第十五讲 局域网互连---网桥
第十五讲-局域网互连---网桥
第十五讲 局域网互连
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本讲内容
第四章 局域网 4.6 局域网互连 4.6.1 网桥
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4.6.1 网桥
•访问子层的局域网（例如都是IEEE 802.3） 互连起来而设计的
• 桥适合于不是非常复杂的局域网之间的互连， 它工作在OSI模型中的第二层，用于连接具有 不同物理层的网络
个LAN），每个表项还有一个超时设置(可
以及时学习改变了的地址)
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• 假设桥在端口x上接收到一个MAC帧，有如下规则
1. 查询过滤数据库，决定该目的MAC地址是否列在除 端口x外的其它端口中。
2. 如果目的MAC地址没有找到，把该帧往除了它所到 来的端口外的所有端口发送，即进行扩散。
d. 不同的最大帧长度，这可能是一个最为 严重的问题
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一般情况下
• 网桥应该具有路由功能，每个桥保存了其它 桥的状态信息以及到达每一个网络所经过的 桥的跳段个数和花费。
• 当桥收到一个帧时应该决定是否转发它，如 果转发，转发到哪个局域网中。
• 最简单的、最广泛使用的是固定路由。
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➢ 学习：当帧经过网桥，网桥首先在网桥表 中查找帧的源MAC地址，如果该地址不在网
桥表中，则将有该MAC地址及其所对应的网
桥端口信息加入（逆向学习法）
数据帧要去往的目标MAC地址 MAC A MAC B MAC C
使用的网桥端口 端口3 端口2 端口1
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网桥的工作原理(2)
➢ 扩散：如果在表中找不到目标地址， 则按扩散的办法将该数据发送给与该 网桥连接的除发送该数据的网段外的 所有网段。
网桥的工作原理和特点是什么
网桥的工作原理和特点是什么
网桥是一种连接两个以太网局域网（LAN）的设备，它的工
作原理和特点如下：
1. 工作原理：
- 当一个数据包从一个局域网的一端传输到另一端时，数据
包首先到达网桥。
- 网桥会检查数据包的目标MAC地址，并通过表格决定是
否将数据包传输到另一个局域网中。
- 如果目标MAC地址在同一个局域网中，则网桥不会对数
据包进行转发。
- 如果目标MAC地址在不同的局域网中，则网桥通过将数
据包复制并转发到目标局域网上的所有设备来实现跨网络传输。
2. 特点：
- 网桥是OSI模型中的第二层设备，它在数据链路层上工作。
- 网桥能够隔离冗余数据流，提高网络性能并减少数据包的
冲突。
- 网桥可以通过过滤和隔离网络流量来提高网络安全性。
- 网桥使用MAC地址表来记住连接到每个端口的设备的
MAC地址，从而实现数据包的正确转发。
- 网桥能够自动学习网络拓扑，并动态更新MAC地址表。
- 网桥可以连接不同速率的局域网，并通过速率适配来保持
顺畅的数据传输。
- 网桥可以通过将网络分段来减少广播风暴，并提高网络的
可用性。
总之，网桥通过学习和转发数据包，将不同局域网中的设备连接在一起，提高网络性能和安全性。
它的工作原理是基于MAC地址的转发，能够隔离冗余数据流，适应不同速率的网络，并自动学习和更新网络拓扑。
计算机网络-局域网互联
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交换式局域网—基于硬件交换技术
并发连接； 并发连接； S = N×10Mb/s × 共享式局域网与交换式局域网的比较
结点 结点
局域网交换机 总线
（a）共享介质局域网
（b）交换式局域网
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局域网产品类型与相互之间的关系
以太网 共享介质局域网 令牌总线 令牌环 FDDI 局域网 交换式以太网 ATM局域网仿真 虚拟局域网 交换式局域网 IP over ATM MPOA FDDIⅡ FFOL 快速以太网 千兆以太网
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生成树（结构
主机A 主机B 主机C
网段1 网段1
网桥
网桥
网段2 网段2
主机D
主机E
主机F
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网络拓扑与对应的生成树
每个网桥广播其序号 序号最小的作为根 从根按最短路径构造生成树
（a）带环图
（b）对应的生成树
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3.源路选网桥的主要特点 源路选网桥的主要特点
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用交换机端口号定义虚拟局域网成员
局域网交换机 端口
1 2 3 4 5 6 7 8
VLAN 1
VLAN 2
(a)
局域网交换机1 局域网交换机1 端口
1 2 3 4 5 6 7 8
局域网互连
局域网互连局域网互连是计算机网络技术中的一个重要组成部分，它指的是将多个局域网（LAN）通过一定的技术手段连接起来，形成一个更大的网络系统。
这种互连不仅能够实现局域网之间的资源共享，还能提高网络的整体性能和可靠性。
以下是局域网互连的详细内容：1. 互连设备局域网互连通常需要使用一些特定的网络设备，如路由器、网桥、交换机等。
这些设备能够处理不同网络之间的数据传输，确保信息能够正确地从一个局域网传输到另一个局域网。
2. 互连协议为了实现局域网之间的有效通信，需要遵循一定的网络协议。
常见的局域网互连协议包括TCP/IP、IPX/SPX等。
这些协议定义了数据包的格式、传输方式以及错误处理机制，确保数据能够在网络中正确地传输。
3. 互连方式局域网互连可以采用多种方式，包括点对点互连、星型互连、环形互连等。
点对点互连是指两个局域网直接通过一条通信线路连接；星型互连则是通过一个中心节点将多个局域网连接起来；环形互连则是局域网通过环形拓扑结构连接，每个局域网都与相邻的两个局域网相连。
4. 互连策略在进行局域网互连时，需要考虑多种因素，如网络的规模、性能需求、成本等。
根据这些因素，可以选择合适的互连策略，如使用高性能的路由器进行互连，或者采用负载均衡技术来优化网络性能。
5. 安全性考虑局域网互连后，网络安全性成为一个重要的问题。
需要采取一定的安全措施，如设置访问控制列表（ACL）、使用虚拟专用网络（VPN）等，以防止未授权的访问和数据泄露。
6. 互连的维护和管理局域网互连后，网络的维护和管理变得更加复杂。
需要定期检查网络设备的状态，监控网络流量，以及更新网络配置，确保网络的稳定运行。
通过局域网互连，可以有效地扩展网络的覆盖范围，提高网络的灵活性和可扩展性，满足日益增长的网络需求。
局域网组建方法使用网桥实现网络连接
局域网组建方法使用网桥实现网络连接随着科技的不断发展，网络已经成为我们日常工作和生活不可或缺的一部分。
在办公环境中，为了方便员工之间的沟通和文件的共享，局域网的组建成为必要措施之一。
在本文中，我们将介绍一种使用网桥实现局域网连接的方法。
一、什么是局域网？局域网（Local Area Network，LAN）是指在较小的范围内，如办公室、学校或公司内部等建立相互连接的计算机网络。
它可以实现多台计算机之间的通信和文件共享，提高工作效率和信息传输速度。
二、网桥的作用和原理网桥（Bridge）是一种用于连接两个以太网（Ethernet）的设备，它能够将两个局域网连接起来，实现数据的传输和通信。
网桥通过MAC地址进行数据包的转发，使得不同局域网内的计算机可以互相通信。
三、局域网组建方法1. 准备工作在组建局域网之前，需要确保每台计算机都具备以太网连接功能，并且有可用的网桥设备。
此外，还需要提前规划好每个计算机的IP地址和子网掩码。
2. 连接网桥将每台计算机通过以太网线连接到网桥上，确保网桥的接口与计算机的网口相匹配，并确认物理连接无误。
3. 配置IP地址和子网掩码在每台计算机上配置相应的IP地址和子网掩码。
确保每台计算机的IP地址在同一个子网内，以便实现相互通信。
4. 配置网桥在网桥设备上进行配置，设置每个接口对应的局域网信息。
确保每个接口与相应的计算机对应，并设置合适的MAC地址。
5. 测试连接在所有配置完成后，进行局域网连接的测试。
检查所有计算机是否能够相互通信和文件共享，以确保局域网的正常运行。
四、常见问题及解决方法1. IP地址冲突在配置IP地址时，可能会出现IP地址冲突的情况。
解决方法是在同一局域网内保持IP地址的唯一性，可以通过更改IP地址或者调整子网掩码来解决。
2. 网桥配置错误在配置网桥时，可能会出现配置错误的情况，导致局域网无法正常连接。
解决方法是仔细检查每个接口对应的计算机和MAC地址是否正确，并参考网桥设备的手册进行配置。
局域网的互连
局域网的互连随着信息技术的不断发展，计算机网络日趋普及和方便，是现代办公生产最不可缺少的手段之一。
局域网是一种组织在办公场所、学习机构、研究单位、住宅区等有限范围内的计算机网络，它能够快速、可靠地交换信息，提高工作效率和生活质量。
下面将围绕局域网的互连这一话题展开讨论。
局域网的互连，指的是多个局域网之间进行数据传输和信息共享的过程。
在实际应用中，不同的局域网往往需要相互交流，增强信息传递的及时性、准确性和完整性。
局域网的互连可以使用三种方式：路由器、网桥和交换机。
路由器是一种负责转发数据包的网络设备，它可以将来自多个局域网的数据包进行智能的转发，使其最终传递到目的地。
利用路由器对局域网的互连，可以架设广域网，在本地局域网范围外进行远程访问和文件共享。
路由器还可以实现常用的网络功能，如网络地址转换、端口映射、流量控制等，为网络安全和流畅提供保障。
网桥是一种连接两个或多个不同局域网的设备，它能够将多个局域网连接在一起，形成新的逻辑网络。
网桥将不同局域网中的数据包进行缓存和交换，使其流动更加快速和稳定。
网桥优化了网络结构，避免了冗余和混乱的数据流，更好地支持了大规模和高速的数据传输。
交换机是一种分组转发数据包的设备，它能够在多个端口之间进行快速的通信和交换。
交换机利用高速总线将数据包转发到目标端口，可以根据不同的流量进行优化调整，确保网络性能的稳定和高效。
交换机还支持多种网络协议、广播和组播机制，为多用户、多设备共享数据提供了便利。
局域网的互连，可以实现多种场景下的数据共享和资源整合。
例如，不同的学校局域网可以联合起来，开展在线教学和集中考试，共享课程资料和试卷题库。
不同公司的局域网可以实现跨部门合作管理和业务流程，共享人员和物资资源，提高运营效率和利润率。
居住区内的局域网可以实现安全和舒适的物联生活，例如安防监控、智能家居控制、社区服务等。
这些应用场景都离不开局域网的互连，它为人们的生活和工作带来了很多便捷和惊喜。
计算机网络技术网络互连设备继器,网桥
网络互连地设备-继器,网桥网络互连目录CONTENTS 1,物理层互连设备-继器2,数据链路层互连设备-网桥物理层互连如图6-3所示,主要解决地问题是在不同地电缆段间复制位信号。
互连地主要设备是继器。
继器工作在OSI/RM第一层即物理层。
物理层互连标准为EIA,CCITT（现称为ITU）及IEEE制定。
（2）.继器地功能继器常用于两个网络节点之间物理信号地双向转发工作,连接两个（或多个）网段,对信号起继放大作用,补偿信号衰减,支持远距离地通信。
（2）.继器连接地介质一般情况下,继器地两端连接地是相同地媒体,但有地继器也可以完成不同媒体地转接工作。
2,数据链路层互连设备-网桥数据链路层地互连如图6-4所示,主要解决地问题是在不同地网络间存储与转发数据帧。
互连地主要设备是网桥。
2,数据链路层互连设备-网桥（1）.网桥地标准网桥工作在OSI模型地第二层,即数据链路层。
网桥地标准由IEEE802工程地各个子委员会开发。
（2）.网桥地功能网桥地功能是完成数据帧（Frame）地转发,主要目地是在连接地网络间提供透明地通信。
网桥还能起到隔离作用。
2,数据链路层互连设备-网桥当使用网桥连接如图6-5所示地两段LAN时,若节点A有数据帧要发送给节点B,网桥就检查目地地址为节点B地地址,而节点A与节点B都在LAN1上,网桥不将帧转发到LAN2,而是将其滤除。
网桥地特点见表6-1。
（4）.网桥地种类所有网桥都是在数据链路层提供连接服务,网桥地分类方法有多种,见表6-2。
谢谢观看！。
局域网互联
应用多种交换机实现局域网组网
主主主
主主主主主
主主主主主主
主主主主
主主主主主主 10/100Mb/s
10Mb/s
主主主主主 主主主
1Gb/s
100Mb/s 主主主主主主
10Mb/s
主主主
因因因
主 4-26 主 主 主 主 主 主 主 主 主 主 主 主 主 主 主 主
仅在有网桥发生故障时才启用冗余链路，而平时仅使用没有环路的拓扑结构转发帧。 问题归结为求网络拓扑图（网桥为边，局域网为顶点）的一棵生成树。
局域网与网桥构成环路
LAN1
B1 LAN2
F
B2
B3
LAN3 主 4-24 主 主 主 主 主 主 主
生成树的构造
IEEE 802.1D标准化了构造生成树的分布式算法：
若找到该地址，将对应表项的生存期设为最大值。 若没有找到该地址，将源地址与输入端口添加到转发表中，设置表 项的生存期为最大值。
网桥定期扫描转发表，递减每个表项的生存期值，并将那 些生存期值减为0的表项删去。
1.2 生成树算法
以上由网桥和局域网形成的互连网络中不存在环，透明桥工作得很好；但每个 网桥都是一个单故障点，系统可靠性不高。 提高系统可靠性的方法是提供冗余的网桥，但这样在网络中又形成了环。 解决思路：
首先选举具有最小序列号的网桥作为生成树的根。 每个网桥计算到根的最短距离，构造出一棵覆盖所有顶点的最短路径树， 路径的长度用节点距离根的跳数测量。
生成树构造完成后，只有位于生成树中的网桥能够在属于生成树的 边上转发帧。 生成树算法一直在每个网桥上运行，当树中的某个网桥或局域网出 现故障时，重新计算生成树。
1.1 透明桥
工作原理：
局域网的互连
局域网的互连在当今数字化的时代，网络已经成为我们生活和工作中不可或缺的一部分。
而在众多的网络类型中，局域网（Local Area Network，简称LAN）在企业、学校、家庭等场景中发挥着重要作用。
当我们需要扩展网络覆盖范围、共享更多资源或者实现不同局域网之间的通信时，就涉及到局域网的互连。
什么是局域网的互连呢？简单来说，就是将两个或多个原本独立的局域网连接起来，使它们能够相互通信和共享资源。
这就好比原本各自为政的小部落，通过建立联系，形成了一个更大的社区，大家可以更方便地交流和合作。
局域网互连的方式多种多样，常见的有通过网桥、路由器、交换机等网络设备来实现。
网桥是一种在数据链路层工作的设备，它能够根据 MAC 地址对网络进行分段，从而减少网络中的冲突和广播流量。
比如说，在一个大型的办公区域中，不同的部门可以通过网桥划分成不同的网段，提高网络的性能。
路由器则工作在网络层，它根据 IP 地址来转发数据包，能够实现不同网络之间的互连。
想象一下，一家拥有多个分支机构的公司，每个分支机构都有自己的局域网，通过路由器就可以将这些局域网连接起来，形成一个统一的企业网络，让员工们可以在不同的地点访问公司的内部资源。
交换机是一种多端口的网桥，它能够提供更高的带宽和更快的转发速度。
在一个需要大量数据传输的环境中，如数据中心，交换机可以有效地连接多个服务器和存储设备，实现高效的数据交换。
在进行局域网互连时，我们还需要考虑网络拓扑结构。
常见的拓扑结构有总线型、星型、环型和树型等。
总线型拓扑结构就像是一条公共的道路，所有的设备都连接在这条道路上；星型拓扑结构则是以一个中心节点为核心，其他设备都连接到这个中心节点上；环型拓扑结构是设备首尾相连形成一个环；树型拓扑结构则像是一棵倒立的树，有一个根节点和多个分支节点。
不同的拓扑结构有各自的优缺点，我们需要根据实际需求来选择合适的拓扑结构。
除了硬件设备和拓扑结构，网络协议也是局域网互连中至关重要的因素。
局域网与网络互连
广域网通常使用高速光纤作为传输介质 数据传输距离远，往往要经过多个广域网设备转发，延时较长，传输速率一般低于局域网（但随着光线技术的应用，广域网也具有很高的数据率和误码率） 广域网管理、维护困难
网络互联
计算机网络互联概述 网络互连是指将分布在不同地理位置的网络、设备相连接，以构成更大规模的互连网络系统，实现互连网络中的资源共享。 互连的网络与设备可以是同种类型的网络、不同类型的网络，以及运行不同网络协议的设备与系统。
第二章
局域网及网络互连
局域网 广域网概述 网络互联
局域网
局域网概述 局域网的定义 狭义局域网： 一个广播体系所波及范围内的网络。这是最小定义的局域网 广义局域网： 通信线路属于网络所有者的范围内的网络，这是最大定义的局域网
局域网——局域网概述
局域网的特点 局域网覆盖的地理范围比较小，分布距离短，一般距离≤25km 较高的数据传输率，10Mbps～1000Mbps；传输延时小 出错率低 多种传输介质，细缆、粗缆、光纤、双绞线、无线电波、微波等 多采用总线、星型、环型、树型拓扑结构 一般为一个单位所拥有
局域网——无限局域网
无线发射与 接收的天线
高速主干局域网
单元
移动结点
移动结点
典型的无线局域网结构备
交换设备
交换设备
交换设备
交换设备
LAN
LAN
路由器
路由器
路由器
广域网概述
广域网（WAN, Wide Area Network）是一种覆盖地域较广的网络，它通过若干个结点交换机和连接这些结点的物理链路将分布在异地的多个局域网或主机连接起来，形成一个范围广泛的远程网络。它通常覆盖一个国家甚至全球，从而可以使人们最大范围地传送信息和共享资源。广域网的重要组成部分是通信子网。
什么是网桥网桥怎么用
什么是网桥网桥怎么用网桥是早期的两端口二层网络设备，用来连接不同网段。
那么你对网桥了解多少呢?以下是由店铺整理关于什么是网桥的内容，希望大家喜欢!网桥的介绍网桥的两个端口分别有一条独立的交换信道，不是共享一条背板总线，可隔离冲突域。
网桥比集线器(Hub)性能更好，集线器上各端口都是共享同一条背板总线的。
后来，网桥被具有更多端口、同时也可隔离冲突域的交换机(Switch)所取代。
网桥(Bridge)像一个聪明的中继器。
中继器从一个网络电缆里接收信号，放大它们，将其送入下一个电缆。
相比较而言，网桥对从关卡上传下来的信息更敏锐一些。
网桥是一种对帧进行转发的技术，根据MAC分区块，可隔离碰撞。
网桥将网络的多个网段在数据链路层连接起来。
网桥也叫桥接器，是连接两个局域网的一种存储/转发设备，它能将一个大的LAN分割为多个网段，或将两个以上的LAN互联为一个逻辑LAN，使LAN上的所有用户都可访问服务器。
扩展局域网最常见的方法是使用网桥。
最简单的网桥有两个端口，复杂些的网桥可以有更多的端口。
网桥的每个端口与一个网段相连。
网桥连接操作方法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。
网络互连,集线器,网桥,交换机,路由器,网关
体系结构、协议集、网络操作系统、局域网1、常见的体系结构：IBM的系统网络系统结构(SNA)DEC的数字网络体系结构(DNA)ISO的开放系统互联参考模型OSI/RMTCP/IP协议体系IPX/SPX协议体系2、协议集TCP/IP协议、IPX/SPX协议、NetBEUI协议等。
3、网络操作系统NOVELL公司的netwareMicroSoft公司的Windows NT ServerIBM公司的LAN Server开源系统Linux，UNIX等4、常见局域网以太网、NOVELL、ATM网、FDDI网、令牌环网5、网段：一般认为所有IP地址是同一网络号的称为同一网段。
联系：1、层和协议的集合就是网络体系结构，所以不同的网络体系结构使用了不同的协议集合2、任意一种操作系统可以支持多种协议集合，即支持多种体系结构。
例如在Windows NT 中可以安装TCP/IP协议集、IPX/SPX协议集、NetBEUI协议。
3、任意一种局域网可以由不同的协议集支持并实现。
例如在TCP/IP协议集合、IPX/SPX 协议集合中都加入了对以太网的支持，即对IEEE 802.3标准的支持；由于第二点我们又可以认为任意一种局域网可以使用不同的网络操作系统。
网络互连1. 网络互连的概念：•网络互连是指利用相应的技术和设备将多个网络或设备连接起来，以达到更大范围的数据传输和资源共享目的。
•互连的网络可以是同类型网络，也可是不同类型网络，或是运行不同协议的设备和系统。
•网络互连有两方面的内容：一是将多个独立的、小范围的网络连接起来构成一个较大范围的网络；二是将一个节点多、负载重的大网络分解成若干个小网络，再利用互连技术把这些小网络连接起来。
2. 网络互连功能：•基本功能：是指网络互连所必需的功能，如寻址和路由选择等；•扩展功能：是指各种互连网提供不同服务时所需的功能，如协议转换、分组长度控制、排序和差错检测等。
3 . 网络互连目的进行网络互连的主要目的有以下三个：•扩大网络用户之间资源共享和信息传输的范围•提高网络的使用效率和网络管理能力•使不同网络中的节点互连互通4 . 网络互连、互通与互操作•互连 (Interconnection)：是指在两个网络之间至少存在一条物理连接线路，它为两个网络之间的逻辑连接提供物理基础。
2019【大学课件】本科网络课程讲义：网桥(ppt,32页).ppt
交换机（switch）源自于多端口网桥 （bridge），采用存储-转发方式在各端口之间 进行数据帧的交换 交换机检测每个到达数据的帧头 根据数据帧的目的地址查找输出端口 如果地址查找表中没有该表项，交换机就向所 有端口（除接收端口）转发 地址查找表是通过帧的源地址与到达端口的对 应关系建立的
Ethernet repeat hubs
源路由选择网桥 （source routing bridge）
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中。 当发送一帧到另外的LAN时，发送端将帧头中的目的地 址的高位置1。另外还在此头中加入路径。
如从A到B指定路径为R1，BX，R2
Destination B
每个LAN和网桥都有自己的编号 源端获取路径的方法是 Ring 2
SWITCH #1 SWITCH #2
Screen Monitor II
Screen Monitor II
Screen Monitor II
Screen Monitor II
VLAN A
Screen Monitor II
Screen Monitor II
Screen Monitor II
Screen Monitor II
Screen Monitor II
VLAN B
VLAN的定义方法
(1）基于端口的VLAN
易操作、直观,是最通用的方法；缺点：计算机换端 口时需重新配置 基于用户的VLAN；缺点：需要人工配置 复杂 动态VLAN
(2）基于MAC地址的VLAN
(3)基于第三层的VLAN
(4)基于IP组播（multicast）的VLAN
计算机三级《网络技术》知识：局域网互联与网桥的工作原理
计算机三级《网络技术》知识：局域网互联与网桥的工作原理2015计算机三级《网络技术》知识：局域网互联与网桥的工作原理物理层互连用中继器，数据链路层互连用网桥，网络层互连用路由器，高层互连用网关。
1、网桥的工作原理(透明网桥与源路由网桥)当多个局域网互联时需要数据链路层的设备--------网桥。
作用是：数据接收、地址过滤与数据转发的作用。
网桥的特点：A.互联两个采用不同链路层协议、传输介质与传输速率的网络B.接收、存储、地址过滤与转发的方式实现互联网络的通信C.需要在链路层以上采用相同协议D.分隔两个网络之间的广播通信，有利于改善网络的性能与安全性常见的情况下是网桥连接两个局域网。
A.网桥不更改接收帧的内容与格式，要求在MAC子层以上使用相同协议。
B.网桥连接的两个局域网的数据链路层和物理层的协议可不相同C.衡量网桥性能指标是每秒钟接收与转发的帧数D.网桥必须具有寻址能力和路由选择能力2、网桥的路由选择策略网桥通过路由表来实现不同网段之间的帧转发。
网桥的中工作是构建和维护路由表。
路由表是用于记录不同结点的物理地址与网桥转发端口的关系。
按路由表建立方法分为两类：透明网桥与源路由网桥。
透明网桥：透明网桥的路由表记录3个信息：站地址、端口与时间。
路由表建立过程：网桥初始连入局域网时，路由表为空;当透明网桥收到一个帧时，它将记录源MAC地址、帧进入网桥的端口号和时间，然后将帧向所有其它端口转发，网桥在转发的过程中，逐渐建立路由表。
源路由网桥：源路由网桥由发送帧的源结点负责路由选择。
路由表过程：为发现合适的路由，源结点以广播方式向目的'结点发送一个用于探测的发现帧，发现帧在通过网桥连接的各个局域网中沿着所有可能的路由传送。
传送过程中每个发现帧记录路由，到达目的地后，沿着各自的路由返回源结点。
源结点从所有路由中选择一个最佳路由。
3、网桥与广播风暴广播风暴：当网桥的端口—结点地址表中没有结点地址信息时，网桥无法决定从哪个端口转发数据，简单方法是广播传输，但“盲目”广播使无用的通信量剧增，造成“广播风暴”。
局域网端口及网桥
局域网端口及网桥局域网是指在一个相对较小的地理范围内，由多个计算机互相连接而成的计算机网络。
而局域网的连接方式主要是通过使用端口和网桥来实现的。
本文将详细介绍局域网端口及网桥的作用和原理。
一、局域网端口的作用在局域网中，计算机之间的连接通过端口来进行。
端口是指计算机或网络设备上用于连接其他设备的接口。
每个计算机或设备都有自己的端口号，通过端口号可以实现计算机之间的通信和数据传输。
局域网中的每个计算机都有一个唯一的IP地址和相应的端口号，这样就可以实现数据的准确发送和接收。
局域网端口的作用还体现在网络安全方面。
通过端口号的设置，可以限制外部访问或从特定的端口进行访问。
这样就可以保护局域网中的计算机和数据的安全。
二、局域网网桥的作用和原理局域网中的网桥是用于连接不同的网络段的设备。
它可以将来自一个网络段的数据包转发到另一个网络段，起到连接不同网络的作用。
网桥能够根据MAC地址进行过滤和转发数据包，提高网络传输效率。
网桥的工作原理是通过学习和转发。
当一个数据包到达网桥时，网桥会学习源MAC地址和对应接口的映射关系。
之后，当网桥再次接收到数据包时，会根据目标MAC地址查找对应的映射关系，然后将数据包转发到相应的接口上，实现不同网络段之间的数据传输。
这样，即使不同的网络段在物理上隔离，也可以通过网桥进行连接和通信。
三、局域网端口与网桥的关系局域网中的端口和网桥是紧密相关的。
网桥可以有多个端口，每个端口连接着不同的网络段。
当数据包到达网桥时，网桥会根据端口号进行转发，将数据包发送到相应的网络段。
网桥起到连接不同网络段的作用，而端口则负责连接计算机和其他设备。
通过端口和网桥的组合使用，可以建立一个功能完善的局域网。
端口实现了计算机之间的通信和数据传输，而网桥则实现了不同网络段之间的连接和数据转发。
这样，局域网内的计算机和设备可以实现高效的通信和数据共享。
总结：局域网端口及网桥在局域网中起到了关键的作用。
端口实现了计算机之间的通信和数据传输，而网桥实现了不同网络段之间的连接和数据转发。
15网络层概述
无连接与内部虚电路
外部用户看不到任何连接。网络为传递包在 两站点间建立一条逻辑连接，并将该连接保 留一段时间以便满足预期的未来需要。
ATM之上的IP、UDP
B
2
1
2 2
2
1
3 3 6 6 5 5 C
A
1 1
3
3
4 4
一. 网络层概述
7. 外部操作与内部结构 外部操作与内部结构的组合
H 0 H C C 0 F F 2 0 D D
H 4 3 E E 包中虚电路号的变 化： H→A A→E E→C A A 1 B B
路径: AECDFB 虚电路: 4, 3, 1, 2, 0, 0, 0
C→D
D→F
F→B
B→H
一. 网络层概述
7. 外部操作与内部结构 外部操作(子网提供的服务)
面向连接服务 站点执行一个到另一个站点的呼叫请求； 提交给网络的所有包都标识为属于某个特定的逻辑 连接并顺序编号； 无连接服务 网络不仅独立处理包，且不按序或可靠地传送包。
5. 通信子网的内部结构 数据报
发送数据 接收数据
NL DL PH
NL DL PH
一. 网络层概述
5. 通信子网的内部结构
4. 呼叫建立 5.发送数据 3.接受呼叫 6.接收数据
1.发出呼叫
2.入境呼叫
NL DL PH
NL DL PH
虚电路
一. 网络层概述
5. 通信子网的内部结构 数据报与虚电路的比较
通道网关——网络层协议网关
完成不同网络层协议之间的转换，如IPv4包经过IPv6广域网络进行 传输时的协议转换。
工作在OSI/RM第三层
局域网与网桥
局域⽹与⽹桥局域⽹局域⽹（Local Area Network，LAN）是指在某⼀区域内由多台计算机互联成的计算机组。
⼀般是⽅圆⼏千⽶以内。
局域⽹可以实现⽂件管理、共享、、内的⽇程安排、电⼦邮件和传真通信服务等功能。
局域⽹是封闭型的，可以由办公室内的两台计算机组成，也可以由⼀个公司内的上千台计算机组成。
局域⽹（Local Area Network，）是在⼀个局部的地理范围内（如⼀个学校、⼯⼚和机关内），⼀般是⽅圆⼏千⽶以内，将各种计算机，外部设备和数据库等互相联接起来组成的计算机通信⽹。
它可以通过数据通信⽹或专⽤数据电路，与远⽅的局域⽹、数据库或处理中⼼相连接，构成⼀个较⼤范围的信息处理系统。
局域⽹可以实现、应⽤软件共享、共享、共享、内的⽇程安排、和通信服务等功能。
局域⽹严格意义上是封闭型的。
它可以由内⼏台甚⾄上千上万台组成。
决定局域⽹的技术要素为：，传输与介质访问控制⽅法。
局域⽹由⽹络硬件（包括、、⽹络打印机、、⽹络互联设备等）和⽹络传输介质，以及⽹络软件所组成。
定义为了完整地给出LAN的定义，必须使⽤两种⽅式：⼀种是功能性定义，另⼀种是技术性定义。
前⼀种将LAN定义为⼀组台式计算机和其他设备，在上彼此相隔不远，以允许⽤户相互通信和共享诸如打印机和存储设备之类的计算资源的⽅式互连在⼀起的系统。
这种定义适⽤于办公环境下的LAN、⼯⼚和研究机构中使⽤的LAN。
局域⽹⼀般为⼀个部门或单位所有，建⽹、维护以及扩展等较容易，系统灵活性⾼。
其主要特点是：1. 覆盖的地理范围较⼩，只在⼀个相对独⽴的局部范围内联，如⼀座或集中的建筑群内。
2. 使⽤专门铺设的传输介质进⾏联⽹，数据传输速率⾼（10Mb/s～10Gb/s）3. 通信延迟时间短，可靠性较⾼4. 局域⽹可以⽀持多种传输拓扑结构局域⽹通常是分布在⼀个有限地理范围内的，⼀般所涉及的地理范围只有⼏。
局域⽹专⽤性⾮常强，具有⽐较稳定和规范的。
常见的局域⽹拓朴结构如下星形星型结构这种结构的⽹络是各以星形⽅式连接起来的，⽹中的每⼀个节点设备都以中防节为中⼼，通过连接线与中⼼节点相连，如果⼀个⼯作站需要传输数据，它⾸先必须通过中⼼节点。
网络的互联-网络互联设备
网络的互联-网络互联设备：网桥（Bridge）也称桥接器，是一种在数据链路层将两个网络互联的设备。
用它可以完成具有相同或相似体系结构网络系统的连接。
1.网桥（Bridge）·网桥的功能网桥工作在数据链路层，如下图所示。
它将两个局域网（LAN）连起来，根据MAC地址（物理地址）来转发帧。
网桥接收一个完整的数据帧，并将它传输到数据链路层检验校验和，然后再下传到物理层，转发到另一个不同的网络。
网桥可以有效地联接两个LAN，对数据帧进行过滤和存储转发，通过对数据帧筛选实现网络分段。
当一个数据帧通过网桥时，网桥检查数据帧的源物理地址和目的物理地址，如果这两个地址属于不同的网段，则网桥将该数据帧转发到目的物理地址指示的网段，否则不转发。
这样，两个局域网网段通过网桥连接后，就像一个局域网一样。
网中任何一台计算机均可发送帧到任何其他连在这两个网段中的计算机。
由于每个网段都支持标准的网络连接并使用标准的帧格式，计算机并不知道它们是连接在一个局域网中还是连接在一个桥接局域网中。
图网络互连设备与OSI/RM的对应关系网桥与主机一样总是收发完整的帧，所以网桥能隔离一些故障。
当一个含有差错的帧通过网桥时，网桥会检测到它不正确，就简单地丢弃掉该帧。
网桥不会把一个网段上的冲突信号传输到另一个网段。
因此，网桥会把故障隔离在一个网段中而不会影响到另一个网段。
所以网桥能起到隔离网段的作用，对共享式网络而言，网络的隔离意味着缩小了冲突域，提高了网络带宽。
下图中有两个网桥，它连接3个网段。
它将原来一个大的冲突域分成了3个冲突域，同一时刻3个网段中可各有一个节点同时发送数据帧。
图网桥互联网段网桥进行数据帧的过滤和存储转发。
处理方式如下：表网桥处理方式数据帧发送方向网桥处理方式A1→X1网桥1可通过检查数据帧中的源地址和目的地址来确认A1和X1属于同一个网段，网桥1就不转发该数据帧，而是将其过滤掉。
A1→A3因为A1和A3属于不同的网段，所以，网桥1先存储转发该数据帧到网桥2，之后再通过网桥2转发到网段3。
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• 如果收到一个BPDU，还要比较BPDU中的路径花 费和桥以前了解到的到同一个根桥的根路径花费， 如果新的BPDU具有更小路径花费，则说明自身 不是该端口直接连接的LAN的选取桥，如果路径 花费相同，则比较BPDU中的桥BID和自身的桥 BID，BID更小的桥将作为选取桥。 桥识别码(BID) = 桥优先级 + 桥MAC地 • 在任一LAN中，宣称最靠近根的桥（具有最少的 到根桥的路径花费的桥）成为选取桥。 • 知道了选取桥，也就知道选取端口，如果选取桥 有多个端口连接到该LAN，则把具有更小端口号 的端口作为选取端口。（根桥本身也是选取桥）
• 为什么不是简单的采用一个大的LAN呢？ 由于运行环境的不同，一个组织有多个局域 网可能有以下几种原因： 无序性 可靠性 性能 站点数 地理考虑 安全
网桥的设计必须考虑如下四个问题： a. 不同的帧格式 b. 不同的数据速率 c. 不同的超时时间 d. 不同的最大帧长度，这可能是一个最为 严重的问题
网桥的工作原理(2)
学习：当帧经过网桥，网桥首先在网桥表 中查找帧的源MAC地址，如果该地址不在网 桥表中，则将有该MAC地址及其所对应的网 桥端口信息加入（逆向学习法）
数据帧要去往的目标MAC地址
MAC A MAC B MAC C
使用的网桥端口
端口3 端口2 端口1
网桥的工作原理(2)
扩散：如果在表中找不到目标地址， 则按扩散的办法将该数据发送给与该 网桥连接的除发送该数据的网段外的 所有网段。
BID ----桥识别码
路径代价
连接速率 代价(修订的 IEEE 规范) 代价(旧IEEE 规范) ---------------------------------------------------------------------------------------------------10 Gbps 2 1 1 Gbps 4 1 100 Mbps 19 10 10 Mbps 100 100
• 过滤：现在站点C向A发送数据，由于A、C 和网桥连接到同一个集线器上，网桥也会收 到该帧，察看源地址C，记录C在端口1，加 入表项<C,1>，同时目的地址A在过滤数据 库中并且所在的端口正是收到该帧的端口， 因此不进行转发。 • 老化：过滤数据库表项的TTL每秒都增加， 超过某个值则从数据库中清除，一般缺省的 TTL设置为300秒。老化主要是考虑到网桥 的内存有限、节点移动的情况。
服务器/主机 X
路由器 Y 网段 1 广播
交换机 A
交换机 B 网段 2
主机 X 发送一广播信息
广播风暴
服务器/主机 X
路由器 Y 网段 1 广播 交换机 A 交换机 B 网段 2
主机 X 发送一广播信息
广播风暴
服务器/主机 X
路由器 Y 网段 1
交换机 A
广播
交换机 B 网段 2
交换机不停地发出广播信息
路由器 Y 网段 1端源自 0 交换机 A 端口1端口0 交换机 B 端口1 网段 2
• 到路由器Y的数据帧在交换机A和B上会泛洪处理 • 交换机A和B都错误学习到主机X的MAC地址对应端口 1
多重回路问题
广播 服务器/主机
回路 回路
回路
工作站
更复杂的拓扑结构可能导致多重回路 在第2层没有能够防止这种回路的机制
非根桥
端口状态
100baseT
端口 0 端口0
根桥
Root bridge 端口1
端口1
10baseT
1. 每个非根桥有且仅有一个根端口forwarding（转发） ，根 端口到达根桥所花代价＋优先级＋MAC地址＋Port#最小 （从左到右依次比较） 2. 根端口和选取端口一般处于forwarding（转发）状态 3. 非选取端口一般是blocked（阻塞）状态
生成树运作
• 每个网络只能有一个根桥，根桥具有最低的桥ID，根桥上的 所有端口都是选取端口，不是根桥的称为非根桥 • 每段（LAN）中都一个网桥被选为选取桥，具有最少到根桥 路径花费的网桥，对于所有根桥连接的LAN而言，根桥就是 选取桥 • 每个非根桥只能有一个根端口，根端口到达根桥所花代价最 低 • 每段（LAN）只能有一个选取端口，选取端口到达根桥所花 代价最低，对于根桥上的端口而言，它们都是选取端口 100baseT
• 以混杂方式工作（接收连接到该网桥的局 域网上传送的所有帧）。 • 每个桥维护了一个基于MAC地址的过滤数 据库，网桥根据这个数据库，把收到的帧 往相应的局域网（端口）进行转发。 • 在过滤数据库中，列出了每个可能的目的 地（目的MAC地址），以及它属于哪一条 输出线路（一个端口号，即表示转发给哪 个LAN），每个表项还有一个超时设置(可 以及时学习改变了的地址)
网段 2
MAC地址表不稳定
服务器/主机 X
路由器 Y 网段 1
端口 0 交换机 A 端口1
端口0 交换机 B 端口1 网段 2
• 主机X发送一单点帧给路由器Y • 路由器Y的MAC地址还没有被交换机A和B学习到 • 交换机A和B都学习到主机X的MAC地址对应端口0
MAC地址表不稳定
服务器/主机 X
网桥的功能
网桥是一种数据帧存储转发设备，它通 过缓存、过滤、学习、转发和扩散等功能 来完成操作。
网桥的工作原理(1)
缓存：网桥首先会对收到的数据帧进行缓存 并处理 过滤：判断入帧的目标节点是否位于发送这 个帧的网段中(同一端口中) ，如果是，网桥就 不把帧转发到网桥的其他端口
转发：如果帧的目标节点位于另一个网络， 网桥就将帧发往正确的网段 (向另一端口转发)
先定义几个概念： • 路径花费 • 根端口 • 根路径花费 • 选取桥、选取端口 • 桥协议数据单元（BPDU） P176
• 为了构建一个生成树，首先决定根桥和选取 桥然后决定所有其它非根桥的根端口，最后 决定每个LAN的选取端口。 • 开始所有桥都认为自己是根桥。每个桥都会 在它连接的每个LAN上广播一个BPDU来宣 告这个信息。其他桥收到该BPDU后，比较 根桥ID的大小，如果新的根桥更小，则更 新根桥BID；否则发送一BPDU给新启动的 桥，新的桥将更新根桥。
解决办法
问题一：路由机制 采用什么？ 问题二：冗余拓扑却带来了广播风暴、 重复帧、MAC地址表不稳定的问题 如何解决？ 都采用 生成树算法 的技术来解决
回路的解决办法: 生成树协议(STP)
x
阻塞
将某些端口置于阻塞状态就能防止冗余结构的网络拓扑 中产生回路
生成树算法
• 生成树算法利用了一个基本的来自于图 论的结论：对于那些由许多节点以及连 接节点的边组成的连通图，存在一个生 成树，它保证了图的连通性，同时又没 有一个闭合环。 • 算法必须是动态的。也就是说，当拓扑 结构改变时，桥应该能够发现它的改变， 并且检测回路，通过关闭某些网桥的端 口来自动生成一个新的生成树
端口1
端口1
100baseT 请指出: • 根桥 • 根端口、选取端口和非选取端口? • 选取端口和非选取分别是转发还是阻塞状态? 首先，确定 根桥 和 非根桥
生成树
初步概述 后页再各个描述
网桥的作用：“过滤、转发” 当网桥收到一个MAC帧时： ① 检查该帧的源地址和目的地址，如果目的 站点和源站点是在同一网络之上(同一端口) 则不对其进行转发—— “过滤” ② 否则根据它所保持的路由表选择正确的网 络来进行——“转发”。 • 网桥可能具有“学习”功能，应该能够动 态地了解别的局域网或网桥的状态，帮助 其进行自我配置工作。
根 选取桥 桥
• 每个网络只能有一个根桥，根桥具有最低的桥ID，根桥上的 所有端口都是选取端口，不是根桥的称为非根桥 • 每段（LAN）中仅一个网桥被选为选取桥，具有最少到根桥 路径花费的网桥，对于所有根桥连接的LAN而言，根桥就是 选取桥 • 每个非根桥只能有一个根端口，根端口到达根桥所花代价最 低 • 每段（LAN）只能有一个选取端口，选取端口到达根桥所花 代价最低，对于根桥上的端口而言，它们都是选取端口 100baseT 选取端口(F) 根端口(F)
重复帧
服务器/主机 X 单点帧 路由器 Y 网段 1
交换机 A
交换机 B
网段 2
• 主机X发关一单点帧给路由器Y • 路由器Y的MAC地址还没有被交换机A和B学习到
重复帧
服务器/主机 X 单点帧
路由器 Y 网段 1
交换机 A
交换机 B
• 主机X发送一单点帧给路由器Y • 路由器Y的MAC地址还没有被交换机A和B学习到 • 路由器Y会收到同一帧的两个拷贝
SW X
SW Y
10baseT
交接机 X 缺省的优先级 32768 (8000 十六进制) MAC 0c0011111111
100baseT
交换机 Y 缺省的优先级 32768 (8000 十六进制) MAC 0c0022222222
X
BPDU
Y
10baseT
根桥 = 有 最 低 桥 识 别 码 的 桥 桥识别码(BID) = 桥优先级 + 桥MAC地址 例中， 哪个交换机的桥识别码最低?
• 网桥会把广播帧向网桥的到来端口外的所有 其它端口转发，即通过网桥连接的站点位于 同一个广播域（broadcast domain），这些 节点能相互接收彼此的广播帧。
例子
A 端口1 Hub
B 端口2
Bridge 端口3 C D
•
•
•
学习：站点A给B发送数据，网桥通过察看帧的源地 址了解到A在端口1，过滤数据库中加入<A,1>。 扩散：网桥并不知道B在何处，因此把帧向所有其 它端口（即端口2和3）进行扩散。 转发：B收到A发过来的帧之后，可能会进行回应， 即B发送数据给A，这个时候网桥察看源地址了解到 B在端口2上，加入表项<B,2>，同时帧的目的地址A 在过滤数据库中存在，并且在端口1上，因此B发回 给A的帧向端口1转发