面的那个LAN.如果该LAN编号后跟的不是本网桥,则不转发此帧。这一算法有3种可能的具体实现:软件、硬件、混合。这三种具体实现的价格和性能各不相同。第一种没有接口硬件开销,但需要速度很快的CPU处理所有到来的帧。最后一种实现需要特殊的VLSI芯片,该芯片分担了网桥的许多工作,因此,网桥可以采用速度较慢的CPU,或者可以连接更多的LAN.

    源路由选择的前提是互联网中的每台机器都知道所有其他机器的最佳路径。如何得到这些路由是源路由选择算法的重要部分。获取路由算法的基本思想是:如果不知道目的地地址的位置,源机器就发布一广播帧,询问它在哪里。每个网桥都转发该查找帧(discoveryframe),这样该帧就可到达互联网中的每一个LAN.当答复回来时,途经的网桥将它们自己的标识记录在答复帧中,于是,广播帧的发送者就可以得到确切的路由,并可从中选取最佳路由。

    虽然此算法可以找到最佳路由(它找到了所有的路由),但同时也面临着帧爆炸的问题。透明网桥也会发生有点类似的状况,但是没有这么严重。其扩散是按生成树进行,所以传送的总帧数是网络大小的线性函数,而不象源路由选择是指数函数。一旦主机找到至某目的地的一条路由,它就将其存入到高速缓冲器之中,无需再作查找。虽然这种方法大大遏制了帧爆炸,但它给所有的主机增加了事务性负担,而且整个算法肯定是不透明的。

    3、两种网桥的比较

    透明网桥一般用于连接以太网段,而源路由选择网桥则一般用于连接令牌环网段。

    五、远程网桥

    网桥有时也被用来连接两个或多个相距较远的LAN.比如,某个公司分布在多个城市中,该公司在每个城市中均有一个本地的LAN,最理想的情况就是所有的LAN均连接起来,整个系统就像一个大型的LAN一样。

    该目标可通过下述方法实现:每个LAN中均设置一个网桥,并且用点到点的连接(比如租用电话公司的电话线)将它们两个两个地连接起来。点到点连线可采用各种不同的协议。办法之一就是选用某种标准的点到点数据链路协议,将完整的MAC帧加到有效载荷中。如果所有的LAN均相同,这种办法的效果最好,它的唯一问题就是必须将帧送到正确的LAN中。另一种办法是在源网桥中去掉MAC的头部和尾部,并把剩下的部分加到点到点协议的有效载荷中,然后在目的网桥中产生新的头部和尾部。它的缺点是到达目的主机的校验和并非是源主机所计算的校验和,因此网桥存储器中某位损坏所产生的错误可能不会被检测到。

    网桥的基本工作原理

    数据链路层互联的设备是网桥(bridge),在网络互联中它起到数据接收、地址过滤与数据转发的作用,用来实现多个网络系统之间的数据交换。

    网桥的基本特征

    1.网桥在数据链路层上实现局域网互连;

    2.网桥能够互连两个采用不同数据链路层协议、不同传输介质与不同传输速率的网络;

    3.网桥以接收、存储、地址过滤与转发的方式实现互连的网络之间的通信;

    4.网桥需要互连的网络在数据链路层以上采用相同的协议;

    5.网桥可以分隔两个网络之间的广播通信量,有利于改善互连网络的性能与安全性。

    六、网桥

    不同于中继器和集线器,网桥是通过逻辑判断如何传输帧。这个逻辑是基于以太网的协议的,符合OSI的第二层规范。所以网桥可以被看做是第二层的设备。用来决定何时转发帧。网桥编辑如下:

    1. 检查收到的信号,解释0和1的含义,并找出帧中的目的MAC地址。

    2. 如果具有该目的的MAC地址的帧能够通过网桥上不同的接口到达目的地(不是帧到达网桥的那个接口),则通过重新生成信号来传输这帧。(这个过程叫做转发。)

    3. 如果该帧到达的接口就是目的地址可达到的端口,则丢弃该帧。(这个过程叫做过滤。)

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