計算機網路透明網橋演算法

1. 透明網橋的透明網橋的路徑選擇演算法歸納

（1）若目的區域網和源區域網一樣，則網橋將該幀刪除。
（2）若源區域網和目的區域網是不同的網，則將該幀轉發到目的區域網。
（3）若目的區域網不知道，則採用擴散法處理。

2. 計算機網路

1,不是15分就能得到的問題了
2,說真的也沒精力跟你回答啊

3. 網橋,網關,中幾器,路由器是怎麼用啊

網橋工作在數據鏈路層，將兩個LAN連起來，根據MAC地址來轉發幀，可以看作一個「低層的路由器」（路由器工作在網路層，根據網路地址如IP地址進行轉發）。
遠程網橋通過一個通常較慢的鏈路（如電話線）連接兩個遠程LAN，對本地網橋而言，性能比較重要，而對遠程網橋而言，在長距離上可正常運行是更重要的。
網橋與路由器的比較
網橋並不了解其轉發幀中高層協議的信息，這使它可以同時以同種凡是處理IP、IPX等協議，它還提供了將無路由協議的網路（如NetBEUI）分段的功能。
由於路由器處理網路層的數據，因此它們更容易互連不同的數據鏈路層，如令牌環網段和乙太網段。網橋通常比路由器難控制。象IP等協議有復雜的路由協議，使網管易於管理路由；IP等協議還提供了較多的網路如何分段的信息（即使其地址也提供了此類信息）。而網橋則只用MAC地址和物理拓撲進行工作。因此網橋一般適於小型較簡單的網路。
二、使用原因
許多單位都有多個區域網，並且希望能夠將它們連接起來。之所以一個單位有多個區域網，有以下6個原因：
首先，許多大學的系或公司的部門都有各自的區域網，主要用於連接他們自己的個人計算機、工作站以及伺服器。由於各系（或部門）的工作性質不同，因此選用了不同的區域網，這些系（或部門）之間早晚需相互交往，因而需要網橋。
其次，一個單位在地理位置上較分散，並且相距較遠，與其安裝一個遍布所有地點的同軸電纜網，不如在各個地點建立一個區域網，並用網橋和紅外鏈路連接起來，這樣費用可能會低一些。
第3，可能有必要將一個邏輯上單一的LAN分成多個區域網，以調節載荷。例如採用由網橋連接的多個區域網，每個區域網有一組工作站，並且有自己的文件伺服器，因此大部分通信限於單個區域網內，減輕了主幹網的負擔。
第4，在有些情況下，從載荷上看單個區域網是毫無問題的，但是相距最遠的機器之間的物理距離太遠（比如超過802.3所規定的2.5km）。即使電纜鋪設不成問題，但由於來回時延過長，網路仍將不能正常工作。唯一的辦法是將區域網分段，在各段之間放置網橋。通過使用網橋，可以增加工作的總物理距離。
第5，可靠性問題。在一個單獨的區域網中，一個有缺陷的節點不斷地輸出無用的信息流會嚴重地破壞區域網的運行。網橋可以設置在區域網中的關鍵部位，就像建築物內的放火門一樣，防止因單個節點失常而破壞整個系統。
第6，網橋有助於安全保密。大多數LAN介面都有一種混雜工作方式(promiscuousmode)，在這種方式下，計算機接收所有的幀，包括那些並不是編址發送給它的幀。如果網中多處設置網橋並謹慎地攔截無須轉發的重要信息，那麼就可以把網路分隔以防止信息被竊。
三、兼容性問題
有人可能會天真地認為從一個802區域網到另一個802區域網的網橋非常簡單，但實際上並非如此。在802.x到802.y的九種組合中，每一種都有它自己的特殊問題要解決。在討論這些特殊問題之前，先來看一看這些網橋共同面臨的一般性問題。
首先，各種區域網採用了不同的幀格式。這種不兼容性並不是由技術上的原因造成的，而僅僅是由於支持三種標準的公司(Xerox,GM和IBM)，沒有一家願意改變自己所支持的標准。其結果是：在不同的區域網間復制幀要重排格式，這需要佔用CPU時間，重新計算校驗和，而且還有可能產生因網橋存儲錯誤而造成的無法檢測的錯誤。
第二個問題是互聯的區域網並非必須按相同的數據傳輸速率運行。當快速的區域網向慢速的區域網發送一長串連續幀時，網橋處理幀的速度要比幀進入的速度慢。網橋必須用緩沖區存儲來不及處理的幀，同時還得提防耗盡存儲器。即使是10Mb/s的802.4到10Mb/s的802.3的網橋，在某種程度上也存在這樣的問題。因為802.3的部分帶寬耗費於沖突。802.3實際上並不是真的10Mb/s，而802.4(幾乎)確實為10Mb/s。
與網橋瓶頸問題相關的一個細微而重要的問題是其上各層的計時器值。假如802.4區域網上的網路層想發送一段很長的報文(幀序列)。在發出最後一幀之後，它開啟一個計時器，等待確認。如果此報文必須通過網橋轉到慢速的802.5網路，那麼在最後一幀被轉發到低速區域網之前，計時器就有可能時間到。網路層可能會以為幀丟失而重新發送整個報文。幾次傳送失敗後，網路層就會放棄傳輸並告訴傳輸層目的站點已經關機。
第三，在所有的問題中，可能最為嚴重的問題是三種802LAN有不同的最大幀長度。對於802.3，最大幀長度取決於配置參數，但對標準的10M/bs系統最大有效載荷為1500位元組。802.4的最大幀長度固定為8191位元組。802.5沒有上限，只要站點的傳輸時間不超過令牌持有時間。如果令牌時間預設為10ms，則最大幀長度為5000位元組。一個顯而易見的問題出現了：當必須把一個長幀轉發給不能接收長幀的區域網時，將會怎麼樣？在本層中不考慮把幀分成小段。所有的協議都假定幀要麼到達要麼沒有到達，沒有條款規定把更小的單位重組成幀。這並不是說不能設計這樣的協議，可以設計並已有這種協議，只是802不提供這種功能。這個問題基本上無法解決，必須丟棄因太長而無法轉發的幀。其透明程度也就這樣了。
四、兩種網橋
1、透明網橋
第一種802網橋是透明網橋(transparentbridge)或生成樹網橋(spanningtreebridge)。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標准網橋之後，只需把連接插頭插入網橋，就萬事大吉。不需要改動硬體和軟體，無需設置地址開關，無需裝入路由表或參數。總之什麼也不幹，只須插入電纜就完事，現有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。如果要轉發，則必須決定發往哪個LAN。這需要通過查詢網橋中一張大型散列表裡的目的地址而作出決定。該表可列出每個可能的目的地，以及它屬於哪一條輸出線路(LAN)。在插入網橋之初，所有的散列表均為空。由於網橋不知道任何目的地的位置，因而採用擴散演算法(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，發往該處的幀就只放到適當的LAN上，而不再散發。
透明網橋採用的演算法是逆向學習法(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上可訪問哪台機器，於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，網路的拓撲結構會隨之改變。為了處理動態拓撲問題，每當增加散列表項時，均在該項中註明幀的到達時間。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後幀到來的時間。網橋中有一個進程定期地掃描散列表，清除時間早於當前時間若干分鍾的全部表項。於是，如果從LAN上取下一台計算機，並在別處重新連到LAN上的話，那麼在幾分鍾內，它即可重新開始正常工作而無須人工干預。這個演算法同時也意味著，如果機器在幾分鍾內無動作，那麼發給它的幀將不得不散發，一直到它自己發送出一幀為止。
到達幀的路由選擇過程取決於發送的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之間設置了並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迴路，可能引發無限循環。其解決方法就是下面要講的生成樹(spanningtree)演算法。
生成樹網橋
解決上面所說的無限循環問題的方法是讓網橋相互通信，並用一棵到達每個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。由於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。
為了建造生成樹，首先必須選出一個網橋作為生成樹的根。實現的方法是每個網橋廣播其序列號（該序列號由廠家設置並保證全球唯一），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，每個網橋和每個埠需要下列配置數據：
網橋：網橋ID(唯一的標識)
埠：埠ID(唯一的標識)
埠相對優先權
各埠的花費(高帶寬=低花費)
配置好各個網橋後，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埠
除根網橋外的各個網橋需要選一個根埠，這應該是最適合與根網橋通信的埠。通過計算各個埠到根網橋的花費，取最小者作為根埠。
3、選擇每個LAN的「指定(designated)網橋」和「指定埠」
如果只有一個網橋連到某LAN，它必然是該LAN的指定網橋，如果多於一個，則到根網橋花費最小的被選為該LAN的指定網橋。指定埠連接指定網橋和相應的LAN(如果這樣的埠多於一個，則低優先權的被選)。
一個埠必須為下列之一：
1、根埠
2、某LAN的指定埠
3、阻塞埠
當一個網橋加電後，它假定自己是根網橋，發送出一個CBPDU()，告知它認為的根網橋ID。一個網橋收到一個根網橋ID小於其所知ID的CBPDU，它將更新自己的表，如果該幀從根埠(上傳)到達，則向所有指定埠(下傳)分發。當一個網橋收到一個根網橋ID大於其所知ID的CBPDU，該信息被丟棄，如果該幀從指定埠到達，則回送一個幀告知真實根網橋的較低ID。
當有意地或由於線路故障引起網路重新配置，上述過程將重復，產生一個新的生成樹。
2、源路由選擇網橋
透明網橋的優點是易於安裝，只需插進電纜即大功告成。但是從另一方面來說，這種網橋並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和令牌匯流排的人選擇了透明網橋，而令牌環的支持者則偏愛一種稱為源路由選擇(sourcerouting)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送者都知道接收者是否在同一LAN上。當發送一幀到另外的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，尋找發來此幀的那個LAN的編號。如果發來此幀的那個LAN編號後跟的是本網橋的編號，則將此幀轉發到路由表中自己後面的那個LAN。如果該LAN編號後跟的不是本網橋，則不轉發此幀。這一演算法有3種可能的具體實現：軟體、硬體、混合。這三種具體實現的價格和性能各不相同。第一種沒有介面硬體開銷，但需要速度很快的CPU處理所有到來的幀。最後一種實現需要特殊的VLSI晶元，該晶元分擔了網橋的許多工作，因此，網橋可以採用速度較慢的CPU，或者可以連接更多的LAN。
源路由選擇的前提是互聯網中的每台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演算法的重要部分。獲取路由演算法的基本思想是：如果不知道目的地地址的位置，源機器就發布一廣播幀，詢問它在哪裡。每個網橋都轉發該查找幀(discoveryframe)，這樣該幀就可到達互聯網中的每一個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，於是，廣播幀的發送者就可以得到確切的路由，並可從中選取最佳路由。
雖然此演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路大小的線性函數，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，而且整個演算法肯定是不透明的。
3、兩種網橋的比較
透明網橋一般用於連接乙太網段，而源路由選擇網橋則一般用於連接令牌環網段。
五、遠程網橋
網橋有時也被用來連接兩個或多個相距較遠的LAN。比如，某個公司分布在多個城市中，該公司在每個城市中均有一個本地的LAN，最理想的情況就是所有的LAN均連接起來，整個系統就像一個大型的LAN一樣。
該目標可通過下述方法實現：每個LAN中均設置一個網橋，並且用點到點的連接（比如租用電話公司的電話線）將它們兩個兩個地連接起來。點到點連線可採用各種不同的協議。辦法之一就是選用某種標準的點到點數據鏈路協議，將完整的MAC幀加到有效載荷中。如果所有的LAN均相同，這種辦法的效果最好，它的唯一問題就是必須將幀送到正確的LAN中。另一種辦法是在源網橋中去掉MAC的頭部和尾部，並把剩下的部分加到點到點協議的有效載荷中，然後在目的網橋中產生新的頭部和尾部。它的缺點是到達目的主機的校驗和並非是源主機所計算的校驗和，因此網橋存儲器中某位損壞所產生的錯誤可能不會被檢測到。

大家都知道，從一個房間走到另一個房間，必然要經過一扇門。同樣，從一個網路向另一個網路發送信息，也必須經過一道「關口」，這道關口就是網關。
什麼是網關

顧名思義，網關（Gateway）就是一個網路連接到另一個網路的「關口」。

按照不同的分類標准，網關也有很多種。TCP/IP協議里的網關是最常用的，在這里我們所講的「網關」均指TCP/IP協議下的網關。

那麼網關到底是什麼呢？網關實質上是一個網路通向其他網路的IP地址。比如有網路A和網路B，網路A的IP地址范圍為「192.168.1.1~192. 168.1.254」，子網掩碼為255.255.255.0；網路B的IP地址范圍為「192.168.2.1~192.168.2.254」，子網掩碼為255.255.255.0。在沒有路由器的情況下，兩個網路之間是不能進行TCP/IP通信的，即使是兩個網路連接在同一台交換機（或集線器）上，TCP/IP協議也會根據子網掩碼（255.255.255.0）判定兩個網路中的主機處在不同的網路里。而要實現這兩個網路之間的通信，則必須通過網關。如果網路A中的主機發現數據包的目的主機不在本地網路中，就把數據包轉發給它自己的網關，再由網關轉發給網路B的網關，網路B的網關再轉發給網路B的某個主機（如附圖所示）。網路B向網路A轉發數據包的過程也是如此。

所以說，只有設置好網關的IP地址，TCP/IP協議才能實現不同網路之間的相互通信。那麼這個IP地址是哪台機器的IP地址呢？網關的IP地址是具有路由功能的設備的IP地址，具有路由功能的設備有路由器、啟用了路由協議的伺服器（實質上相當於一台路由器）、代理伺服器（也相當於一台路由器）。

什麼是默認網關

如果搞清了什麼是網關，默認網關也就好理解了。就好像一個房間可以有多扇門一樣，一台主機可以有多個網關。默認網關的意思是一台主機如果找不到可用的網關，就把數據包發給默認指定的網關，由這個網關來處理數據包。現在主機使用的網關，一般指的是默認網關。

中繼器是因為網線傳輸距離有限,需要在中途進行恢復,以便傳輸更遠.

路由器是什麼

路由器是什麼

路由器是一種連接多個網路或網段的網路設備，它能將不同網路或網段之間的數據信息進行「翻譯」，以使它們能夠相互「讀」懂對方的數據，從而構成一個更大的網路。

路由器有兩大典型功能，即數據通道功能和控制功能。數據通道功能包括轉發決定、背板轉發以及輸出鏈路調度等，一般由特定的硬體來完成；控制功能一般用軟體來實現，包括與相鄰路由器之間的信息交換、系統配置、系統管理等。

多少年來，路由器的發展有起有伏。90年代中期，傳統路由器成為制約網際網路發展的瓶頸。ATM交換機取而代之，成為IP骨幹網的核心，路由器變成了配角。進入90年代末期，Internet規模進一步擴大，流量每半年翻一番，ATM網又成為瓶頸，路由器東山再起，Gbps路由交換機在1997年面世後，人們又開始以Gbps路由交換機取代ATM交換機，架構以路由器為核心的骨幹網。

附：路由器原理及路由協議
近十年來，隨著計算機網路規模的不斷擴大，大型互聯網路（如Internet）的迅猛發展，路由技術在網路技術中已逐漸成為關鍵部分，路由器也隨之成為最重要的網路設備。用戶的需求推動著路由技術的發展和路由器的普及，人們已經不滿足於僅在本地網路上共享信息，而希望最大限度地利用全球各個地區、各種類型的網路資源。而在目前的情況下，任何一個有一定規模的計算機網路（如企業網、校園網、智能大廈等），無論採用的是快速以大網技術、FDDI技術，還是ATM技術，都離不開路由器，否則就無法正常運作和管理。

1 網路互連
把自己的網路同其它的網路互連起來，從網路中獲取更多的信息和向網路發布自己的消息，是網路互連的最主要的動力。網路的互連有多種方式，其中使用最多的是網橋互連和路由器互連。

1.1 網橋互連的網路

網橋工作在OSI模型中的第二層，即鏈路層。完成數據幀（frame）的轉發，主要目的是在連接的網路間提供透明的通信。網橋的轉發是依據數據幀中的源地址和目的地址來判斷一個幀是否應轉發和轉發到哪個埠。幀中的地址稱為「MAC」地址或「硬體」地址，一般就是網卡所帶的地址。

網橋的作用是把兩個或多個網路互連起來，提供透明的通信。網路上的設備看不到網橋的存在，設備之間的通信就如同在一個網上一樣方便。由於網橋是在數據幀上進行轉發的，因此只能連接相同或相似的網路（相同或相似結構的數據幀），如乙太網之間、乙太網與令牌環（token ring）之間的互連，對於不同類型的網路（數據幀結構不同），如乙太網與X.25之間，網橋就無能為力了。

網橋擴大了網路的規模，提高了網路的性能，給網路應用帶來了方便，在以前的網路中，網橋的應用較為廣泛。但網橋互連也帶來了不少問題：一個是廣播風暴，網橋不阻擋網路中廣播消息，當網路的規模較大時（幾個網橋，多個乙太網段），有可能引起廣播風暴（broadcasting storm），導致整個網路全被廣播信息充滿，直至完全癱瘓。第二個問題是，當與外部網路互連時，網橋會把內部和外部網路合二為一，成為一個網，雙方都自動向對方完全開放自己的網路資源。這種互連方式在與外部網路互連時顯然是難以接受的。問題的主要根源是網橋只是最大限度地把網路溝通，而不管傳送的信息是什麼。

1.2 路由器互連網路

路由器互連與網路的協議有關，我們討論限於TCP／IP網路的情況。

路由器工作在OSI模型中的第三層，即網路層。路由器利用網路層定義的「邏輯」上的網路地址（即IP地址）來區別不同的網路，實現網路的互連和隔離，保持各個網路的獨立性。路由器不轉發廣播消息，而把廣播消息限制在各自的網路內部。發送到其他網路的數據茵先被送到路由器，再由路由器轉發出去。

IP路由器只轉發IP分組，把其餘的部分擋在網內（包括廣播），從而保持各個網路具有相對的獨立性，這樣可以組成具有許多網路（子網）互連的大型的網路。由於是在網路層的互連，路由器可方便地連接不同類型的網路，只要網路層運行的是IP協議，通過路由器就可互連起來。

網路中的設備用它們的網路地址（TCP／IP網路中為IP地址）互相通信。IP地址是與硬體地址無關的「邏輯」地址。路由器只根據IP地址來轉發數據。IP地址的結構有兩部分，一部分定義網路號，另一部分定義網路內的主機號。目前，在Internet網路中採用子網掩碼來確定IP地址中網路地址和主機地址。子網掩碼與IP地址一樣也是32bit，並且兩者是一一對應的，並規定，子網掩碼中數字為「1」所對應的IP地址中的部分為網路號，為「0」所對應的則為主機號。網路號和主機號合起來，才構成一個完整的IP地址。同一個網路中的主機IP地址，其網路號必須是相同的，這個網路稱為IP子網。

通信只能在具有相同網路號的IP地址之間進行，要與其它IP子網的主機進行通信，則必須經過同一網路上的某個路由器或網關（gateway）出去。不同網路號的IP地址不能直接通信，即使它們接在一起，也不能通信。

路由器有多個埠，用於連接多個IP子網。每個埠的IP地址的網路號要求與所連接的IP子網的網路號相同。不同的埠為不同的網路號，對應不同的IP子網，這樣才能使各子網中的主機通過自己子網的IP地址把要求出去的IP分組送到路由器上

2 路由原理

當IP子網中的一台主機發送IP分組給同一IP子網的另一台主機時，它將直接把IP分組送到網路上，對方就能收到。而要送給不同IP於網上的主機時，它要選擇一個能到達目的子網上的路由器，把IP分組送給該路由器，由路由器負責把IP分組送到目的地。如果沒有找到這樣的路由器，主機就把IP分組送給一個稱為「預設網關（default gateway）」的路由器上。「預設網關」是每台主機上的一個配置參數，它是接在同一個網路上的某個路由器埠的IP地址。

路由器轉發IP分組時，只根據IP分組目的IP地址的網路號部分，選擇合適的埠，把IP分組送出去。同主機一樣，路由器也要判定埠所接的是否是目的子網，如果是，就直接把分組通過埠送到網路上，否則，也要選擇下一個路由器來傳送分組。路由器也有它的預設網關，用來傳送不知道往哪兒送的IP分組。這樣，通過路由器把知道如何傳送的IP分組正確轉發出去，不知道的IP分組送給「預設網關」路由器，這樣一級級地傳送，IP分組最終將送到目的地，送不到目的地的IP分組則被網路丟棄了。

目前TCP／IP網路，全部是通過路由器互連起來的，Internet就是成千上萬個IP子網通過路由器互連起來的國際性網路。這種網路稱為以路由器為基礎的網路（router based network），形成了以路由器為節點的「網間網」。在「網間網」中，路由器不僅負責對IP分組的轉發，還要負責與別的路由器進行聯絡，共同確定「網間網」的路由選擇和維護路由表。

路由動作包括兩項基本內容：尋徑和轉發。尋徑即判定到達目的地的最佳路徑，由路由選擇演算法來實現。由於涉及到不同的路由選擇協議和路由選擇演算法，要相對復雜一些。為了判定最佳路徑，路由選擇演算法必須啟動並維護包含路由信息的路由表，其中路由信息依賴於所用的路由選擇演算法而不盡相同。路由選擇演算法將收集到的不同信息填入路由表中，根據路由表可將目的網路與下一站（nexthop）的關系告訴路由器。路由器間互通信息進行路由更新，更新維護路由表使之正確反映網路的拓撲變化，並由路由器根據量度來決定最佳路徑。這就是路由選擇協議（routing protocol），例如路由信息協議（RIP）、開放式最短路徑優先協議（OSPF）和邊界網關協議（BGP）等。

轉發即沿尋徑好的最佳路徑傳送信息分組。路由器首先在路由表中查找，判明是否知道如何將分組發送到下一個站點（路由器或主機），如果路由器不知道如何發送分組，通常將該分組丟棄；否則就根據路由表的相應表項將分組發送到下一個站點，如果目的網路直接與路由器相連，路由器就把分組直接送到相應的埠上。這就是路由轉發協議（routed protocol）。

路由轉發協議和路由選擇協議是相互配合又相互獨立的概念，前者使用後者維護的路由表，同時後者要利用前者提供的功能來發布路由協議數據分組。下文中提到的路由協議，除非特別說明，都是指路由選擇協議，這也是普遍的習慣。

3 路由協議

典型的路由選擇方式有兩種：靜態路由和動態路由。

靜態路由是在路由器中設置的固定的路由表。除非網路管理員干預，否則靜態路由不會發生變化。由於靜態路由不能對網路的改變作出反映，一般用於網路規模不大、拓撲結構固定的網路中。靜態路由的優點是簡單、高效、可靠。在所有的路由中，靜態路由優先順序最高。當動態路由與靜態路由發生沖突時，以靜態路由為准。

動態路由是網路中的路由器之間相互通信，傳遞路由信息，利用收到的路由信息更新路由器表的過程。它能實時地適應網路結構的變化。如果路由更新信息表明發生了網路變化，路由選擇軟體就會重新計算路由，並發出新的路由更新信息。這些信息通過各個網路，引起各路由器重新啟動其路由演算法，並更新各自的路由表以動態地反映網路拓撲變化。動態路由適用於網路規模大、網路拓撲復雜的網路。當然，各種動態路由協議會不同程度地佔用網路帶寬和CPU資源。

靜態路由和動態路由有各自的特點和適用范圍，因此在網路中動態路由通常作為靜態路由的補充。當一個分組在路由器中進行尋徑時，路由器首先查找靜態路由，如果查到則根據相應的靜態路由轉發分組；否則再查找動態路由。

根據是否在一個自治域內部使用，動態路由協議分為內部網關協議（IGP）和外部網關協議（EGP）。這里的自治域指一個具有統一管理機構、統一路由策略的網路。自治域內部採用的路由選擇協議稱為內部網關協議，常用的有RIP、OSPF；外部網關協議主要用於多個自治域之間的路由選擇，常用的是BGP和BGP-4。下

4. 網橋的分類

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標准網橋之後，只需把連接插頭插入網橋，就萬事大吉。不需要改動硬體和軟體，無需設置地址開關，無需裝入路由表或參數。總之什麼也不幹，只須插入電纜就完事，現有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。如果要轉發，則必須決定發往哪個LAN。這需要通過查詢網橋中一張大型散列表裡的目的地址而作出決定。該表可列出每個可能的目的地，以及它屬於哪一條輸出線路(LAN)。在插入網橋之初，所有的散列表均為空。由於網橋不知道任何目的地的位置，因而採用擴散演算法(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，發往該處的幀就只放到適當的LAN上，而不再散發。
透明網橋採用的演算法是逆向學習法(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上可訪問哪台機器，於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，網路的拓撲結構會隨之改變。為了處理動態拓撲問題，每當增加散列表項時，均在該項中註明幀的到達時間。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後幀到來的時間。網橋中有一個進程定期地掃描散列表，清除時間早於當前時間若干分鍾的全部表項。於是，如果從LAN上取下一台計算機，並在別處重新連到LAN上的話，那麼在幾分鍾內，它即可重新開始正常工作而無須人工干預。這個演算法同時也意味著，如果機器在幾分鍾內無動作，那麼發給它的幀將不得不散發，一直到它自己發送出一幀為止。
到達幀的路由選擇過程取決於發送的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之間設置了並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迴路，可能引發無限循環。其解決方法就是下面要講的生成樹(spanningtree)演算法。
解決上面所說的無限循環問題的方法是讓網橋相互通信，並用一棵到達每個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。由於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。
為了建造生成樹，首先必須選出一個網橋作為生成樹的根。實現的方法是每個網橋廣播其序列號（該序列號由廠家設置並保證全球唯一），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，每個網橋和每個埠需要下列配置數據：
網橋：網橋ID(唯一的標識)
埠：埠ID(唯一的標識)
埠相對優先權
各埠的花費(高帶寬=低花費)
配置好各個網橋後，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埠
除根網橋外的各個網橋需要選一個根埠，這應該是最適合與根網橋通信的埠。通過計算各個埠到根網橋的花費，取最小者作為根埠。
（3）選擇每個LAN的「指定(designated)網橋」和「指定埠」
如果只有一個網橋連到某LAN，它必然是該LAN的指定網橋，如果多於一個，則到根網橋花費最小的被選為該LAN的指定網橋。指定埠連接指定網橋和相應的LAN(如果這樣的埠多於一個，則低優先權的被選)。
一個埠必須為下列之一：
（1）根埠
（2）某LAN的指定埠
（3）阻塞埠
當一個網橋加電後，它假定自己是根網橋，發送出一個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小於其所知ID的CBPDU，它將更新自己的表，如果該幀從根埠(上傳)到達，則向所有指定埠(下傳)分發。當一個網橋收到一個根網橋ID大於其所知ID的CBPDU，該信息被丟棄，如果該幀從指定埠到達，則回送一個幀告知真實根網橋的較低ID。
當有意地或由於線路故障引起網路重新配置，上述過程將重復，產生一個新的生成樹。 透明網橋的優點是易於安裝，只需插進電纜即大功告成。但是從另一方面來說，這種網橋並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和令牌匯流排的人選擇了透明網橋，而令牌環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送者都知道接收者是否在同一LAN上。當發送一幀到另外的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，尋找發來此幀的那個LAN的編號。如果發來此幀的那個LAN編號後跟的是本網橋的編號，則將此幀轉發到路由表中自己後面的那個LAN。如果該LAN編號後跟的不是本網橋，則不轉發此幀。這一演算法有3種可能的具體實現：軟體、硬體、混合。這三種具體實現的價格和性能各不相同。第一種沒有介面硬體開銷，但需要速度很快的CPU處理所有到來的幀。最後一種實現需要特殊的VLSI晶元，該晶元分擔了網橋的許多工作，因此，網橋可以採用速度較慢的CPU，或者可以連接更多的LAN。
源路由選擇的前提是互聯網中的每台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演算法的重要部分。獲取路由演算法的基本思想是：如果不知道目的地地址的位置，源機器就發布一廣播幀，詢問它在哪裡。每個網橋都轉發該查找幀(discovery frame)，這樣該幀就可到達互聯網中的每一個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，於是，廣播幀的發送者就可以得到確切的路由，並可從中選取最佳路由。
雖然此演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路大小的線性函數，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，而且整個演算法肯定是不透明的。
透明網橋一般用於連接乙太網段，而源路由選擇網橋則一般用於連接令牌環網段。

5. 計算機網路之五層協議

一：概述

計算機網路 （網路）把許多 計算機 連接在一起，而 互聯網 則把許多網路連接在一起，是 網路的網路 。網際網路是世界上最大的互聯網。

以小寫字母i開始的internet( 互聯網或互連網 )是 通用 名詞，它泛指由多個計算機網路互連而成的網路。在這些網路之間的通信協議（通信規則）可以是 任意 的。

以大寫字母I開始的Interent（ 網際網路 ）是 專有 名詞，它指當前全球最大的、開放的、由眾多網路相互連接而成的特定計算機網路，它採用的是 TCP/IP 協議族 作為通信規則，且其前身是美國的 ARPANET 。

網際網路現在採用 存儲轉發 的 分組交換 技術，以及三層網際網路服務提供者（ISP）結構。

網際網路按 工作方式 可以劃分為 邊緣 部分和 核心 部分，主機在網路的邊緣部分，作用是進行信息處理。 路由器 是在網路的核心部分，作用是：按存儲轉發方式進行 分組交換 。

計算機通信是計算機的 進程 （運行著的程序）之間的通信，計算機網路採用 通信方式 ：客戶–伺服器方式和對等連接方式（P2P方式）

按作用 范圍 不同，計算機網路分為：廣域網WAN,城域網MAN，區域網LAN和個人區域網PAN。

五層協議 的體系結構由：應用層，運輸層，網路層，數據鏈路層和物理層。

<1>:應用層 ： 是體系結構中的最高層，應用層的任務是 通過應用進程間的交互來完成特定網路應用 。應用層協議定義的是 應用進程間通信和交互的規則 。

<2>:運輸層 ：任務是負責向 兩個主機中的進程之間的通信提供可靠的端到端服務 ，應用層利用該服務傳送應用層報文。

TCP ：提供面向連接的，可靠的數據傳輸服務，其數據傳輸的單位是報文段。

UDP ：提供無連接的，盡最大努力的數據傳輸服務，不保證數據傳輸的可靠性。

<3>網路層： 網路層的任務就是要選擇合適的路由，在發送數據時， 網路層把運輸層產生的報文段或者用戶數據報 封裝 成分組或包進行交付給目的站的運輸層。

<4>數據鏈路層： 數據鏈路層的任務是在兩個相鄰結點間的線路上無差錯地傳送以幀（frame）為單位的數據。每一幀包括數據和必要的控制信息。

<5>:物理層： 物理層的任務就是 透明 地傳送比特流，物理層還要確定連接電纜插頭的 定義 及 連接法 。

運輸層最重要的協議是：傳輸控制協議 TCP 和用戶數據報協議 UDP ，而網路層最重要的協議是網路協議 IP 。

分組交換的優點：高效、靈活、迅速、可靠。

網路協議主要由三個要素組成：   （1）語法：即數據和控制信息的結構或者格式； （2）語義：即需要發出何種控制信息，完成何種動作以及做出何種響應。 （3）同步：即事件實現順序的詳細說明。

二：物理層

物理層的主要任務：描述為確定與 傳輸媒體 的 介面 有關的一些特性。

機械特性 ：介面所用接線器的形狀和尺寸，引腳數目和排列，固定和鎖定裝置等，平時常見的各種規格的插件都有嚴格的 標准化的規定 。

電氣特性 ：介面電纜上的各條線上出現的電壓 范圍 。

功能特性 ：某條線上出現的某一電平的點電壓表示何種 意義 ；

過程特性 ：指明對不同功能的各種可能事件的出現 順序 。

通信的目的 是： 傳送消息 ， 數據 是運送消息的 實體 。 信號 是數據的電氣或電磁的表現。

根據信號中代表 參數 的取值方式不同。 信號分為 ： 模擬信號 （連續無限）+ 數字信號 （離散有限）。代表數字信號不同的離散數值的基本波形稱為 碼元 。

通信 的雙方信息交互的方式來看，有三中 基本方式 ：

單向 通信（廣播）

雙向交替 通信（**半雙工**_對講機）

雙向同時 通信（ 全雙工 _電話）

調制 ：來自信源的信號常稱為基帶信號。其包含較多低頻成分，較多信道不能傳輸低頻分量或直流分量，需要對其進行調制。

調制分為 兩大類 ： 基帶調制 （僅對波形轉換，又稱 編碼 ，D2D）+ 帶通調制 (基帶信號頻率范圍搬移到較高頻段， 載波 調制，D2M)。

編碼方式 ：

不歸零制 （正電平1/負0）

歸零制度 （正脈沖1/負0）

曼徹斯特編碼 （位周期中心的向上跳變為0/下1）

差分曼徹斯特編碼 （每一位中心處有跳變，開始辯解有跳變為0，無跳變1）

帶通調制方法 ： 調 幅 （ AM ）：(0, f1) 。調 頻 （ FM ）：(f1, f2) 。調 相 （ PM ）：（0 ， 180度） 。

正交振幅調制（QAM）物理層 下面 的 傳輸媒體 （介質）： 不屬於任何一層 。包括有： 引導性傳輸媒體 ：雙絞、同軸電纜、光纜 、 非引導性傳輸媒體 ：短波、微波、紅外線。

信道復用技術 ： 頻分復用 ：（一樣的時間佔有不不同資源） ； 時分復用 ：（不同時間使用同樣資源） ；統計時分復用、波分復用（WDM）、碼分復用（CDM）。

寬頻接入技術 ： 非對稱數字用戶線 ADSL (Asymmetric Digital Subcriber Line)（用數字技術對現有的模擬電話用戶線進行改造）

三：數據鏈路層

數據鏈路層使用的 信道 有 兩種類型： * 點對點(PPP) 信道+ 廣播*信道

點對點信道的數據鏈路層的協議數據單元- -幀

數據鏈路層協議有許多， 三個基本問題 是共同的

封裝成楨

透明傳輸

差錯檢測

區域網的數據鏈路層拆成兩個子層，即 邏輯鏈路層（LLC） 子層+ 媒體接入控制（MAC） 子層；

適配器的作用：

計算機與外界區域網的連接是通過通信適配器，適配器本來是主機箱內插入的一塊網路介面板，又稱網路介面卡，簡稱（ 網卡 ）。

乙太網採用 無連接 的工作方式，對發送的數據幀 不進行編號 ，也不要求對方發回確認，目的站收到差錯幀就丟掉。

乙太網採用的協議是：具有 沖突檢測 的 載波監聽多點接入 ( CSMA/CD )。協議的要點是： 發送前先監聽，邊發送邊監聽，一旦發現匯流排出現了碰撞，就立即停止發送。

乙太網的硬體地址 ， MAC 地址實際上就是適配器地址或者適配器標識符。 48位長 ， 乙太網最短幀長：64位元組。爭用期51.2微秒。

乙太網適配器有 過濾 功能：只接收 單播幀，廣播幀，多播幀 。

使用 集線器 可以在 物理層 擴展乙太網（半雙工），使用 網橋 可以在 數據鏈路層 擴展乙太網（半雙工），網橋轉發幀時， 不改變幀 的源地址。網橋 優點 ：對幀進行轉發過濾，增大 吞吐量 。擴大網路物理范圍，提高 可靠 性，可 互連 不同物理層，不同MAC子層和不同速率的乙太網。 網橋 缺點 ：增加時延，可能產生廣播風暴。

透明網橋 ： 自學習 辦法處理接收到的幀。

四：網路層

TCP/IP 體系中的網路層向上只提供簡單靈活的、無連接，盡最大努力交付的數據報服務。網路層不提供服務質量的承諾，不保證分組交付的時限， 進程 之間的通信的 可靠性 由 運輸層 負責。

一個IP地址在整個網際網路范圍內是唯一的，分類的 IP地址 包括A類（ 1~126 ）、B類（ 128~191 ）、C類（ 192~223 單播地址）、D類（ 多播 地址）。

分類的IP地址由 網路號欄位 和 主機號欄位 組成。

物理地址（硬體地址）是數據鏈路層和物理層使用的地址，而 IP 地址是網路層和以上各層使用的地址，是一種 邏輯地址 ，數據鏈路層看不見數據報的IP地址。

IP首部中的 生存時間 段給出了IP數據報在網際網路中經過的 最大路由器數 ，可防止IP數據報在互聯網中無限制的 兜圈 子。

地址解析協議 ARP（Address Resolution Protocol） 把IP地址解析為 硬體地址 ，它解決 同一個區域網的主機或路由器的IP地址和硬體地址的映射問題 ，是一種解決地址問題的協議。以目標IP地址為線索，用來定位一個下一個應該接收數據分包的網路設備對應的MAC地址。如果目標主機不再同一鏈路上時，可以通過ARP查找下一跳路由器的MAC地址，不過ARP只適用於IPV4，不能用於IPV6，IPV6中可以用ICMPV6替代ARP發送鄰居搜索消息。

路由選擇協議有兩大類： 內部網關 協議（RIP和OSPE）和 外部網關 協議（BGP-4）。

網際控制報文協議 ICMP （Internet Control Message Protocol ）控制報文協議。是IP層協議，ICMP報文作為IP數據報的數據，加上首部後組成IP數據報發送出去，使用ICMP並不是實現了可靠傳輸。ICMP允許主機或者路由器 報告差錯 情況和 提供有關異常 的情況報告。

ICMP是一個重要應用是分組網間探測 PING

與單播相比，在一對多的通信中，IP多播可大大節約網路資源， IP多播使用D類地址，IP多播需要使用 網際組管理協議IGMP 和多播路由選擇協議。

五: 運輸層

網路層為主機之間提供邏輯通信,運輸層為應用進程之間提供端到端的邏輯通信。

運輸層有兩個協議 TCP和UDP

運輸層用一個 16位 埠號來標志一個埠。

UDP特點 ：無連接、盡最大努力交付、面向報文、無擁塞控制、支持一對一，多對一，一對多，多對多的交互通信。首部開銷小。

TCP特點： 面向連接，每一條TCP連接只能是點對點、提供可靠的交付服務，提供全雙工通信、面向位元組流。

TCP用主機的IP地址加上主機上的埠號作為TCP連接的端點，這樣的端點就叫 套接字 。

流量控制 是一個 端到端 的問題，是接收端抑制發送端發送數據的速率，以方便接收端來得及接收。 擁塞控制 是一個全局性過程，涉及到所有的主機，所有的路由器，以及與降低網路傳輸性能有關的所有因素。

TCP擁塞控制採用四種演算法： 慢開始、擁塞避免、快重傳、快恢復 。

傳輸有 三個連接 ：連接建立、數據傳送、連接釋放。

TCP連接建立採用三次握手機制，連接釋放採用四次握手機制。

六:應用層

文件傳送協議FTP 使用 TCP 可靠傳輸服務。FTP使用客戶伺服器方式，一個FTP伺服器進程可同時為多個客戶進程提供服務。在進行文件傳輸時，FTP的客戶和伺服器之間要建立兩個並行的TCP連接，控制連接和數據連接，實際用於傳輸文件的是 數據連接 。

萬維網 WWW 是一個大規模，聯機式的信息儲藏所，可以方便從網際網路上一個站點鏈接到另一個站點。

萬維網使用 統一資源定位符URL 來標志萬維網上的各種文檔，並使每一個文檔在整個網際網路的范圍內具有唯一的標識符 URL 。

6. 簡述網橋的工作原理

網橋工作在數據鏈路層，將兩個LAN連起來，根據MAC地址來轉發幀，可以看作一個「低層的路由器」（路由器工作在網路層，根據網路地址如IP地址進行轉發）。

遠程網橋通過一個通常較慢的鏈路（如電話線）連接兩個遠程LAN，對本地網橋而言，性能比較重要，而對遠程網橋而言，在長距離上可正常運行是更重要的。

網橋與路由器的比較

網橋並不了解其轉發幀中高層協議的信息，這使它可以同時以同種凡是處理IP、IPX等協議，它還提供了將無路由協議的網路（如NetBEUI）分段的功能。

由於路由器處理網路層的數據，因此它們更容易互連不同的數據鏈路層，如令牌環網段和乙太網段。網橋通常比路由器難控制。象IP等協議有復雜的路由協議，使網管易於管理路由；IP等協議還提供了較多的網路如何分段的信息（即使其地址也提供了此類信息）。而網橋則只用MAC地址和物理拓撲進行工作。因此網橋一般適於小型較簡單的網路。

二、使用原因

許多單位都有多個區域網，並且希望能夠將它們連接起來。之所以一個單位有多個區域網，有以下6個原因：

首先，許多大學的系或公司的部門都有各自的區域網，主要用於連接他們自己的個人計算機、工作站以及伺服器。由於各系（或部門）的工作性質不同，因此選用了不同的區域網，這些系（或部門）之間早晚需相互交往，因而需要網橋。

其次，一個單位在地理位置上較分散，並且相距較遠，與其安裝一個遍布所有地點的同軸電纜網，不如在各個地點建立一個區域網，並用網橋和紅外鏈路連接起來，這樣費用可能會低一些。

第3，可能有必要將一個邏輯上單一的LAN分成多個區域網，以調節載荷。例如採用由網橋連接的多個區域網，每個區域網有一組工作站，並且有自己的文件伺服器，因此大部分通信限於單個區域網內，減輕了主幹網的負擔。

第4，在有些情況下，從載荷上看單個區域網是毫無問題的，但是相距最遠的機器之間的物理距離太遠（比如超過802.3所規定的2.5km）。即使電纜鋪設不成問題，但由於來回時延過長，網路仍將不能正常工作。唯一的辦法是將區域網分段，在各段之間放置網橋。通過使用網橋，可以增加工作的總物理距離。

第5，可靠性問題。在一個單獨的區域網中，一個有缺陷的節點不斷地輸出無用的信息流會嚴重地破壞區域網的運行。網橋可以設置在區域網中的關鍵部位，就像建築物內的放火門一樣，防止因單個節點失常而破壞整個系統。

第6，網橋有助於安全保密。大多數LAN介面都有一種混雜工作方式(promiscuousmode)，在這種方式下，計算機接收所有的幀，包括那些並不是編址發送給它的幀。如果網中多處設置網橋並謹慎地攔截無須轉發的重要信息，那麼就可以把網路分隔以防止信息被竊。

三、兼容性問題

有人可能會天真地認為從一個802區域網到另一個802區域網的網橋非常簡單，但實際上並非如此。在802.x到802.y的九種組合中，每一種都有它自己的特殊問題要解決。在討論這些特殊問題之前，先來看一看這些網橋共同面臨的一般性問題。

首先，各種區域網採用了不同的幀格式。這種不兼容性並不是由技術上的原因造成的，而僅僅是由於支持三種標準的公司(Xerox,GM和IBM)，沒有一家願意改變自己所支持的標准。其結果是：在不同的區域網間復制幀要重排格式，這需要佔用CPU時間，重新計算校驗和，而且還有可能產生因網橋存儲錯誤而造成的無法檢測的錯誤。

第二個問題是互聯的區域網並非必須按相同的數據傳輸速率運行。當快速的區域網向慢速的區域網發送一長串連續幀時，網橋處理幀的速度要比幀進入的速度慢。網橋必須用緩沖區存儲來不及處理的幀，同時還得提防耗盡存儲器。即使是10Mb/s的802.4到10Mb/s的802.3的網橋，在某種程度上也存在這樣的問題。因為802.3的部分帶寬耗費於沖突。802.3實際上並不是真的10Mb/s，而802.4(幾乎)確實為10Mb/s。

與網橋瓶頸問題相關的一個細微而重要的問題是其上各層的計時器值。假如802.4區域網上的網路層想發送一段很長的報文(幀序列)。在發出最後一幀之後，它開啟一個計時器，等待確認。如果此報文必須通過網橋轉到慢速的802.5網路，那麼在最後一幀被轉發到低速區域網之前，計時器就有可能時間到。網路層可能會以為幀丟失而重新發送整個報文。幾次傳送失敗後，網路層就會放棄傳輸並告訴傳輸層目的站點已經關機。

第三，在所有的問題中，可能最為嚴重的問題是三種802LAN有不同的最大幀長度。對於802.3，最大幀長度取決於配置參數，但對標準的10M/bs系統最大有效載荷為1500位元組。802.4的最大幀長度固定為8191位元組。802.5沒有上限，只要站點的傳輸時間不超過令牌持有時間。如果令牌時間預設為10ms，則最大幀長度為5000位元組。一個顯而易見的問題出現了：當必須把一個長幀轉發給不能接收長幀的區域網時，將會怎麼樣？在本層中不考慮把幀分成小段。所有的協議都假定幀要麼到達要麼沒有到達，沒有條款規定把更小的單位重組成幀。這並不是說不能設計這樣的協議，可以設計並已有這種協議，只是802不提供這種功能。這個問題基本上無法解決，必須丟棄因太長而無法轉發的幀。其透明程度也就這樣了。

四、兩種網橋

1、透明網橋

第一種802網橋是透明網橋(transparentbridge)或生成樹網橋(spanningtreebridge)。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標准網橋之後，只需把連接插頭插入網橋，就萬事大吉。不需要改動硬體和軟體，無需設置地址開關，無需裝入路由表或參數。總之什麼也不幹，只須插入電纜就完事，現有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。如果要轉發，則必須決定發往哪個LAN。這需要通過查詢網橋中一張大型散列表裡的目的地址而作出決定。該表可列出每個可能的目的地，以及它屬於哪一條輸出線路(LAN)。在插入網橋之初，所有的散列表均為空。由於網橋不知道任何目的地的位置，因而採用擴散演算法(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，發往該處的幀就只放到適當的LAN上，而不再散發。

透明網橋採用的演算法是逆向學習法(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上可訪問哪台機器，於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，網路的拓撲結構會隨之改變。為了處理動態拓撲問題，每當增加散列表項時，均在該項中註明幀的到達時間。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後幀到來的時間。網橋中有一個進程定期地掃描散列表，清除時間早於當前時間若干分鍾的全部表項。於是，如果從LAN上取下一台計算機，並在別處重新連到LAN上的話，那麼在幾分鍾內，它即可重新開始正常工作而無須人工干預。這個演算法同時也意味著，如果機器在幾分鍾內無動作，那麼發給它的幀將不得不散發，一直到它自己發送出一幀為止。

到達幀的路由選擇過程取決於發送的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之間設置了並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迴路，可能引發無限循環。其解決方法就是下面要講的生成樹(spanningtree)演算法。

生成樹網橋

解決上面所說的無限循環問題的方法是讓網橋相互通信，並用一棵到達每個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。由於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。

為了建造生成樹，首先必須選出一個網橋作為生成樹的根。實現的方法是每個網橋廣播其序列號（該序列號由廠家設置並保證全球唯一），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，每個網橋和每個埠需要下列配置數據：

網橋：網橋ID(唯一的標識)

埠：埠ID(唯一的標識)

埠相對優先權

各埠的花費(高帶寬=低花費)

配置好各個網橋後，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埠

除根網橋外的各個網橋需要選一個根埠，這應該是最適合與根網橋通信的埠。通過計算各個埠到根網橋的花費，取最小者作為根埠。

3、選擇每個LAN的「指定(designated)網橋」和「指定埠」

如果只有一個網橋連到某LAN，它必然是該LAN的指定網橋，如果多於一個，則到根網橋花費最小的被選為該LAN的指定網橋。指定埠連接指定網橋和相應的LAN(如果這樣的埠多於一個，則低優先權的被選)。

一個埠必須為下列之一：

1、根埠

2、某LAN的指定埠

3、阻塞埠

當一個網橋加電後，它假定自己是根網橋，發送出一個CBPDU()，告知它認為的根網橋ID。一個網橋收到一個根網橋ID小於其所知ID的CBPDU，它將更新自己的表，如果該幀從根埠(上傳)到達，則向所有指定埠(下傳)分發。當一個網橋收到一個根網橋ID大於其所知ID的CBPDU，該信息被丟棄，如果該幀從指定埠到達，則回送一個幀告知真實根網橋的較低ID。

當有意地或由於線路故障引起網路重新配置，上述過程將重復，產生一個新的生成樹。

2、源路由選擇網橋

透明網橋的優點是易於安裝，只需插進電纜即大功告成。但是從另一方面來說，這種網橋並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和令牌匯流排的人選擇了透明網橋，而令牌環的支持者則偏愛一種稱為源路由選擇(sourcerouting)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送者都知道接收者是否在同一LAN上。當發送一幀到另外的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，尋找發來此幀的那個LAN的編號。如果發來此幀的那個LAN編號後跟的是本網橋的編號，則將此幀轉發到路由表中自己後面的那個LAN。如果該LAN編號後跟的不是本網橋，則不轉發此幀。這一演算法有3種可能的具體實現：軟體、硬體、混合。這三種具體實現的價格和性能各不相同。第一種沒有介面硬體開銷，但需要速度很快的CPU處理所有到來的幀。最後一種實現需要特殊的VLSI晶元，該晶元分擔了網橋的許多工作，因此，網橋可以採用速度較慢的CPU，或者可以連接更多的LAN。

源路由選擇的前提是互聯網中的每台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演算法的重要部分。獲取路由演算法的基本思想是：如果不知道目的地地址的位置，源機器就發布一廣播幀，詢問它在哪裡。每個網橋都轉發該查找幀(discoveryframe)，這樣該幀就可到達互聯網中的每一個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，於是，廣播幀的發送者就可以得到確切的路由，並可從中選取最佳路由。

雖然此演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路大小的線性函數，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，而且整個演算法肯定是不透明的。

3、兩種網橋的比較

透明網橋一般用於連接乙太網段，而源路由選擇網橋則一般用於連接令牌環網段。

五、遠程網橋

網橋有時也被用來連接兩個或多個相距較遠的LAN。比如，某個公司分布在多個城市中，該公司在每個城市中均有一個本地的LAN，最理想的情況就是所有的LAN均連接起來，整個系統就像一個大型的LAN一樣。

該目標可通過下述方法實現：每個LAN中均設置一個網橋，並且用點到點的連接（比如租用電話公司的電話線）將它們兩個兩個地連接起來。點到點連線可採用各種不同的協議。辦法之一就是選用某種標準的點到點數據鏈路協議，將完整的MAC幀加到有效載荷中。如果所有的LAN均相同，這種辦法的效果最好，它的唯一問題就是必須將幀送到正確的LAN中。另一種辦法是在源網橋中去掉MAC的頭部和尾部，並把剩下的部分加到點到點協議的有效載荷中，然後在目的網橋中產生新的頭部和尾部。它的缺點是到達目的主機的校驗和並非是源主機所計算的校驗和，因此網橋存儲器中某位損壞所產生的錯誤可能不會被檢測到。

網橋的基本工作原理
數據鏈路層互聯的設備是網橋(bridge),在網路互聯中它起到數據接收、地址過濾與數據轉發的作用，用來實現多個網路系統之間的數據交換。
網橋的基本特徵
1.網橋在數據鏈路層上實現區域網互連；
2.網橋能夠互連兩個採用不同數據鏈路層協議、不同傳輸介質與不同傳輸速率的網路；
3.網橋以接收、存儲、地址過濾與轉發的方式實現互連的網路之間的通信；
4.網橋需要互連的網路在數據鏈路層以上採用相同的協議；
5.網橋可以分隔兩個網路之間的廣播通信量，有利於改善互連網路的性能與安全性。

參考資料
http://www.9iseo.cn
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7. 網橋有什麼用

一、什麼是網橋？

網橋工作在數據鏈路層，將兩個LAN連起來，根據MAC地址來轉發幀，可以看作一個「低層的路由器」（路由器工作在網路層，根據網路地址如IP地址進行轉發）。

[img:a134876636]http://www.douzhe.com/blog/get/3/osi--device.jpg[/img:a134876636]
圖一連接設備與OSI協議棧

遠程網橋通過一個通常較慢的鏈路（如電話線）連接兩個遠程LAN，對本地網橋而言，性能比較重要，而對遠程網橋而言，在長距離上可正常運行是更重要的。

網橋與路由器的比較

網橋並不了解其轉發幀中高層協議的信息，這使它可以同時以同種凡是處理IP、IPX等協議，它還提供了將無路由協議的網路（如NetBEUI）分段的功能。

由於路由器處理網路層的數據，因此它們更容易互連不同的數據鏈路層，如令牌環網段和乙太網段。網橋通常比路由器難控制。象IP等協議有復雜的路由協議，使網管易於管理路由；IP等協議還提供了較多的網路如何分段的信息（即使其地址也提供了此類信息）。而網橋則只用MAC地址和物理拓撲進行工作。因此網橋一般適於小型較簡單的網路。

二、使用原因

許多單位都有多個區域網，並且希望能夠將它們連接起來。之所以一個單位有多個區域網，有以下6個原因：

首先，許多大學的系或公司的部門都有各自的區域網，主要用於連接他們自己的個人計算機、工作站以及伺服器。由於各系（或部門）的工作性質不同，因此選用了不同的區域網，這些系（或部門）之間早晚需相互交往，因而需要網橋。

其次，一個單位在地理位置上較分散，並且相距較遠，與其安裝一個遍布所有地點的同軸電纜網，不如在各個地點建立一個區域網，並用網橋和紅外鏈路連接起來，這樣費用可能會低一些。

第3，可能有必要將一個邏輯上單一的LAN分成多個區域網，以調節載荷。例如採用由網橋連接的多個區域網，每個區域網有一組工作站，並且有自己的文件伺服器，因此大部分通信限於單個區域網內，減輕了主幹網的負擔。

第4，在有些情況下，從載荷上看單個區域網是毫無問題的，但是相距最遠的機器之間的物理距離太遠（比如超過802.3所規定的2.5km）。即使電纜鋪設不成問題，但由於來回時延過長，網路仍將不能正常工作。唯一的辦法是將區域網分段，在各段之間放置網橋。通過使用網橋，可以增加工作的總物理距離。

第5，可靠性問題。在一個單獨的區域網中，一個有缺陷的節點不斷地輸出無用的信息流會嚴重地破壞區域網的運行。網橋可以設置在區域網中的關鍵部位，就像建築物內的放火門一樣，防止因單個節點失常而破壞整個系統。

第6，網橋有助於安全保密。大多數LAN介面都有一種混雜工作方式(promiscuousmode)，在這種方式下，計算機接收所有的幀，包括那些並不是編址發送給它的幀。如果網中多處設置網橋並謹慎地攔截無須轉發的重要信息，那麼就可以把網路分隔以防止信息被竊。

三、兼容性問題

有人可能會天真地認為從一個802區域網到另一個802區域網的網橋非常簡單，但實際上並非如此。在802.x到802.y的九種組合中，每一種都有它自己的特殊問題要解決。在討論這些特殊問題之前，先來看一看這些網橋共同面臨的一般性問題。

首先，各種區域網採用了不同的幀格式。這種不兼容性並不是由技術上的原因造成的，而僅僅是由於支持三種標準的公司(Xerox,GM和IBM)，沒有一家願意改變自己所支持的標准。其結果是：在不同的區域網間復制幀要重排格式，這需要佔用CPU時間，重新計算校驗和，而且還有可能產生因網橋存儲錯誤而造成的無法檢測的錯誤。

第二個問題是互聯的區域網並非必須按相同的數據傳輸速率運行。當快速的區域網向慢速的區域網發送一長串連續幀時，網橋處理幀的速度要比幀進入的速度慢。網橋必須用緩沖區存儲來不及處理的幀，同時還得提防耗盡存儲器。即使是10Mb/s的802.4到10Mb/s的802.3的網橋，在某種程度上也存在這樣的問題。因為802.3的部分帶寬耗費於沖突。802.3實際上並不是真的10Mb/s，而802.4(幾乎)確實為10Mb/s。

與網橋瓶頸問題相關的一個細微而重要的問題是其上各層的計時器值。假如802.4區域網上的網路層想發送一段很長的報文(幀序列)。在發出最後一幀之後，它開啟一個計時器，等待確認。如果此報文必須通過網橋轉到慢速的802.5網路，那麼在最後一幀被轉發到低速區域網之前，計時器就有可能時間到。網路層可能會以為幀丟失而重新發送整個報文。幾次傳送失敗後，網路層就會放棄傳輸並告訴傳輸層目的站點已經關機。

第三，在所有的問題中，可能最為嚴重的問題是三種802LAN有不同的最大幀長度。對於802.3，最大幀長度取決於配置參數，但對標準的10M/bs系統最大有效載荷為1500位元組。802.4的最大幀長度固定為8191位元組。802.5沒有上限，只要站點的傳輸時間不超過令牌持有時間。如果令牌時間預設為10ms，則最大幀長度為5000位元組。一個顯而易見的問題出現了：當必須把一個長幀轉發給不能接收長幀的區域網時，將會怎麼樣？在本層中不考慮把幀分成小段。所有的協議都假定幀要麼到達要麼沒有到達，沒有條款規定把更小的單位重組成幀。這並不是說不能設計這樣的協議，可以設計並已有這種協議，只是802不提供這種功能。這個問題基本上無法解決，必須丟棄因太長而無法轉發的幀。其透明程度也就這樣了。

由於各種802LAN的特殊性，如：802.4幀帶有優先權位、802.5幀位元組中有A和C位等，九種網橋都有其特殊的問題，見下表：

[img:a134876636]http://www.douzhe.com/blog/get/3/table.jpg[/img:a134876636]

1、重新格式化幀，並計算新的校驗和。
2、反轉比特順序。
3、復制優先權值，不管有無意義。
4、產生一個假想的優先權。
5、丟棄優先權。
6、流向環（某種程度上）。
7、設置A位和C位。
8、擔心擁塞（快速LAN至慢速LAN）。
9、擔心令牌因為交換ACK延遲或不可能而脫手。
10、如果幀對目的LAN太長，則將其丟棄。

設定的參數：
802.3：1500位元組幀10Mb/s(減去碰撞次數)
802.4：8191位元組幀10Mb/s
802.5：5000位元組幀4Mb/s
當IEEE802委員會開始制訂LAN標准時，未能商定一個統一的標准，卻產生了3個互不兼容的標准，這一失策已受到了嚴厲的抨擊。後來，在制定互聯這3種LAN的網橋的標准時，該委員會決心幹得好一些。這一次確實較為成功，他們提出了2種互不兼容的網橋方案。直到目前為止，還無人要求該委員會制訂連接它的2個不兼容網橋的網關標准。

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mazu 回復於：2004-09-21 15:47:50
四、兩種網橋

1、透明網橋

第一種802網橋是透明網橋(transparentbridge)或生成樹網橋(spanningtreebridge)。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標准網橋之後，只需把連接插頭插入網橋，就萬事大吉。不需要改動硬體和軟體，無需設置地址開關，無需裝入路由表或參數。總之什麼也不幹，只須插入電纜就完事，現有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。如果要轉發，則必須決定發往哪個LAN。這需要通過查詢網橋中一張大型散列表裡的目的地址而作出決定。該表可列出每個可能的目的地，以及它屬於哪一條輸出線路(LAN)。在插入網橋之初，所有的散列表均為空。由於網橋不知道任何目的地的位置，因而採用擴散演算法(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，發往該處的幀就只放到適當的LAN上，而不再散發。

透明網橋採用的演算法是逆向學習法(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上可訪問哪台機器，於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，網路的拓撲結構會隨之改變。為了處理動態拓撲問題，每當增加散列表項時，均在該項中註明幀的到達時間。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後幀到來的時間。網橋中有一個進程定期地掃描散列表，清除時間早於當前時間若干分鍾的全部表項。於是，如果從LAN上取下一台計算機，並在別處重新連到LAN上的話，那麼在幾分鍾內，它即可重新開始正常工作而無須人工干預。這個演算法同時也意味著，如果機器在幾分鍾內無動作，那麼發給它的幀將不得不散發，一直到它自己發送出一幀為止。

到達幀的路由選擇過程取決於發送的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之間設置了並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迴路，可能引發無限循環。其解決方法就是下面要講的生成樹(spanningtree)演算法。

生成樹網橋

解決上面所說的無限循環問題的方法是讓網橋相互通信，並用一棵到達每個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。由於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。

為了建造生成樹，首先必須選出一個網橋作為生成樹的根。實現的方法是每個網橋廣播其序列號（該序列號由廠家設置並保證全球唯一），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，每個網橋和每個埠需要下列配置數據：

網橋：網橋ID(唯一的標識)
埠：埠ID(唯一的標識)
埠相對優先權
各埠的花費(高帶寬=低花費)

配置好各個網橋後，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埠
除根網橋外的各個網橋需要選一個根埠，這應該是最適合與根網橋通信的埠。通過計算各個埠到根網橋的花費，取最小者作為根埠。

3、選擇每個LAN的「指定(designated)網橋」和「指定埠」
如果只有一個網橋連到某LAN，它必然是該LAN的指定網橋，如果多於一個，則到根網橋花費最小的被選為該LAN的指定網橋。指定埠連接指定網橋和相應的LAN(如果這樣的埠多於一個，則低優先權的被選)。
一個埠必須為下列之一：

1、根埠
2、某LAN的指定埠
3、阻塞埠
當一個網橋加電後，它假定自己是根網橋，發送出一個CBPDU()，告知它認為的根網橋ID。一個網橋收到一個根網橋ID小於其所知ID的CBPDU，它將更新自己的表，如果該幀從根埠(上傳)到達，則向所有指定埠(下傳)分發。當一個網橋收到一個根網橋ID大於其所知ID的CBPDU，該信息被丟棄，如果該幀從指定埠到達，則回送一個幀告知真實根網橋的較低ID。

當有意地或由於線路故障引起網路重新配置，上述過程將重復，產生一個新的生成樹。

2、源路由選擇網橋

透明網橋的優點是易於安裝，只需插進電纜即大功告成。但是從另一方面來說，這種網橋並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和令牌匯流排的人選擇了透明網橋，而令牌環的支持者則偏愛一種稱為源路由選擇(sourcerouting)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送者都知道接收者是否在同一LAN上。當發送一幀到另外的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，尋找發來此幀的那個LAN的編號。如果發來此幀的那個LAN編號後跟的是本網橋的編號，則將此幀轉發到路由表中自己後面的那個LAN。如果該LAN編號後跟的不是本網橋，則不轉發此幀。這一演算法有3種可能的具體實現：軟體、硬體、混合。這三種具體實現的價格和性能各不相同。第一種沒有介面硬體開銷，但需要速度很快的CPU處理所有到來的幀。最後一種實現需要特殊的VLSI晶元，該晶元分擔了網橋的許多工作，因此，網橋可以採用速度較慢的CPU，或者可以連接更多的LAN。

源路由選擇的前提是互聯網中的每台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演算法的重要部分。獲取路由演算法的基本思想是：如果不知道目的地地址的位置，源機器就發布一廣播幀，詢問它在哪裡。每個網橋都轉發該查找幀(discoveryframe)，這樣該幀就可到達互聯網中的每一個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，於是，廣播幀的發送者就可以得到確切的路由，並可從中選取最佳路由。

雖然此演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路大小的線性函數，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，而且整個演算法肯定是不透明的。

3、兩種網橋的比較

[img:4f68bde7af]http://www.douzhe.com/blog/get/3/brige%20compare.jpg[/img:4f68bde7af]

透明網橋一般用於連接乙太網段，而源路由選擇網橋則一般用於連接令牌環網段。

五、遠程網橋

網橋有時也被用來連接兩個或多個相距較遠的LAN。比如，某個公司分布在多個城市中，該公司在每個城市中均有一個本地的LAN，最理想的情況就是所有的LAN均連接起來，整個系統就像一個大型的LAN一樣。

該目標可通過下述方法實現：每個LAN中均設置一個網橋，並且用點到點的連接（比如租用電話公司的電話線）將它們兩個兩個地連接起來。點到點連線可採用各種不同的協議。辦法之一就是選用某種標準的點到點數據鏈路協議，將完整的MAC幀加到有效載荷中。如果所有的LAN均相同，這種辦法的效果最好，它的唯一問題就是必須將幀送到正確的LAN中。另一種辦法是在源網橋中去掉MAC的頭部和尾部，並把剩下的部分加到點到點協議的有效載荷中，然後在目的網橋中產生新的頭部和尾部。它的缺點是到達目的主機的校驗和並非是源主機所計算的校驗和，因此網橋存儲器中某位損壞所產生的錯誤可能不會被檢測到。

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mazu 回復於：2004-09-21 16:10:35
[size=24:b937eb119c][b:b937eb119c]網關[/b:b937eb119c][/size:b937eb119c]

網關曾經是很容易理解的概念。在早期的網際網路中，術語網關即指路由器。路由器是網路中超越本地網路的標記，這個走向未知的「大門」曾經、現在仍然用於計算路由並把分組數據轉發到源始網路之外的部分，因此，它被認為是通向網際網路的大門。隨著時間的推移，路由器不再神奇，公共的基於IP的廣域網的出現和成熟促進了路由器的成長。現在路由功能也能由主機和交換集線器來行使，網關不再是神秘的概念。現在，路由器變成了多功能的網路設備，它能將區域網分割成若干網段、互連私有廣域網中相關的區域網以及將各廣域網互連而形成了網際網路，這樣路由器就失去了原有的網關概念。然而術語網關仍然沿用了下來，它不斷地應用到多種不同的功能中，定義網關已經不再是件容易的事。目前，主要有三種網關：

協議網關
應用網關
安全網關
唯一保留的通用意義是作為兩個不同的域或系統間中介的網關，要克服的差異本質決定了需要的網關類型。

一、協議網關

協議網關通常在使用不同協議的網路區域間做協議轉換。這一轉換過程可以發生在OSI參考模型的第2層、第3層或2、3層之間。但是有兩種協議網關不提供轉換的功能：安全網關和管道。由於兩個互連的網路區域的邏輯差異，安全網關是兩個技術上相似的網路區域間的必要中介。如私有廣域網和公有的網際網路。這一特例在後續的「組合過濾網關」中討論，此部分中集中於實行物理的協議轉換的協議網關。

1、管道網關

管道是通過不兼容的網路區域傳輸數據的比較通用的技術。數據分組被封裝在可以被傳輸網路識別的幀中，到達目的地時，接收主機解開封裝，把封裝信息丟棄，這樣分組就被恢復到了原先的格式。例如在下圖中，IPv4數據由路由器A封裝在IPv6分組中，通過IPv6網路傳遞給一個IPv4主機，路由器解開IPv6的封裝，把還原的IPv4數據傳遞給目的主機。

[img:b937eb119c]http://www.douzhe.com/blog/get/3/網關1.jpg[/img:b937eb119c]

管道技術只能用於3層協議，從SNA到IPv6。雖然管道技術有能夠克服特定網路拓撲限制的優點，它也有缺點。管道的本質可以隱藏不該接受的分組，簡單來說，管道可以通過封裝來攻破防火牆，把本該過濾掉的數據傳給私有的網路區域。

2、專用網關

很多的專用網關能夠在傳統的大型機系統和迅速發展的分布式處理系統間建立橋梁。典型的專用網關用於把基於PC的客戶端連到區域網邊緣的轉換器。該轉換器通過X.25網路提供對大型機系統的訪問。下圖演示了從PC客戶端到網關的過程，網關將IP數據通過X.25廣域網傳送給大型機。

[img:b937eb119c]http://www.douzhe.com/blog/get/3/網關2.jpg[/img:b937eb119c]

這些網關通常是需要安裝在連接到區域網的計算機上的便宜、單功能的電路板，這使其價格很低且很容易升級。在上圖的例子中，該單功能的網關將大型機時代的硬連線的終端和終端伺服器升級為PC機和區域網。

3、2層協議網關

2層協議網關提供區域網到區域網的轉換，它們通常被稱為翻譯網橋而不是協議網關。在使用不同幀類型或時鍾頻率的區域網間互連可能就需要這種轉換。

(1)幀格式差異

IEEE802兼容的區域網共享公共的介質訪問層，但是它們的幀結構和介質訪問機制使它們不能直接互通。如下圖：

[img:b937eb119c]http://www.douzhe.com/blog/get/3/網關3.jpg[/img:b937eb119c]

翻譯網橋利用了2層的共同點，如MAC地址，提供幀結構不同部分的動態翻譯，使它們的互通成為了可能。第一代區域網需要獨立的設備來提供翻譯網橋，如今的多協議交換集線器通常提供高帶寬主幹，在不同幀類型間可作為翻譯網橋，如下圖所示：

[img:b937eb119c]http://www.douzhe.com/blog/get/3/網關4.jpg[/img:b937eb119c]

現在翻譯網橋的幕後性質使這種協議轉換變得模糊，獨立的翻譯設備不再需要，多功能交換集線器天生就具有2層協議轉換網關的功能。

替代使用僅涉及2層的設備如翻譯網橋或多協議交換集線器的另一種選擇是使用3層設備：路由器。長期以來路由器就是區域網主幹的重要組成部分，見下圖。如果路由器用於互連區域網和廣域網，它們通常都支持標準的區域網介面，經過適當的配置，路由器很容易提供不同幀類型的翻譯。這種方案的缺點是如果使用3層設備路由器需要表查詢，這是軟體功能，而象交換機和集線器等2層設備的功能由硬體來實現，從而可以運行得更快。

[img:b937eb119c]http://www.douzhe.com/blog/get/3/網關5.jpg[/img:b937eb119c]

(2)傳輸率差異

很多過去的區域網技術已經提升了傳輸速率，例如，IEEE802.3乙太網現在有10Mbps、100Mbps和1bps的版本，它們的幀結構是相同的，主要的區別在於物理層以及介質訪問機制，在各種區別中，傳輸速率是最明顯的差異。令牌環網也提升了傳輸速率，早期版本工作在4Mbps速率下，現在的版本速率為16Mbps，100Mbps的FDDI是直接從令牌環發展來的，通常用作令牌環網的主幹。這些僅有時鍾頻率不同的區域網技術需要一種機制在兩個其它方面都兼容的區域網間提供緩沖的介面，現今的多協議、高帶寬的交換集線器提供了能夠緩沖速率差異的健壯的背板，如下圖：
[img:b937eb119c]http://www.douzhe.com/blog/get/3/網關6.jpg[/img:b937eb119c]

如今的多協議區域網可以為同一區域網技術的不同速率版本提供內部速率緩沖，還可以為不同的802兼容的區域網提供2層幀轉換。路由器也可以做速率差異的緩沖工作，它們相對於交換集線器的長處是它們的內存是可擴展的。其內存緩存進入和流出分組到一定程度以決定是否有相應的訪問列表（過濾）要應用，以及決定下一跳，該內存還可以用於緩存可能存在於各種網路拓撲間的速率差異，如下圖：

[img:b937eb119c]http://www.douzhe.com/blog/get/3/網關7.jpg[/img:b937eb119c]

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mazu 回復於：2004-09-21 16:22:51
二、應用網關

應用網關是在使用不同數據格式間翻譯數據的系統。典型的應用網關接收一種格式的輸入，將之翻譯，然後以新的格式發送，如下圖。輸入和輸出介面可以是分立的也可以使用同一網路連接。
[img:43835c7fde]http://www.douzhe.com/blog/get/3/網關8.jpg[/img:43835c7fde]

一種應用可以有多種應用網關。如Email可以以多種格式實現，提供Email的伺服器可能需要與各種格式的郵件伺服器交互，實現此功能唯一的方法是支持多個網關介面。下圖所示為一個郵件伺服器可以支持的幾種網關介面。

[img:43835c7fde]http://www.douzhe.com/blog/get/3/GW1.jpg[/img:43835c7fde]

應用網關也可以用於將區域網客戶機與外部數據源相連，這種網關為本地主機提供了與遠程互動式應用的連接。將應用的邏輯和執行代碼置於區域網中客戶端避免了低帶寬、高延遲的廣域網的缺點，這就使得客戶端的響應時間更短。應用網關將請求發送給相應的計算機，獲取數據，如果需要就把數據格式轉換成客戶機所要求的格式，見下圖所示。

[img:43835c7fde]http://www.douzhe.com/blog/get/3/GW2.jpg[/img:43835c7fde]

本文不對所有的應用網關配置作詳盡的描述，這些例子應該概括了應用網關的各種分支。它們通常位於網路數據的交匯點，為了充分地支持這樣的交匯點，需要包括區域網、廣域網在內的多種網路技術的結合。

三、安全網關

安全網關是各種技術有趣的融合，具有重要且獨特的保護作用，其范圍從協議級過濾到十分復雜的應用級過濾。防火牆主要有三類：

分組過濾
電路網關
應用網關注意：三種中只有一種是過濾器，其餘都是網關。

這三種機制通常結合使用。過濾器是映射機制，可區分合法的和欺騙包。每種方法都有各自的能力和限制，要根據安全的需要仔細評價。

1、包過濾器

包過濾是安全映射最基本的形式，路由軟體可根據包的源地址、目的地址或埠號建立許可權，對眾所周知的埠號的過濾可以阻止或允許網際協議如FTP、rlogin等。過濾器可對進入和/或流出的數據操作，在網路層實現過濾意味著路由器可以為所有應用提供安全映射功能。作為（邏輯意義上的）路由器的常駐部分，這種過濾可在任何可路由的網路中自由使用，但不要把它誤解為萬能的，包過濾有很多弱點，但總比沒有好。

包過濾很難做好，尤其當安全需求定義得不好且不細致的時候更是如此。這種過濾也很容易被攻破。包過濾比較每個數據包，基於包頭信息與路由器的訪問列表的比較來做出通過/不通過的決定，這種技術存在許多潛在的弱點。首先，它直接依賴路由器管理員正確地編制許可權集，這種情況下，拼寫的錯誤是致命的，可以在防線中造成不需要任何特殊技術就可以攻破的漏洞。即使管理員准確地設計了許可權，其邏輯也必須毫無破綻才行。雖然設計路由似乎很簡單，但開發和維護一長套復雜的許可權也是很麻煩的，必須根據防火牆的許可權集理解和評估每天的變化，新添加的伺服器如果沒有明確地被保護，可能就會成為攻破點。

隨著時間的推移，訪問許可權的查找會降低路由器的轉發速度。每當路由器收到一個分組，它必須識別該分組要到達目的地需經由的下一跳地址，這必將伴隨著另一個很耗費CPU的工作：檢查訪問列表以確定其是否被允許到達該目的地。訪問列表越長，此過程要花的時間就越多。

包過濾的第二個缺陷是它認為包頭信息是有效的，無法驗證該包的源頭。頭信息很容易被精通網路的人篡改，這種篡改通常稱為「欺騙」。

包過濾的種種弱點使它不足以保護你的網路資源，最好與其它更復雜的過濾機制聯合使用，而不要單獨使用。

2、鏈路網關

鏈路級網關對於保護源自私有、安全的網路環境的請求是很理想的。這種網關攔截TCP請求，甚至某些UDP請求，然後代表數據源來獲取所請求的信息。該代理伺服器接收對萬維網上的信息的請求，並

8. 關於網橋的問題

四、兩種網橋

1、透明網橋

第一種802網橋是透明網橋(transparentbridge)或生成樹網橋(spanningtreebridge)。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標准網橋之後，只需把連接插頭插入網橋，就萬事大吉。不需要改動硬體和軟體，無需設置地址開關，無需裝入路由表或參數。總之什麼也不幹，只須插入電纜就完事，現有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。如果要轉發，則必須決定發往哪個LAN。這需要通過查詢網橋中一張大型散列表裡的目的地址而作出決定。該表可列出每個可能的目的地，以及它屬於哪一條輸出線路(LAN)。在插入網橋之初，所有的散列表均為空。由於網橋不知道任何目的地的位置，因而採用擴散演算法(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，發往該處的幀就只放到適當的LAN上，而不再散發。

透明網橋採用的演算法是逆向學習法(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上可訪問哪台機器，於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，網路的拓撲結構會隨之改變。為了處理動態拓撲問題，每當增加散列表項時，均在該項中註明幀的到達時間。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後幀到來的時間。網橋中有一個進程定期地掃描散列表，清除時間早於當前時間若干分鍾的全部表項。於是，如果從LAN上取下一台計算機，並在別處重新連到LAN上的話，那麼在幾分鍾內，它即可重新開始正常工作而無須人工干預。這個演算法同時也意味著，如果機器在幾分鍾內無動作，那麼發給它的幀將不得不散發，一直到它自己發送出一幀為止。

到達幀的路由選擇過程取決於發送的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之間設置了並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迴路，可能引發無限循環。其解決方法就是下面要講的生成樹(spanningtree)演算法。

生成樹網橋

解決上面所說的無限循環問題的方法是讓網橋相互通信，並用一棵到達每個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。由於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。

為了建造生成樹，首先必須選出一個網橋作為生成樹的根。實現的方法是每個網橋廣播其序列號（該序列號由廠家設置並保證全球唯一），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，每個網橋和每個埠需要下列配置數據：

網橋：網橋ID(唯一的標識)
埠：埠ID(唯一的標識)
埠相對優先權
各埠的花費(高帶寬=低花費)

配置好各個網橋後，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埠
除根網橋外的各個網橋需要選一個根埠，這應該是最適合與根網橋通信的埠。通過計算各個埠到根網橋的花費，取最小者作為根埠。

3、選擇每個LAN的「指定(designated)網橋」和「指定埠」
如果只有一個網橋連到某LAN，它必然是該LAN的指定網橋，如果多於一個，則到根網橋花費最小的被選為該LAN的指定網橋。指定埠連接指定網橋和相應的LAN(如果這樣的埠多於一個，則低優先權的被選)。
一個埠必須為下列之一：

1、根埠
2、某LAN的指定埠
3、阻塞埠
當一個網橋加電後，它假定自己是根網橋，發送出一個CBPDU()，告知它認為的根網橋ID。一個網橋收到一個根網橋ID小於其所知ID的CBPDU，它將更新自己的表，如果該幀從根埠(上傳)到達，則向所有指定埠(下傳)分發。當一個網橋收到一個根網橋ID大於其所知ID的CBPDU，該信息被丟棄，如果該幀從指定埠到達，則回送一個幀告知真實根網橋的較低ID。

當有意地或由於線路故障引起網路重新配置，上述過程將重復，產生一個新的生成樹。

2、源路由選擇網橋

透明網橋的優點是易於安裝，只需插進電纜即大功告成。但是從另一方面來說，這種網橋並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和令牌匯流排的人選擇了透明網橋，而令牌環的支持者則偏愛一種稱為源路由選擇(sourcerouting)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送者都知道接收者是否在同一LAN上。當發送一幀到另外的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，尋找發來此幀的那個LAN的編號。如果發來此幀的那個LAN編號後跟的是本網橋的編號，則將此幀轉發到路由表中自己後面的那個LAN。如果該LAN編號後跟的不是本網橋，則不轉發此幀。這一演算法有3種可能的具體實現：軟體、硬體、混合。這三種具體實現的價格和性能各不相同。第一種沒有介面硬體開銷，但需要速度很快的CPU處理所有到來的幀。最後一種實現需要特殊的VLSI晶元，該晶元分擔了網橋的許多工作，因此，網橋可以採用速度較慢的CPU，或者可以連接更多的LAN。

源路由選擇的前提是互聯網中的每台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演算法的重要部分。獲取路由演算法的基本思想是：如果不知道目的地地址的位置，源機器就發布一廣播幀，詢問它在哪裡。每個網橋都轉發該查找幀(discoveryframe)，這樣該幀就可到達互聯網中的每一個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，於是，廣播幀的發送者就可以得到確切的路由，並可從中選取最佳路由。

雖然此演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路大小的線性函數，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，而且整個演算法肯定是不透明的。

3、兩種網橋的比較

[img:4f68bde7af]http://www.douzhe.com/blog/get/3/brige%20compare.jpg[/img:4f68bde7af]

透明網橋一般用於連接乙太網段，而源路由選擇網橋則一般用於連接令牌環網段。

五、遠程網橋

網橋有時也被用來連接兩個或多個相距較遠的LAN。比如，某個公司分布在多個城市中，該公司在每個城市中均有一個本地的LAN，最理想的情況就是所有的LAN均連接起來，整個系統就像一個大型的LAN一樣。

該目標可通過下述方法實現：每個LAN中均設置一個網橋，並且用點到點的連接（比如租用電話公司的電話線）將它們兩個兩個地連接起來。點到點連線可採用各種不同的協議。辦法之一就是選用某種標準的點到點數據鏈路協議，將完整的MAC幀加到有效載荷中。如果所有的LAN均相同，這種辦法的效果最好，它的唯一問題就是必須將幀送到正確的LAN中。另一種辦法是在源網橋中去掉MAC的頭部和尾部，並把剩下的部分加到點到點協議的有效載荷中，然後在目的網橋中產生新的頭部和尾部。它的缺點是到達目的主機的校驗和並非是源主機所計算的校驗和，因此網橋存儲器中某位損壞所產生的錯誤可能不會被檢測到。

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mazu 回復於：2004-09-21 16:10:35
[size=24:b937eb119c][b:b937eb119c]網關[/b:b937eb119c][/size:b937eb119c]

網關曾經是很容易理解的概念。在早期的網際網路中，術語網關即指路由器。路由器是網路中超越本地網路的標記，這個走向未知的「大門」曾經、現在仍然用於計算路由並把分組數據轉發到源始網路之外的部分，因此，它被認為是通向網際網路的大門。隨著時間的推移，路由器不再神奇，公共的基於IP的廣域網的出現和成熟促進了路由器的成長。現在路由功能也能由主機和交換集線器來行使，網關不再是神秘的概念。現在，路由器變成了多功能的網路設備，它能將區域網分割成若干網段、互連私有廣域網中相關的區域網以及將各廣域網互連而形成了網際網路，這樣路由器就失去了原有的網關概念。然而術語網關仍然沿用了下來，它不斷地應用到多種不同的功能中，定義網關已經不再是件容易的事。目前，主要有三種網關：

協議網關
應用網關
安全網關
唯一保留的通用意義是作為兩個不同的域或系統間中介的網關，要克服的差異本質決定了需要的網關類型。

一、協議網關

協議網關通常在使用不同協議的網路區域間做協議轉換。這一轉換過程可以發生在OSI參考模型的第2層、第3層或2、3層之間。但是有兩種協議網關不提供轉換的功能：安全網關和管道。由於兩個互連的網路區域的邏輯差異，安全網關是兩個技術上相似的網路區域間的必要中介。如私有廣域網和公有的網際網路。這一特例在後續的「組合過濾網關」中討論，此部分中集中於實行物理的協議轉換的協議網關。

1、管道網關

管道是通過不兼容的網路區域傳輸數據的比較通用的技術。數據分組被封裝在可以被傳輸網路識別的幀中，到達目的地時，接收主機解開封裝，把封裝信息丟棄，這樣分組就被恢復到了原先的格式。例如在下圖中，IPv4數據由路由器A封裝在IPv6分組中，通過IPv6網路傳遞給一個IPv4主機，路由器解開IPv6的封裝，把還原的IPv4數據傳遞給目的主機。

[img:b937eb119c]http://www.douzhe.com/blog/get/3/網關1.jpg[/img:b937eb119c]

管道技術只能用於3層協議，從SNA到IPv6。雖然管道技術有能夠克服特定網路拓撲限制的優點，它也有缺點。管道的本質可以隱藏不該接受的分組，簡單來說，管道可以通過封裝來攻破防火牆，把本該過濾掉的數據傳給私有的網路區域。

2、專用網關

很多的專用網關能夠在傳統的大型機系統和迅速發展的分布式處理系統間建立橋梁。典型的專用網關用於把基於PC的客戶端連到區域網邊緣的轉換器。該轉換器通過X.25網路提供對大型機系統的訪問。下圖演示了從PC客戶端到網關的過程，網關將IP數據通過X.25廣域網傳送給大型機。

[img:b937eb119c]http://www.douzhe.com/blog/get/3/網關2.jpg[/img:b937eb119c]

這些網關通常是需要安裝在連接到區域網的計算機上的便宜、單功能的電路板，這使其價格很低且很容易升級。在上圖的例子中，該單功能的網關將大型機時代的硬連線的終端和終端伺服器升級為PC機和區域網。

3、2層協議網關

2層協議網關提供區域網到區域網的轉換，它們通常被稱為翻譯網橋而不是協議網關。在使用不同幀類型或時鍾頻率的區域網間互連可能就需要這種轉換。

(1)幀格式差異

IEEE802兼容的區域網共享公共的介質訪問層，但是它們的幀結構和介質訪問機制使它們不能直接互通。如下圖：

[img:b937eb119c]http://www.douzhe.com/blog/get/3/網關3.jpg[/img:b937eb119c]

翻譯網橋利用了2層的共同點，如MAC地址，提供幀結構不同部分的動態翻譯，使它們的互通成為了可能。第一代區域網需要獨立的設備來提供翻譯網橋，如今的多協議交換集線器通常提供高帶寬主幹，在不同幀類型間可作為翻譯網橋，如下圖所示：

[img:b937eb119c]http://www.douzhe.com/blog/get/3/網關4.jpg[/img:b937eb119c]

現在翻譯網橋的幕後性質使這種協議轉換變得模糊，獨立的翻譯設備不再需要，多功能交換集線器天生就具有2層協議轉換網關的功能。

替代使用僅涉及2層的設備如翻譯網橋或多協議交換集線器的另一種選擇是使用3層設備：路由器。長期以來路由器就是區域網主幹的重要組成部分，見下圖。如果路由器用於互連區域網和廣域網，它們通常都支持標準的區域網介面，經過適當的配置，路由器很容易提供不同幀類型的翻譯。這種方案的缺點是如果使用3層設備路由器需要表查詢，這是軟體功能，而象交換機和集線器等2層設備的功能由硬體來實現，從而可以運行得更快。

[img:b937eb119c]http://www.douzhe.com/blog/get/3/網關5.jpg[/img:b937eb119c]

(2)傳輸率差異

很多過去的區域網技術已經提升了傳輸速率，例如，IEEE802.3乙太網現在有10Mbps、100Mbps和1bps的版本，它們的幀結構是相同的，主要的區別在於物理層以及介質訪問機制，在各種區別中，傳輸速率是最明顯的差異。令牌環網也提升了傳輸速率，早期版本工作在4Mbps速率下，現在的版本速率為16Mbps，100Mbps的FDDI是直接從令牌環發展來的，通常用作令牌環網的主幹。這些僅有時鍾頻率不同的區域網技術需要一種機制在兩個其它方面都兼容的區域網間提供緩沖的介面，現今的多協議、高帶寬的交換集線器提供了能夠緩沖速率差異的健壯的背板，如下圖：
[img:b937eb119c]http://www.douzhe.com/blog/get/3/網關6.jpg[/img:b937eb119c]

如今的多協議區域網可以為同一區域網技術的不同速率版本提供內部速率緩沖，還可以為不同的802兼容的區域網提供2層幀轉換。路由器也可以做速率差異的緩沖工作，它們相對於交換集線器的長處是它們的內存是可擴展的。其內存緩存進入和流出分組到一定程度以決定是否有相應的訪問列表（過濾）要應用，以及決定下一跳，該內存還可以用於緩存可能存在於各種網路拓撲間的速率差異，如下圖：

[img:b937eb119c]http://www.douzhe.com/blog/get/3/網關7.jpg[/img:b937eb119c]

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mazu 回復於：2004-09-21 16:22:51
二、應用網關

應用網關是在使用不同數據格式間翻譯數據的系統。典型的應用網關接收一種格式的輸入，將之翻譯，然後以新的格式發送，如下圖。輸入和輸出介面可以是分立的也可以使用同一網路連接。
[img:43835c7fde]http://www.douzhe.com/blog/get/3/網關8.jpg[/img:43835c7fde]

一種應用可以有多種應用網關。如Email可以以多種格式實現，提供Email的伺服器可能需要與各種格式的郵件伺服器交互，實現此功能唯一的方法是支持多個網關介面。下圖所示為一個郵件伺服器可以支持的幾種網關介面。

[img:43835c7fde]http://www.douzhe.com/blog/get/3/GW1.jpg[/img:43835c7fde]

應用網關也可以用於將區域網客戶機與外部數據源相連，這種網關為本地主機提供了與遠程互動式應用的連接。將應用的邏輯和執行代碼置於區域網中客戶端避免了低帶寬、高延遲的廣域網的缺點，這就使得客戶端的響應時間更短。應用網關將請求發送給相應的計算機，獲取數據，如果需要就把數據格式轉換成客戶機所要求的格式，見下圖所示。

[img:43835c7fde]http://www.douzhe.com/blog/get/3/GW2.jpg[/img:43835c7fde]

本文不對所有的應用網關配置作詳盡的描述，這些例子應該概括了應用網關的各種分支。它們通常位於網路數據的交匯點，為了充分地支持這樣的交匯點，需要包括區域網、廣域網在內的多種網路技術的結合。

三、安全網關

安全網關是各種技術有趣的融合，具有重要且獨特的保護作用，其范圍從協議級過濾到十分復雜的應用級過濾。防火牆主要有三類：

分組過濾
電路網關
應用網關注意：三種中只有一種是過濾器，其餘都是網關。

這三種機制通常結合使用。過濾器是映射機制，可區分合法的和欺騙包。每種方法都有各自的能力和限制，要根據安全的需要仔細評價。

1、包過濾器

包過濾是安全映射最基本的形式，路由軟體可根據包的源地址、目的地址或埠號建立許可權，對眾所周知的埠號的過濾可以阻止或允許網際協議如FTP、rlogin等。過濾器可對進入和/或流出的數據操作，在網路層實現過濾意味著路由器可以為所有應用提供安全映射功能。作為（邏輯意義上的）路由器的常駐部分，這種過濾可在任何可路由的網路中自由使用，但不要把它誤解為萬能的，包過濾有很多弱點，但總比沒有好。

包過濾很難做好，尤其當安全需求定義得不好且不細致的時候更是如此。這種過濾也很容易被攻破。包過濾比較每個數據包，基於包頭信息與路由器的訪問列表的比較來做出通過/不通過的決定，這種技術存在許多潛在的弱點。首先，它直接依賴路由器管理員正確地編制許可權集，這種情況下，拼寫的錯誤是致命的，可以在防線中造成不需要任何特殊技術就可以攻破的漏洞。即使管理員准確地設計了許可權，其邏輯也必須毫無破綻才行。雖然設計路由似乎很簡單，但開發和維護一長套復雜的許可權也是很麻煩的，必須根據防火牆的許可權集理解和評估每天的變化，新添加的伺服器如果沒有明確地被保護，可能就會成為攻破點。

隨著時間的推移，訪問許可權的查找會降低路由器的轉發速度。每當路由器收到一個分組，它必須識別該分組要到達目的地需經由的下一跳地址，這必將伴隨著另一個很耗費CPU的工作：檢查訪問列表以確定其是否被允許到達該目的地。訪問列表越長，此過程要花的時間就越多。

包過濾的第二個缺陷是它認為包頭信息是有效的，無法驗證該包的源頭。頭信息很容易被精通網路的人篡改，這種篡改通常稱為「欺騙」。

包過濾的種種弱點使它不足以保護你的網路資源，最好與其它更復雜的過濾機制聯合使用，而不要單獨使用。

2、鏈路網關

鏈路級網關對於保護源自私有、安全的網路環境的請求是很理想的。這種網關攔截TCP請求，甚至某些UDP請求，然後代表數據源來獲取所請求的信息。該代理伺服器接收對萬維網上的信息的請求，並?/ca>

9. 急求計算機網路基礎平時作業，下面是我的題目：

1、網路協議
2、面向連接服務 無連接服務
3、源路徑選擇網橋的基本原理是採用源路徑選擇演算法。該演算法假定每個發送站知道所發送的幀是送往本地區域網還是送往別的區域網。當送往不同的區域網時，則將目的地址的高位置1，且在幀格式的頭內包括該幀傳遞的確切路徑。該演算法的一個關鍵問題是如何確定這個路徑。其基本思想是採用探知法，如果源站不知道目的站接在哪一個區域網上，則先發一個廣播幀，詢問該目的站所在區域網，廣播的幀被么個網橋所接收並轉發到每個區域網。當目的站收到廣播幀後，發一個回答幀給源站，源站記錄它的標識，並獲得確切的路徑信息。和透明網橋相比，透明網橋的優點是安裝容易猶如一個黑盒子，對網上主機完全透明；缺點是不能選擇最佳路徑，無法利用榮譽的網橋來分擔負載。源路徑選擇網橋能尋找最佳路徑，因而可以充分利用冗餘的網橋來分擔負載；其缺點是存在幀爆發現象，特別當互連網路規模很大，包含很多網橋和區域網時，廣播幀的數目在網內劇增，會產生擁擠現象。從路徑選擇優化角度看，源路徑選擇網橋更優，但在規模不大的網路中，透明網橋的缺點並不嚴重，而其它優點卻很明顯。IEEE802.3和802.4小組選用透明網橋方案，802.5選用源路徑選擇網橋方案。
4、傳統的區域網一般是共享匯流排帶寬，若是共享10M的區域網，有5個用戶，則每個用戶平均分得的帶寬最多為2M。這樣，對於帶寬要求比較高的多媒體應用，如視頻會議、視頻點播等，這種網路將難以勝任。交換式區域網則改變了這種狀況，它利用中央交換器，使得每個接入的鏈路都能得到帶寬保證，典型的交換器總頻帶可達千兆位，比現有的共享介質區域網的速度提高2個數量級，可充分保證達數據量多媒體應用的帶寬要求。
5、:(1)電路交換;(2)報文交換;(3)分組交換
6、IEEE802是在1980年2月成立了LAN標准化委員會（簡稱為IEEE802委員會）後，由專門從事LAN的協議制訂，形成的一系列標准，這些稱為IEEE802系列標准。IEEE802.3是載波監聽多路訪問/沖突檢查訪問方法和物理層協議，IEEE802.4是令牌匯流排訪問方法和物理層協議，IEEE802.5是令牌環訪問方法和物理層協議，IEEE802.6是關於城市區域網的標准，IEEE802.7是時隙環訪問方法和物理層協議。
7、LAN的多個設備共享公共傳輸介質。在設備之間傳輸數據之前，首先要解決由哪個設備佔用介質的問題，所以數據鏈路層必須由介質訪問控制功能。為了使數據幀的傳送獨立於所採用的物理介質和介質訪問控制方法，IEEE802標准特意把LLC獨立出來，形成一個單獨子層，使LLC子層與介質無關。MAC子層則以來於物理介質和拓撲結構。
8、（1）如果介質是空閑的，則可以發送。

（2）如果介質是忙的，則繼續監聽，直至檢測到介質空閑，立即發送。

（3）如果由沖突，則等待一隨機量的時間，重復第一步。

（4）這種方法的優點是只要介質空閑，站就立即發送；缺點是假如由兩個或來年各個以上的站同時有數據要發送，沖突就不可避免。因為多個站同時檢測到了空閑。

9、全雙工乙太網可以雙向傳輸數據，不需要沖突檢查功能，允許同時發送和接收，由全雙工乙太網開關實施網路通信管理，比傳統的10BASE-T的吞吐量大一倍。
10、1）發送站發送時首先偵聽載波（載波檢測）。

（2）如果網路（匯流排）空閑，發送站開始發送它的幀。

（3）如果網路（匯流排）被佔用，發送站繼續偵聽載波並推遲發送直至網路空閑。

（4）發送站在發送過程中偵聽碰撞（碰撞檢測）。

（5）如果檢測到碰撞，發送站立即停止發送，這意味著所有捲入碰撞的站都停止發送。

（6）每個捲入碰撞的站都進入退避周期，即按照一定的退避演算法等一段隨機時間後進行重發，亦即重復上述1-6步驟，直至發送成功。

11、集線器是一種特殊的中繼器，又稱HUB。它通常作為網路中心並以星型拓撲結構方式，使用非屏蔽雙絞線將網上各個結點連接起來。自90年代開始，10BASE-T標准已經商量使用，使得匯流排型網路逐步向集線器方式靠近。採用集線器的優點是：如果網上某條線路或結點出現故障，它不會印象網路上其它結點的正常工作。集線器作為一種中繼器，它的基本功能是將網路中的各個介質連在一起。但今天的集線器發展很快，可以分成三類：無源集線器、有源集線器和智能集線器。無源集線器只負責將多段介質連在一起，不對信號做任何處理，這樣它對每一介質段，只允許擴展到最大有效距離的一半。有源和無源集線器相似，但它能對信號起再生與放大作用，有擴展介質長度的功能。智能集線器除具有有源集線器的全部功能外，還將網路的很多功能（如網管功線路交換功能、選擇網路路徑功能等）集成到集線器中。
12、透明網橋具有學習、過濾和幀轉發等功能，每個透明網橋皆設有自己的路徑選擇表。當網橋剛接入時，所有路徑選擇表都為空，此時尚不直到如何選擇路徑。若要轉發幀，就按照擴散法轉發，即除了接收該幀的輸入通道以外，還將幀送到所有通道，這在網橋剛啟動時，可能會造成廣播風暴（Broadcast Storm)。透明網橋按照向後學習演算法來建立路徑選擇表，網橋觀察和記錄每次到達幀的源地址和表示，以及從哪一個區域網入橋，並將記錄登入路徑選擇表。當表建立好以後，網橋則按照路徑選擇表轉發幀。例如某一幀到達時，需要查找路徑選擇表中的目地地址。如果查到，則按制訂的通道將該幀轉發；如其目地地址就在網橋所在的同段區域網中，則將該幀過濾掉；如未查到目地地址，就按照擴散法處理。路徑選擇表有時效性，以使用網路可能的變動。透明網橋的路徑選擇演算法可歸納如下：（1）若目的區域網和源區域網一樣，則網橋將該幀刪除。（2）若源區域網和目的區域網是不同的網，則將該幀轉發到目的區域網。（3）若目的區域網不知道，則採用擴散法處理。
三、
1、