思科辅导：两种网桥的工作原理

会计考友

1、透明网桥
& R; j! V. W+ Y1 X　　第一种802网桥是透明网桥(transparentbridge)或生成树网桥(spanningtreebridge)。撑持这种设计的人首要关心的是完全透明。按照他们的不雅概念，装有多个LAN的单元在买回IEEE尺度网桥之后，只需把毗连插头插入网桥，就万事年夜吉。不需要改动硬件和软件，无需设置地址开关，无需装入路由表或参数。总之什么也不干，只须插入电缆就完事，现有LAN的运行完全不受网桥的任何影响。这真是不成思议，他们最终成功了。
　　透明网桥以混杂体例工作，它领受与之毗连的所有LAN传送的每一帧。当一帧达到时，网桥必需抉择将其丢弃仍是转发。如不美观要转发，则必需抉择发往哪个LAN。这需要经由过程发芽网桥一一张年夜型散列内外的目的地址而作出抉择。该表可列出每个可能的目的地，以及它属于哪一条输出线路(LAN)。在插入网桥之初，所有的散列表均为空。因为网桥不知道任何目的地的位置，因而采用扩散算法(floodingalgorithm)：把每个到来的、目的地不明的帧输出到连在此网桥的所有LAN中(除了发送该帧的LAN)。跟着时刻的推移，网桥将体味每个目的地的位置。一旦知道了目的地位置，发往该处的帧就只放到恰当的LAN上，而不再披发。
　　透明网桥采用的算法是逆向进修法(backwardlearning)。网桥按混杂的体例工作，故它能看见所毗连的任一LAN上传送的帧。查看源地址即可知道在哪个LAN上可访谒哪台机械，于是在散列表中添上一项。
　　当计较机和网桥加电、断电或迁移时，收集的拓扑结构会随之改变。为了措置动态拓扑问题，每当增添散列表项时，均在该项中注明帧的达到时刻。每当目的地已在表中的帧达到时，将以当前时刻更新该项。这样，年夜表中每项的时刻即可知道该机械最后帧到来的时刻。网桥中有一个历程按期地扫描散列表，断根时刻早于当前时刻若干分钟的全数表项。于是，如不美观年夜LAN 上取下一台计较机，并在别处年夜头连到LAN上的话，那么在几分钟内，它即可年夜头起头正常工作而无须人工干与干与。这个算法同时也意味着，如不美观机惺ё仝几分钟内无动作，那么发给它的帧将不得不披发，一向到它自己发送出一帧为止。
( ~# j+ h! l. E' E! C2 l　　达到帧的路由选择过程取决于发送的LAN(源LAN)和目的地地址的LAN(目的LAN)，如下所示：
4 z1 N) o- x. p2 v9 l　　1、如不美观源LAN和目的LAN不异，则丢弃该帧。
. Y1 D7 i9 M3 A- p　　2、如不美观源LAN和目的LAN分歧，则转发该帧。
* W% B( W9 O5 Y* G& C1 g" f6 ~　　3、如不美观目的LAN未知，则进行扩散。
, A8 a; i# [" Z　　为了提高靠得住性，有人在LAN之间设置了并行的两个或多个网桥，可是，这种设置装备摆设引起了此外一些问题，因为在拓扑结构中发生了回路，可能激发无限轮回。其解决体例就是下面要讲的生成树(spanningtree)算法。
　　解决膳缦沔所说的无限轮回问题的体例是让网桥彼此通信，并用一棵达到每个LAN的生成树笼盖现实的拓扑结构。使用生成树，可以确保任两个LAN之间只有独一一条路径。一旦网桥商定好生成树，LAN间的所有传送都遵年夜今生成树。因为年夜每个源到每个目的地只有独一的路径，故不成能再有轮回。
: Y: @% n" H, o2 ]' u/ z* m　　为了建造生成树，首先必需选出一个网桥作为生成树的根。实现的体例是每个网桥广播其序列号(该序列号由厂家设置并保证全球独一)，选序列号最小的网桥作为根。接着，按根到每个网桥的最短路径来机关生成树。如不美观某个网桥或LAN故障，则年夜头计较。
　　网桥经由过程BPDU(BridgeProtocolDataUnit)互相通信，在网桥做出设置装备摆设自己的抉择前，每个网桥和每个端口需要下列设置装备摆设数据：
　　网桥：网桥ID(独一的标识)
　　端口：端口ID(独一的标识)
　　端口相对优先权　　各端口的破耗(高带宽=低破耗)
　　设置装备摆设好各个网桥后，网桥将按照设置装备摆设参数自动确定生成树，这一过程有三个阶段：
. O0 o" ^+ P3 H　　1）选择根网桥
4 y7 m' y) P% ^( v, k4 n　　具有最小网桥ID的网桥被选作根网桥。网桥ID应为独一的，但若两个网桥具有不异的最小ID，则MAC地址小的网桥被选作根。
& Z1 Z" s9 ]$ C& R% y# W　　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。经由过程计较各个端口到根网桥的破耗，取最小者作为根端口。
( P0 k+ m# E4 g7 M　　3）选择每个LAN的“指定(designated)网桥”和“指定端口”
　　如不美观只有一个网桥连到某LAN，它必然是该LAN的指定网桥，如不美观多于一个，则到根网桥破耗最小的被选为该LAN的指定网桥。指定端口毗连指定网桥和响应的LAN(如不美观这样的端口多于一个，则低优先权的被选)。
  Y0 j/ h" ~3 y" t　　一个端口必需为下列之一：
　　1）根端口
! P6 v- X6 h( s1 k4 O　　2）某LAN的指定端口
+ E& D$ x6 o. ?　　3）梗阻端口
3 o7 A& r$ F, M( Q+ C　　当一个网桥加电后，它假定自己是根网桥，发送出一个CBPDU(ConfigurationBridgeProtocolDataUnit)，奉告它认为的根网桥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，如不美观该帧纲要端口(上传)达到，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年夜于其所知ID的CBPDU，该信息被丢弃，如不美观该帧年夜指定端口达到，则回送一个帧奉告真实根网桥的较低 ID。
　　当有意地或因为线路故障引起收集年夜头设置装备摆设，上述过程将一再，发生一个新的生成树。
　　2、源路由选择网桥
　　透明网桥的利益是易于安装，只需插进电缆即年夜功乐成。可是年夜另一方面来说，这种网桥并没有最佳地操作带宽，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)身分的相对主要性导致了802委员会内部的割裂。撑持CSMA/CD和令牌总线的人选择了透明网桥，而令牌环的撑持者则偏幸一种称为源路由选择(sourcerouting)的网桥(受到IBM的鼓舞激励)。
　　源路由选择的焦点思惟是假定每个帧的发送者都知道领受者是否在统一LAN上。当发送一帧到此外的LAN时，源机械将目的地址的高位设置成1作为标识表记标帜。此外，它还在帧头加进此帧应走的现实路径。
　　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，寻找发来此帧的阿谁LAN的编号。如不美观发来此帧的阿谁 LAN编号后跟的是本网桥的编号，则将此帧转发到路由表中本死后面的阿谁LAN。如不美观该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Ｅ敉件、硬件、同化。这三种具体实现的价钱和机能各不不异。第一种没有接口硬件开销，但需要速度很快的CPU措置所有到来的帧。最后一种实现需要非凡的VLSI芯片，该芯片分管了网桥的良多工作，是以，网桥可以采用速度较慢的CPU，或者可以毗连更多的LAN。
4 h. W8 g3 Y+ Q; x; m. p. S　　源路由选择的前提是互联网中的每台机械都知道所有其他机械的最佳路径。若何获得这些路由是源路由选择算法的主要部门。获取路由算法的根基思惟是：如不美观不知道目的地地址的位置，源机械就发布一广播帧，询问它在哪里。每个网桥都转发该查找帧(discoveryframe)，这样该帧就可达到互联网中的每一个LAN。当回覆回来时，路过的网桥将它们自己的标识记其实回覆帧中，于是，广播帧的发送者就可以获得切当的路由，并可年夜中拔取最佳路由。
5 D7 T9 Z9 s8 o　　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近似的状况，可是没有这么严重。其扩散是按生成树进行，所以传送的总帧数是收集巨细的线性函数，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。虽然这种体例年夜年夜遏制了帧爆炸，但它给所有的主机增添了事务性承担，而且整个算法必定是欠亨明的。
- P  |* e- O. X% `! I/ l# ?& @　　3、两种网桥的斗劲
% q& h3 V0 ^! s; o$ f　　透明网桥一般用于毗连以太网段，而源路由选择网桥则一般用于毗连令牌环网段。