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桥接网络
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桥接网络
桥接网络是一种网络设计技术其目的是将两个或多个网络段连接在一起使它们在逻辑上表现为单个网络。这通过使用网络桥来实现网络桥工作在数据链路层第2层只关心MAC地址而不关心IP地址。
下面是桥接网络如何工作的详细解释
1. 识别问题
假设你有两个不同的局域网段每个段上都有一些设备它们彼此间无法直接通信。你希望这两个网络段能够彼此通信就像它们是单个网络一样。
2. 引入桥接设备
要解决这个问题你可以使用一个网络桥接设备简称桥。桥是一个智能设备能够了解来自每个网络段的数据流并了解如何将这些数据流相互连接。
3. 学习和转发
桥的工作方式如下
a. 学习阶段桥监听每个连接的网络段学习每个端口上的设备MAC地址。通过这种方式桥知道每个MAC地址属于哪个网络段。
b. 转发阶段当桥收到一个数据帧时它查看目的MAC地址然后使用学习到的信息确定如何转发该帧。如果目标MAC在同一侧的网络段桥不会转发。如果目标MAC在另一侧的网络段桥会将帧转发到适当的端口。
4. 透明桥接
桥接通常是透明的意味着网络上的设备不知道桥的存在。它们只是正常发送和接收数据帧就像所有设备都在同一个局域网上一样。
5. 优势与使用场景
桥接网络在许多情况下非常有用。例如当你想将不同楼层或不同建筑物的网络连接在一起时或者当你使用虚拟化技术时例如在虚拟机之间进行通信。
总的来说桥接网络是一种将多个物理或逻辑网络段连接为一个统一的逻辑网络的方法。它在MAC地址级别工作提供了一种简单有效的方式来增强和扩展局域网的连接性。
桥如何监听每个连接网络段的? 它为什么能做到这点? 它又是如何能在不同网络段内实现通信的?它的通信原理和通信细节是怎么样的?
桥接设备网络桥的功能确实相当有趣且复杂
1. 如何监听每个连接的网络段
网络桥有多个端口每个端口连接到网络的一个段。当数据帧在这个段中传输时桥的端口会监听这些帧。 学习MAC地址桥会检查每个经过的数据帧的源MAC地址。这些地址用于构建一个表其中记录了每个MAC地址与桥的哪个端口相关联。这就是所谓的MAC地址表。 转发决策当桥收到要转发的帧时它会查看目标MAC地址并参照MAC地址表决定如何转发。如果目标MAC地址与发送端在同一个端口则该帧被丢弃。如果目标在另一个端口则帧被转发到该端口。
2. 为什么能做到这一点
网络桥工作在OSI模型的第2层也就是数据链路层。在这一层通信是通过物理地址MAC地址进行的而不是通过IP地址。由于桥接设备理解这一层的协议因此它能够分析经过其端口的每个数据帧并做出相应的转发决策。
3. 如何在不同网络段内实现通信
通过学习MAC地址并将它们与特定的端口关联桥接设备能够了解如何在不同的网络段之间转发帧。 如果目标MAC地址与源MAC地址在同一网络段同一端口则桥不会转发该帧。 如果目标MAC地址在不同的网络段不同端口则桥会将该帧转发到与目标MAC地址关联的端口。
4. 通信原理和细节
在更技术的层面上桥接设备使用了以下几个主要步骤来执行其功能 学习通过不断监听经过的数据帧桥学习了网络的拓扑结构。 转发/过滤根据目标MAC地址的位置桥要么转发数据帧要么丢弃它。 隔离碰撞域通过将每个端口视为单独的碰撞域桥有助于降低网络拥塞。 可选的跨越VLAN在更高级的设置中桥还可以理解虚拟局域网VLAN标签并据此做出转发决策。
总之桥接设备通过监听和学习MAC地址能够智能地在不同的网络段之间转发数据帧。这一过程允许不同的物理网络段在逻辑上作为一个单一的网络操作从而实现了更灵活的网络设计和更高的效率。
桥接通常是透明的这里透明的是什么意思? 如何做到透明的?
在网络中当我们说桥接Bridging是透明的我们是指网络桥接设备对于位于局域网内的主机和其它网络设备来说是不可见的。换句话说当数据在网络上流动时主机不需要知道存在桥接设备也不需要特别的配置来与桥接设备交互。桥接的透明性有以下特点 **自动工作**网桥设备能够自动学习网络上的MAC地址并决定如何将帧转发到正确的目的地。它们不需要任何特殊的配置或管理。 **不改变数据包**当数据包通过网桥时网桥通常不会改变数据包的内容。数据包的源和目的MAC地址保持不变。 **透明转发**网桥基于MAC地址表进行决策以确定如何转发帧。这个过程对于发送和接收数据包的设备来说是透明的。 **不影响主机配置**主机不需要任何特殊的配置或软件来与网桥设备协同工作。网桥与主机间的交互对主机来说是不可见的。 **与路由器的区别**与路由器不同网桥工作在数据链路层并且不涉及IP地址的处理。因此它们在网络中的存在对主机来说是透明的而路由器在网络层工作并可能需要更复杂的配置和交互。 **不干扰现有的网络结构**网桥可以很容易地添加到现有网络中以连接不同的局域网段而不会干扰现有的网络结构和配置。
透明桥接的这些特点使得它成为连接不同局域网段或隔离网络流量的一个简单而有效的解决方案。它允许网络管理员灵活地扩展和管理网络同时对终端用户的影响最小。
网桥的转发和局域网内寻址会不会在传输数据包存在冲突?
如何解决冲突的即数据包是由局域网内寻址还是通过网桥转发, 如果网桥转发了数据包, 那么这个数据包如果是同一个网段内的,它如何保证数据到达正确的位置?我想问的是首先局域网内寻址,还是优先网桥寻址? 是按顺序寻址,还是同时局域网内和网桥一起传输寻址
网桥或交换机的工作方式确保了在数据包传输过程中的寻址不会与局域网内的寻址冲突。以下是如何实现的细节 **MAC地址学习**网桥会自动学习网络上连接设备的MAC地址。当一个数据帧到达网桥的某个端口时网桥会查看源MAC地址并在其内部的地址表中记录该MAC地址与到达的端口之间的关联。 **基于MAC地址转发**当网桥需要转发一个数据帧时它会查看目的MAC地址并在其地址表中查找与该地址关联的端口。如果找到匹配的端口帧将仅转发到该端口。如果目标MAC地址与发送端在同一个端口则该帧被丢弃因为接收者与发送者在同一网段不需要通过网桥。如果目的MAC地址不在表中则帧将在所有端口上广播除了到达的端口。 **冲突的解决**网桥只转发到正确的端口不会在不必要的端口上广播帧。这消除了数据帧的冲突并减少了网络上的流量。当两个设备在同一个网段内通信时由于它们的MAC地址关联的是同一个端口网桥就会知道不需要转发该帧。 **隔离冲突域**网桥还通过将每个端口视为单独的冲突域来减少冲突。如果在一个端口上检测到冲突它不会传播到其他端口。
通过这样的方式网桥能够精确地知道何时以及如何转发或丢弃帧。这确保了即使在不同的局域网段之间也能正确传输数据同时还能减少不必要的流量和冲突。总的来说网桥的存在并不干扰局域网内的正常寻址和通信反而提高了效率和可靠性。
网桥和路由器,交换机是什么关系?
网桥Bridge、路由器Router和交换机Switch都是网络设备用于连接和管理不同的网络段或设备。下面是对它们之间关系和主要功能的简要概述 交换机Switch 工作层级数据链路层第2层。功能连接同一个局域网内的多个设备并根据MAC地址转发数据帧到正确的端口。透明性对于局域网内的设备来说交换机的存在是透明的。 网桥Bridge 工作层级也在数据链路层第2层。功能连接不同的局域网段并根据MAC地址过滤和转发数据帧。它可以将流量限制在特定的网络段内从而减少拥塞。与交换机的关系网桥可以视为一种特殊类型的交换机具有限制的端口数量通常用于连接两个或更少的网络段。 路由器Router 工作层级网络层第3层。功能连接不同的网络如局域网和广域网并根据IP地址转发数据包。路由器还可以执行NAT、防火墙和其他高级网络功能。与网桥和交换机的关系路由器在OSI模型的更高层级工作可以进行更复杂的网络操作。路由器通常具有内置的交换机功能可以在局域网内连接多个设备。
总结
交换机用于连接局域网内的设备并在第2层上工作。网桥是一种特殊类型的交换机用于连接不同的局域网段。路由器在第3层工作连接不同的网络并可能包括内置的交换机功能。
这些设备共同协作支持现代复杂网络的运行各自在网络传输过程中扮演不同的角色。
进行通信时,这三个设备的数据传输顺序怎么样的? 一个数据包先经过谁后经过谁?
数据包在这三个设备交换机、网桥、路由器之间的传输顺序取决于源和目的地的位置以及网络的结构和配置。以下是几个常见的场景说明数据包可能如何通过这些设备 同一局域网内的通信 数据包首先经过交换机。在同一局域网内数据包不需要通过网桥或路由器。 跨不同局域网段但在同一广域网内的通信 数据包首先经过源设备所连接的交换机。然后通过网桥如果有的话连接到目标局域网段。最后到达目标局域网段的交换机再到达目标设备。 跨不同网络例如从局域网到互联网的通信 数据包首先经过源设备所连接的交换机。如果有跨越不同局域网段的需求数据包可能会通过网桥。数据包然后到达路由器该路由器负责将数据包转发到下一个网络例如到ISP或其他路由器。通过多个路由器和可能的交换机数据包最终到达目的地网络。
