计算机网络透明网桥算法

1. 透明网桥的透明网桥的路径选择算法归纳

（1）若目的局域网和源局域网一样，则网桥将该帧删除。
（2）若源局域网和目的局域网是不同的网，则将该帧转发到目的局域网。
（3）若目的局域网不知道，则采用扩散法处理。

2. 计算机网络

1,不是15分就能得到的问题了
2,说真的也没精力跟你回答啊

3. 网桥,网关,中几器,路由器是怎么用啊

网桥工作在数据链路层，将两个LAN连起来，根据MAC地址来转发帧，可以看作一个“低层的路由器”（路由器工作在网络层，根据网络地址如IP地址进行转发）。
远程网桥通过一个通常较慢的链路（如电话线）连接两个远程LAN，对本地网桥而言，性能比较重要，而对远程网桥而言，在长距离上可正常运行是更重要的。
网桥与路由器的比较
网桥并不了解其转发帧中高层协议的信息，这使它可以同时以同种凡是处理IP、IPX等协议，它还提供了将无路由协议的网络（如NetBEUI）分段的功能。
由于路由器处理网络层的数据，因此它们更容易互连不同的数据链路层，如令牌环网段和以太网段。网桥通常比路由器难控制。象IP等协议有复杂的路由协议，使网管易于管理路由；IP等协议还提供了较多的网络如何分段的信息（即使其地址也提供了此类信息）。而网桥则只用MAC地址和物理拓扑进行工作。因此网桥一般适于小型较简单的网络。
二、使用原因
许多单位都有多个局域网，并且希望能够将它们连接起来。之所以一个单位有多个局域网，有以下6个原因：
首先，许多大学的系或公司的部门都有各自的局域网，主要用于连接他们自己的个人计算机、工作站以及服务器。由于各系（或部门）的工作性质不同，因此选用了不同的局域网，这些系（或部门）之间早晚需相互交往，因而需要网桥。
其次，一个单位在地理位置上较分散，并且相距较远，与其安装一个遍布所有地点的同轴电缆网，不如在各个地点建立一个局域网，并用网桥和红外链路连接起来，这样费用可能会低一些。
第3，可能有必要将一个逻辑上单一的LAN分成多个局域网，以调节载荷。例如采用由网桥连接的多个局域网，每个局域网有一组工作站，并且有自己的文件服务器，因此大部分通信限于单个局域网内，减轻了主干网的负担。
第4，在有些情况下，从载荷上看单个局域网是毫无问题的，但是相距最远的机器之间的物理距离太远（比如超过802.3所规定的2.5km）。即使电缆铺设不成问题，但由于来回时延过长，网络仍将不能正常工作。唯一的办法是将局域网分段，在各段之间放置网桥。通过使用网桥，可以增加工作的总物理距离。
第5，可靠性问题。在一个单独的局域网中，一个有缺陷的节点不断地输出无用的信息流会严重地破坏局域网的运行。网桥可以设置在局域网中的关键部位，就像建筑物内的放火门一样，防止因单个节点失常而破坏整个系统。
第6，网桥有助于安全保密。大多数LAN接口都有一种混杂工作方式(promiscuousmode)，在这种方式下，计算机接收所有的帧，包括那些并不是编址发送给它的帧。如果网中多处设置网桥并谨慎地拦截无须转发的重要信息，那么就可以把网络分隔以防止信息被窃。
三、兼容性问题
有人可能会天真地认为从一个802局域网到另一个802局域网的网桥非常简单，但实际上并非如此。在802.x到802.y的九种组合中，每一种都有它自己的特殊问题要解决。在讨论这些特殊问题之前，先来看一看这些网桥共同面临的一般性问题。
首先，各种局域网采用了不同的帧格式。这种不兼容性并不是由技术上的原因造成的，而仅仅是由于支持三种标准的公司(Xerox,GM和IBM)，没有一家愿意改变自己所支持的标准。其结果是：在不同的局域网间复制帧要重排格式，这需要占用CPU时间，重新计算校验和，而且还有可能产生因网桥存储错误而造成的无法检测的错误。
第二个问题是互联的局域网并非必须按相同的数据传输速率运行。当快速的局域网向慢速的局域网发送一长串连续帧时，网桥处理帧的速度要比帧进入的速度慢。网桥必须用缓冲区存储来不及处理的帧，同时还得提防耗尽存储器。即使是10Mb/s的802.4到10Mb/s的802.3的网桥，在某种程度上也存在这样的问题。因为802.3的部分带宽耗费于冲突。802.3实际上并不是真的10Mb/s，而802.4(几乎)确实为10Mb/s。
与网桥瓶颈问题相关的一个细微而重要的问题是其上各层的计时器值。假如802.4局域网上的网络层想发送一段很长的报文(帧序列)。在发出最后一帧之后，它开启一个计时器，等待确认。如果此报文必须通过网桥转到慢速的802.5网络，那么在最后一帧被转发到低速局域网之前，计时器就有可能时间到。网络层可能会以为帧丢失而重新发送整个报文。几次传送失败后，网络层就会放弃传输并告诉传输层目的站点已经关机。
第三，在所有的问题中，可能最为严重的问题是三种802LAN有不同的最大帧长度。对于802.3，最大帧长度取决于配置参数，但对标准的10M/bs系统最大有效载荷为1500字节。802.4的最大帧长度固定为8191字节。802.5没有上限，只要站点的传输时间不超过令牌持有时间。如果令牌时间缺省为10ms，则最大帧长度为5000字节。一个显而易见的问题出现了：当必须把一个长帧转发给不能接收长帧的局域网时，将会怎么样？在本层中不考虑把帧分成小段。所有的协议都假定帧要么到达要么没有到达，没有条款规定把更小的单位重组成帧。这并不是说不能设计这样的协议，可以设计并已有这种协议，只是802不提供这种功能。这个问题基本上无法解决，必须丢弃因太长而无法转发的帧。其透明程度也就这样了。
四、两种网桥
1、透明网桥
第一种802网桥是透明网桥(transparentbridge)或生成树网桥(spanningtreebridge)。支持这种设计的人首要关心的是完全透明。按照他们的观点，装有多个LAN的单位在买回IEEE标准网桥之后，只需把连接插头插入网桥，就万事大吉。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。这真是不可思议，他们最终成功了。
透明网桥以混杂方式工作，它接收与之连接的所有LAN传送的每一帧。当一帧到达时，网桥必须决定将其丢弃还是转发。如果要转发，则必须决定发往哪个LAN。这需要通过查询网桥中一张大型散列表里的目的地址而作出决定。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。由于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）。随着时间的推移，网桥将了解每个目的地的位置。一旦知道了目的地位置，发往该处的帧就只放到适当的LAN上，而不再散发。
透明网桥采用的算法是逆向学习法(backwardlearning)。网桥按混杂的方式工作，故它能看见所连接的任一LAN上传送的帧。查看源地址即可知道在哪个LAN上可访问哪台机器，于是在散列表中添上一项。
当计算机和网桥加电、断电或迁移时，网络的拓扑结构会随之改变。为了处理动态拓扑问题，每当增加散列表项时，均在该项中注明帧的到达时间。每当目的地已在表中的帧到达时，将以当前时间更新该项。这样，从表中每项的时间即可知道该机器最后帧到来的时间。网桥中有一个进程定期地扫描散列表，清除时间早于当前时间若干分钟的全部表项。于是，如果从LAN上取下一台计算机，并在别处重新连到LAN上的话，那么在几分钟内，它即可重新开始正常工作而无须人工干预。这个算法同时也意味着，如果机器在几分钟内无动作，那么发给它的帧将不得不散发，一直到它自己发送出一帧为止。
到达帧的路由选择过程取决于发送的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，则丢弃该帧。
2、如果源LAN和目的LAN不同，则转发该帧。
3、如果目的LAN未知，则进行扩散。
为了提高可靠性，有人在LAN之间设置了并行的两个或多个网桥，但是，这种配置引起了另外一些问题，因为在拓扑结构中产生了回路，可能引发无限循环。其解决方法就是下面要讲的生成树(spanningtree)算法。
生成树网桥
解决上面所说的无限循环问题的方法是让网桥相互通信，并用一棵到达每个LAN的生成树覆盖实际的拓扑结构。使用生成树，可以确保任两个LAN之间只有唯一一条路径。一旦网桥商定好生成树，LAN间的所有传送都遵从此生成树。由于从每个源到每个目的地只有唯一的路径，故不可能再有循环。
为了建造生成树，首先必须选出一个网桥作为生成树的根。实现的方法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唯一），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构造生成树。如果某个网桥或LAN故障，则重新计算。
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()，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。

大家都知道，从一个房间走到另一个房间，必然要经过一扇门。同样，从一个网络向另一个网络发送信息，也必须经过一道“关口”，这道关口就是网关。
什么是网关

顾名思义，网关（Gateway）就是一个网络连接到另一个网络的“关口”。

按照不同的分类标准，网关也有很多种。TCP/IP协议里的网关是最常用的，在这里我们所讲的“网关”均指TCP/IP协议下的网关。

那么网关到底是什么呢？网关实质上是一个网络通向其他网络的IP地址。比如有网络A和网络B，网络A的IP地址范围为“192.168.1.1~192. 168.1.254”，子网掩码为255.255.255.0；网络B的IP地址范围为“192.168.2.1~192.168.2.254”，子网掩码为255.255.255.0。在没有路由器的情况下，两个网络之间是不能进行TCP/IP通信的，即使是两个网络连接在同一台交换机（或集线器）上，TCP/IP协议也会根据子网掩码（255.255.255.0）判定两个网络中的主机处在不同的网络里。而要实现这两个网络之间的通信，则必须通过网关。如果网络A中的主机发现数据包的目的主机不在本地网络中，就把数据包转发给它自己的网关，再由网关转发给网络B的网关，网络B的网关再转发给网络B的某个主机（如附图所示）。网络B向网络A转发数据包的过程也是如此。

所以说，只有设置好网关的IP地址，TCP/IP协议才能实现不同网络之间的相互通信。那么这个IP地址是哪台机器的IP地址呢？网关的IP地址是具有路由功能的设备的IP地址，具有路由功能的设备有路由器、启用了路由协议的服务器（实质上相当于一台路由器）、代理服务器（也相当于一台路由器）。

什么是默认网关

如果搞清了什么是网关，默认网关也就好理解了。就好像一个房间可以有多扇门一样，一台主机可以有多个网关。默认网关的意思是一台主机如果找不到可用的网关，就把数据包发给默认指定的网关，由这个网关来处理数据包。现在主机使用的网关，一般指的是默认网关。

中继器是因为网线传输距离有限,需要在中途进行恢复,以便传输更远.

路由器是什么

路由器是什么

路由器是一种连接多个网络或网段的网络设备，它能将不同网络或网段之间的数据信息进行“翻译”，以使它们能够相互“读”懂对方的数据，从而构成一个更大的网络。

路由器有两大典型功能，即数据通道功能和控制功能。数据通道功能包括转发决定、背板转发以及输出链路调度等，一般由特定的硬件来完成；控制功能一般用软件来实现，包括与相邻路由器之间的信息交换、系统配置、系统管理等。

多少年来，路由器的发展有起有伏。90年代中期，传统路由器成为制约因特网发展的瓶颈。ATM交换机取而代之，成为IP骨干网的核心，路由器变成了配角。进入90年代末期，Internet规模进一步扩大，流量每半年翻一番，ATM网又成为瓶颈，路由器东山再起，Gbps路由交换机在1997年面世后，人们又开始以Gbps路由交换机取代ATM交换机，架构以路由器为核心的骨干网。

附：路由器原理及路由协议
近十年来，随着计算机网络规模的不断扩大，大型互联网络（如Internet）的迅猛发展，路由技术在网络技术中已逐渐成为关键部分，路由器也随之成为最重要的网络设备。用户的需求推动着路由技术的发展和路由器的普及，人们已经不满足于仅在本地网络上共享信息，而希望最大限度地利用全球各个地区、各种类型的网络资源。而在目前的情况下，任何一个有一定规模的计算机网络（如企业网、校园网、智能大厦等），无论采用的是快速以大网技术、FDDI技术，还是ATM技术，都离不开路由器，否则就无法正常运作和管理。

1 网络互连
把自己的网络同其它的网络互连起来，从网络中获取更多的信息和向网络发布自己的消息，是网络互连的最主要的动力。网络的互连有多种方式，其中使用最多的是网桥互连和路由器互连。

1.1 网桥互连的网络

网桥工作在OSI模型中的第二层，即链路层。完成数据帧（frame）的转发，主要目的是在连接的网络间提供透明的通信。网桥的转发是依据数据帧中的源地址和目的地址来判断一个帧是否应转发和转发到哪个端口。帧中的地址称为“MAC”地址或“硬件”地址，一般就是网卡所带的地址。

网桥的作用是把两个或多个网络互连起来，提供透明的通信。网络上的设备看不到网桥的存在，设备之间的通信就如同在一个网上一样方便。由于网桥是在数据帧上进行转发的，因此只能连接相同或相似的网络（相同或相似结构的数据帧），如以太网之间、以太网与令牌环（token ring）之间的互连，对于不同类型的网络（数据帧结构不同），如以太网与X.25之间，网桥就无能为力了。

网桥扩大了网络的规模，提高了网络的性能，给网络应用带来了方便，在以前的网络中，网桥的应用较为广泛。但网桥互连也带来了不少问题：一个是广播风暴，网桥不阻挡网络中广播消息，当网络的规模较大时（几个网桥，多个以太网段），有可能引起广播风暴（broadcasting storm），导致整个网络全被广播信息充满，直至完全瘫痪。第二个问题是，当与外部网络互连时，网桥会把内部和外部网络合二为一，成为一个网，双方都自动向对方完全开放自己的网络资源。这种互连方式在与外部网络互连时显然是难以接受的。问题的主要根源是网桥只是最大限度地把网络沟通，而不管传送的信息是什么。

1.2 路由器互连网络

路由器互连与网络的协议有关，我们讨论限于TCP／IP网络的情况。

路由器工作在OSI模型中的第三层，即网络层。路由器利用网络层定义的“逻辑”上的网络地址（即IP地址）来区别不同的网络，实现网络的互连和隔离，保持各个网络的独立性。路由器不转发广播消息，而把广播消息限制在各自的网络内部。发送到其他网络的数据茵先被送到路由器，再由路由器转发出去。

IP路由器只转发IP分组，把其余的部分挡在网内（包括广播），从而保持各个网络具有相对的独立性，这样可以组成具有许多网络（子网）互连的大型的网络。由于是在网络层的互连，路由器可方便地连接不同类型的网络，只要网络层运行的是IP协议，通过路由器就可互连起来。

网络中的设备用它们的网络地址（TCP／IP网络中为IP地址）互相通信。IP地址是与硬件地址无关的“逻辑”地址。路由器只根据IP地址来转发数据。IP地址的结构有两部分，一部分定义网络号，另一部分定义网络内的主机号。目前，在Internet网络中采用子网掩码来确定IP地址中网络地址和主机地址。子网掩码与IP地址一样也是32bit，并且两者是一一对应的，并规定，子网掩码中数字为“1”所对应的IP地址中的部分为网络号，为“0”所对应的则为主机号。网络号和主机号合起来，才构成一个完整的IP地址。同一个网络中的主机IP地址，其网络号必须是相同的，这个网络称为IP子网。

通信只能在具有相同网络号的IP地址之间进行，要与其它IP子网的主机进行通信，则必须经过同一网络上的某个路由器或网关（gateway）出去。不同网络号的IP地址不能直接通信，即使它们接在一起，也不能通信。

路由器有多个端口，用于连接多个IP子网。每个端口的IP地址的网络号要求与所连接的IP子网的网络号相同。不同的端口为不同的网络号，对应不同的IP子网，这样才能使各子网中的主机通过自己子网的IP地址把要求出去的IP分组送到路由器上

2 路由原理

当IP子网中的一台主机发送IP分组给同一IP子网的另一台主机时，它将直接把IP分组送到网络上，对方就能收到。而要送给不同IP于网上的主机时，它要选择一个能到达目的子网上的路由器，把IP分组送给该路由器，由路由器负责把IP分组送到目的地。如果没有找到这样的路由器，主机就把IP分组送给一个称为“缺省网关（default gateway）”的路由器上。“缺省网关”是每台主机上的一个配置参数，它是接在同一个网络上的某个路由器端口的IP地址。

路由器转发IP分组时，只根据IP分组目的IP地址的网络号部分，选择合适的端口，把IP分组送出去。同主机一样，路由器也要判定端口所接的是否是目的子网，如果是，就直接把分组通过端口送到网络上，否则，也要选择下一个路由器来传送分组。路由器也有它的缺省网关，用来传送不知道往哪儿送的IP分组。这样，通过路由器把知道如何传送的IP分组正确转发出去，不知道的IP分组送给“缺省网关”路由器，这样一级级地传送，IP分组最终将送到目的地，送不到目的地的IP分组则被网络丢弃了。

目前TCP／IP网络，全部是通过路由器互连起来的，Internet就是成千上万个IP子网通过路由器互连起来的国际性网络。这种网络称为以路由器为基础的网络（router based network），形成了以路由器为节点的“网间网”。在“网间网”中，路由器不仅负责对IP分组的转发，还要负责与别的路由器进行联络，共同确定“网间网”的路由选择和维护路由表。

路由动作包括两项基本内容：寻径和转发。寻径即判定到达目的地的最佳路径，由路由选择算法来实现。由于涉及到不同的路由选择协议和路由选择算法，要相对复杂一些。为了判定最佳路径，路由选择算法必须启动并维护包含路由信息的路由表，其中路由信息依赖于所用的路由选择算法而不尽相同。路由选择算法将收集到的不同信息填入路由表中，根据路由表可将目的网络与下一站（nexthop）的关系告诉路由器。路由器间互通信息进行路由更新，更新维护路由表使之正确反映网络的拓扑变化，并由路由器根据量度来决定最佳路径。这就是路由选择协议（routing protocol），例如路由信息协议（RIP）、开放式最短路径优先协议（OSPF）和边界网关协议（BGP）等。

转发即沿寻径好的最佳路径传送信息分组。路由器首先在路由表中查找，判明是否知道如何将分组发送到下一个站点（路由器或主机），如果路由器不知道如何发送分组，通常将该分组丢弃；否则就根据路由表的相应表项将分组发送到下一个站点，如果目的网络直接与路由器相连，路由器就把分组直接送到相应的端口上。这就是路由转发协议（routed protocol）。

路由转发协议和路由选择协议是相互配合又相互独立的概念，前者使用后者维护的路由表，同时后者要利用前者提供的功能来发布路由协议数据分组。下文中提到的路由协议，除非特别说明，都是指路由选择协议，这也是普遍的习惯。

3 路由协议

典型的路由选择方式有两种：静态路由和动态路由。

静态路由是在路由器中设置的固定的路由表。除非网络管理员干预，否则静态路由不会发生变化。由于静态路由不能对网络的改变作出反映，一般用于网络规模不大、拓扑结构固定的网络中。静态路由的优点是简单、高效、可靠。在所有的路由中，静态路由优先级最高。当动态路由与静态路由发生冲突时，以静态路由为准。

动态路由是网络中的路由器之间相互通信，传递路由信息，利用收到的路由信息更新路由器表的过程。它能实时地适应网络结构的变化。如果路由更新信息表明发生了网络变化，路由选择软件就会重新计算路由，并发出新的路由更新信息。这些信息通过各个网络，引起各路由器重新启动其路由算法，并更新各自的路由表以动态地反映网络拓扑变化。动态路由适用于网络规模大、网络拓扑复杂的网络。当然，各种动态路由协议会不同程度地占用网络带宽和CPU资源。

静态路由和动态路由有各自的特点和适用范围，因此在网络中动态路由通常作为静态路由的补充。当一个分组在路由器中进行寻径时，路由器首先查找静态路由，如果查到则根据相应的静态路由转发分组；否则再查找动态路由。

根据是否在一个自治域内部使用，动态路由协议分为内部网关协议（IGP）和外部网关协议（EGP）。这里的自治域指一个具有统一管理机构、统一路由策略的网络。自治域内部采用的路由选择协议称为内部网关协议，常用的有RIP、OSPF；外部网关协议主要用于多个自治域之间的路由选择，常用的是BGP和BGP-4。下

4. 网桥的分类

第一种802网桥是透明网桥(transparent bridge)或生成树网桥(spanning tree bridge)。支持这种设计的人首要关心的是完全透明。按照他们的观点，装有多个LAN的单位在买回IEEE标准网桥之后，只需把连接插头插入网桥，就万事大吉。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。这真是不可思议，他们最终成功了。
透明网桥以混杂方式工作，它接收与之连接的所有LAN传送的每一帧。当一帧到达时，网桥必须决定将其丢弃还是转发。如果要转发，则必须决定发往哪个LAN。这需要通过查询网桥中一张大型散列表里的目的地址而作出决定。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。由于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）。随着时间的推移，网桥将了解每个目的地的位置。一旦知道了目的地位置，发往该处的帧就只放到适当的LAN上，而不再散发。
透明网桥采用的算法是逆向学习法(backwardlearning)。网桥按混杂的方式工作，故它能看见所连接的任一LAN上传送的帧。查看源地址即可知道在哪个LAN上可访问哪台机器，于是在散列表中添上一项。
当计算机和网桥加电、断电或迁移时，网络的拓扑结构会随之改变。为了处理动态拓扑问题，每当增加散列表项时，均在该项中注明帧的到达时间。每当目的地已在表中的帧到达时，将以当前时间更新该项。这样，从表中每项的时间即可知道该机器最后帧到来的时间。网桥中有一个进程定期地扫描散列表，清除时间早于当前时间若干分钟的全部表项。于是，如果从LAN上取下一台计算机，并在别处重新连到LAN上的话，那么在几分钟内，它即可重新开始正常工作而无须人工干预。这个算法同时也意味着，如果机器在几分钟内无动作，那么发给它的帧将不得不散发，一直到它自己发送出一帧为止。
到达帧的路由选择过程取决于发送的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，则丢弃该帧。
（2）如果源LAN和目的LAN不同，则转发该帧。
（3）如果目的LAN未知，则进行扩散。
为了提高可靠性，有人在LAN之间设置了并行的两个或多个网桥，但是，这种配置引起了另外一些问题，因为在拓扑结构中产生了回路，可能引发无限循环。其解决方法就是下面要讲的生成树(spanningtree)算法。
解决上面所说的无限循环问题的方法是让网桥相互通信，并用一棵到达每个LAN的生成树覆盖实际的拓扑结构。使用生成树，可以确保任两个LAN之间只有唯一一条路径。一旦网桥商定好生成树，LAN间的所有传送都遵从此生成树。由于从每个源到每个目的地只有唯一的路径，故不可能再有循环。
为了建造生成树，首先必须选出一个网桥作为生成树的根。实现的方法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唯一），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构造生成树。如果某个网桥或LAN故障，则重新计算。
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(Configuration Bridge Protocol Data Unit)，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。 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(source routing)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(discovery frame)，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。
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。

5. 计算机网络之五层协议

一：概述

计算机网络 （网络）把许多 计算机 连接在一起，而 互联网 则把许多网络连接在一起，是 网络的网络 。因特网是世界上最大的互联网。

以小写字母i开始的internet( 互联网或互连网 )是 通用 名词，它泛指由多个计算机网络互连而成的网络。在这些网络之间的通信协议（通信规则）可以是 任意 的。

以大写字母I开始的Interent（ 因特网 ）是 专有 名词，它指当前全球最大的、开放的、由众多网络相互连接而成的特定计算机网络，它采用的是 TCP/IP 协议族 作为通信规则，且其前身是美国的 ARPANET 。

因特网现在采用 存储转发 的 分组交换 技术，以及三层因特网服务提供者（ISP）结构。

因特网按 工作方式 可以划分为 边缘 部分和 核心 部分，主机在网络的边缘部分，作用是进行信息处理。 路由器 是在网络的核心部分，作用是：按存储转发方式进行 分组交换 。

计算机通信是计算机的 进程 （运行着的程序）之间的通信，计算机网络采用 通信方式 ：客户–服务器方式和对等连接方式（P2P方式）

按作用 范围 不同，计算机网络分为：广域网WAN,城域网MAN，局域网LAN和个人区域网PAN。

五层协议 的体系结构由：应用层，运输层，网络层，数据链路层和物理层。

<1>:应用层 ： 是体系结构中的最高层，应用层的任务是 通过应用进程间的交互来完成特定网络应用 。应用层协议定义的是 应用进程间通信和交互的规则 。

<2>:运输层 ：任务是负责向 两个主机中的进程之间的通信提供可靠的端到端服务 ，应用层利用该服务传送应用层报文。

TCP ：提供面向连接的，可靠的数据传输服务，其数据传输的单位是报文段。

UDP ：提供无连接的，尽最大努力的数据传输服务，不保证数据传输的可靠性。

<3>网络层： 网络层的任务就是要选择合适的路由，在发送数据时， 网络层把运输层产生的报文段或者用户数据报 封装 成分组或包进行交付给目的站的运输层。

<4>数据链路层： 数据链路层的任务是在两个相邻结点间的线路上无差错地传送以帧（frame）为单位的数据。每一帧包括数据和必要的控制信息。

<5>:物理层： 物理层的任务就是 透明 地传送比特流，物理层还要确定连接电缆插头的 定义 及 连接法 。

运输层最重要的协议是：传输控制协议 TCP 和用户数据报协议 UDP ，而网络层最重要的协议是网络协议 IP 。

分组交换的优点：高效、灵活、迅速、可靠。

网络协议主要由三个要素组成：   （1）语法：即数据和控制信息的结构或者格式； （2）语义：即需要发出何种控制信息，完成何种动作以及做出何种响应。 （3）同步：即事件实现顺序的详细说明。

二：物理层

物理层的主要任务：描述为确定与 传输媒体 的 接口 有关的一些特性。

机械特性 ：接口所用接线器的形状和尺寸，引脚数目和排列，固定和锁定装置等，平时常见的各种规格的插件都有严格的 标准化的规定 。

电气特性 ：接口电缆上的各条线上出现的电压 范围 。

功能特性 ：某条线上出现的某一电平的点电压表示何种 意义 ；

过程特性 ：指明对不同功能的各种可能事件的出现 顺序 。

通信的目的 是： 传送消息 ， 数据 是运送消息的 实体 。 信号 是数据的电气或电磁的表现。

根据信号中代表 参数 的取值方式不同。 信号分为 ： 模拟信号 （连续无限）+ 数字信号 （离散有限）。代表数字信号不同的离散数值的基本波形称为 码元 。

通信 的双方信息交互的方式来看，有三中 基本方式 ：

单向 通信（广播）

双向交替 通信（**半双工**_对讲机）

双向同时 通信（ 全双工 _电话）

调制 ：来自信源的信号常称为基带信号。其包含较多低频成分，较多信道不能传输低频分量或直流分量，需要对其进行调制。

调制分为 两大类 ： 基带调制 （仅对波形转换，又称 编码 ，D2D）+ 带通调制 (基带信号频率范围搬移到较高频段， 载波 调制，D2M)。

编码方式 ：

不归零制 （正电平1/负0）

归零制度 （正脉冲1/负0）

曼彻斯特编码 （位周期中心的向上跳变为0/下1）

差分曼彻斯特编码 （每一位中心处有跳变，开始辩解有跳变为0，无跳变1）

带通调制方法 ： 调 幅 （ AM ）：(0, f1) 。调 频 （ FM ）：(f1, f2) 。调 相 （ PM ）：（0 ， 180度） 。

正交振幅调制（QAM）物理层 下面 的 传输媒体 （介质）： 不属于任何一层 。包括有： 引导性传输媒体 ：双绞、同轴电缆、光缆 、 非引导性传输媒体 ：短波、微波、红外线。

信道复用技术 ： 频分复用 ：（一样的时间占有不不同资源） ； 时分复用 ：（不同时间使用同样资源） ；统计时分复用、波分复用（WDM）、码分复用（CDM）。

宽带接入技术 ： 非对称数字用户线 ADSL (Asymmetric Digital Subcriber Line)（用数字技术对现有的模拟电话用户线进行改造）

三：数据链路层

数据链路层使用的 信道 有 两种类型： * 点对点(PPP) 信道+ 广播*信道

点对点信道的数据链路层的协议数据单元- -帧

数据链路层协议有许多， 三个基本问题 是共同的

封装成桢

透明传输

差错检测

局域网的数据链路层拆成两个子层，即 逻辑链路层（LLC） 子层+ 媒体接入控制（MAC） 子层；

适配器的作用：

计算机与外界局域网的连接是通过通信适配器，适配器本来是主机箱内插入的一块网络接口板，又称网络接口卡，简称（ 网卡 ）。

以太网采用 无连接 的工作方式，对发送的数据帧 不进行编号 ，也不要求对方发回确认，目的站收到差错帧就丢掉。

以太网采用的协议是：具有 冲突检测 的 载波监听多点接入 ( CSMA/CD )。协议的要点是： 发送前先监听，边发送边监听，一旦发现总线出现了碰撞，就立即停止发送。

以太网的硬件地址 ， MAC 地址实际上就是适配器地址或者适配器标识符。 48位长 ， 以太网最短帧长：64字节。争用期51.2微秒。

以太网适配器有 过滤 功能：只接收 单播帧，广播帧，多播帧 。

使用 集线器 可以在 物理层 扩展以太网（半双工），使用 网桥 可以在 数据链路层 扩展以太网（半双工），网桥转发帧时， 不改变帧 的源地址。网桥 优点 ：对帧进行转发过滤，增大 吞吐量 。扩大网络物理范围，提高 可靠 性，可 互连 不同物理层，不同MAC子层和不同速率的以太网。 网桥 缺点 ：增加时延，可能产生广播风暴。

透明网桥 ： 自学习 办法处理接收到的帧。

四：网络层

TCP/IP 体系中的网络层向上只提供简单灵活的、无连接，尽最大努力交付的数据报服务。网络层不提供服务质量的承诺，不保证分组交付的时限， 进程 之间的通信的 可靠性 由 运输层 负责。

一个IP地址在整个因特网范围内是唯一的，分类的 IP地址 包括A类（ 1~126 ）、B类（ 128~191 ）、C类（ 192~223 单播地址）、D类（ 多播 地址）。

分类的IP地址由 网络号字段 和 主机号字段 组成。

物理地址（硬件地址）是数据链路层和物理层使用的地址，而 IP 地址是网络层和以上各层使用的地址，是一种 逻辑地址 ，数据链路层看不见数据报的IP地址。

IP首部中的 生存时间 段给出了IP数据报在因特网中经过的 最大路由器数 ，可防止IP数据报在互联网中无限制的 兜圈 子。

地址解析协议 ARP（Address Resolution Protocol） 把IP地址解析为 硬件地址 ，它解决 同一个局域网的主机或路由器的IP地址和硬件地址的映射问题 ，是一种解决地址问题的协议。以目标IP地址为线索，用来定位一个下一个应该接收数据分包的网络设备对应的MAC地址。如果目标主机不再同一链路上时，可以通过ARP查找下一跳路由器的MAC地址，不过ARP只适用于IPV4，不能用于IPV6，IPV6中可以用ICMPV6替代ARP发送邻居搜索消息。

路由选择协议有两大类： 内部网关 协议（RIP和OSPE）和 外部网关 协议（BGP-4）。

网际控制报文协议 ICMP （Internet Control Message Protocol ）控制报文协议。是IP层协议，ICMP报文作为IP数据报的数据，加上首部后组成IP数据报发送出去，使用ICMP并不是实现了可靠传输。ICMP允许主机或者路由器 报告差错 情况和 提供有关异常 的情况报告。

ICMP是一个重要应用是分组网间探测 PING

与单播相比，在一对多的通信中，IP多播可大大节约网络资源， IP多播使用D类地址，IP多播需要使用 网际组管理协议IGMP 和多播路由选择协议。

五: 运输层

网络层为主机之间提供逻辑通信,运输层为应用进程之间提供端到端的逻辑通信。

运输层有两个协议 TCP和UDP

运输层用一个 16位 端口号来标志一个端口。

UDP特点 ：无连接、尽最大努力交付、面向报文、无拥塞控制、支持一对一，多对一，一对多，多对多的交互通信。首部开销小。

TCP特点： 面向连接，每一条TCP连接只能是点对点、提供可靠的交付服务，提供全双工通信、面向字节流。

TCP用主机的IP地址加上主机上的端口号作为TCP连接的端点，这样的端点就叫 套接字 。

流量控制 是一个 端到端 的问题，是接收端抑制发送端发送数据的速率，以方便接收端来得及接收。 拥塞控制 是一个全局性过程，涉及到所有的主机，所有的路由器，以及与降低网络传输性能有关的所有因素。

TCP拥塞控制采用四种算法： 慢开始、拥塞避免、快重传、快恢复 。

传输有 三个连接 ：连接建立、数据传送、连接释放。

TCP连接建立采用三次握手机制，连接释放采用四次握手机制。

六:应用层

文件传送协议FTP 使用 TCP 可靠传输服务。FTP使用客户服务器方式，一个FTP服务器进程可同时为多个客户进程提供服务。在进行文件传输时，FTP的客户和服务器之间要建立两个并行的TCP连接，控制连接和数据连接，实际用于传输文件的是 数据连接 。

万维网 WWW 是一个大规模，联机式的信息储藏所，可以方便从因特网上一个站点链接到另一个站点。

万维网使用 统一资源定位符URL 来标志万维网上的各种文档，并使每一个文档在整个因特网的范围内具有唯一的标识符 URL 。

6. 简述网桥的工作原理

网桥工作在数据链路层，将两个LAN连起来，根据MAC地址来转发帧，可以看作一个“低层的路由器”（路由器工作在网络层，根据网络地址如IP地址进行转发）。

远程网桥通过一个通常较慢的链路（如电话线）连接两个远程LAN，对本地网桥而言，性能比较重要，而对远程网桥而言，在长距离上可正常运行是更重要的。

网桥与路由器的比较

网桥并不了解其转发帧中高层协议的信息，这使它可以同时以同种凡是处理IP、IPX等协议，它还提供了将无路由协议的网络（如NetBEUI）分段的功能。

由于路由器处理网络层的数据，因此它们更容易互连不同的数据链路层，如令牌环网段和以太网段。网桥通常比路由器难控制。象IP等协议有复杂的路由协议，使网管易于管理路由；IP等协议还提供了较多的网络如何分段的信息（即使其地址也提供了此类信息）。而网桥则只用MAC地址和物理拓扑进行工作。因此网桥一般适于小型较简单的网络。

二、使用原因

许多单位都有多个局域网，并且希望能够将它们连接起来。之所以一个单位有多个局域网，有以下6个原因：

首先，许多大学的系或公司的部门都有各自的局域网，主要用于连接他们自己的个人计算机、工作站以及服务器。由于各系（或部门）的工作性质不同，因此选用了不同的局域网，这些系（或部门）之间早晚需相互交往，因而需要网桥。

其次，一个单位在地理位置上较分散，并且相距较远，与其安装一个遍布所有地点的同轴电缆网，不如在各个地点建立一个局域网，并用网桥和红外链路连接起来，这样费用可能会低一些。

第3，可能有必要将一个逻辑上单一的LAN分成多个局域网，以调节载荷。例如采用由网桥连接的多个局域网，每个局域网有一组工作站，并且有自己的文件服务器，因此大部分通信限于单个局域网内，减轻了主干网的负担。

第4，在有些情况下，从载荷上看单个局域网是毫无问题的，但是相距最远的机器之间的物理距离太远（比如超过802.3所规定的2.5km）。即使电缆铺设不成问题，但由于来回时延过长，网络仍将不能正常工作。唯一的办法是将局域网分段，在各段之间放置网桥。通过使用网桥，可以增加工作的总物理距离。

第5，可靠性问题。在一个单独的局域网中，一个有缺陷的节点不断地输出无用的信息流会严重地破坏局域网的运行。网桥可以设置在局域网中的关键部位，就像建筑物内的放火门一样，防止因单个节点失常而破坏整个系统。

第6，网桥有助于安全保密。大多数LAN接口都有一种混杂工作方式(promiscuousmode)，在这种方式下，计算机接收所有的帧，包括那些并不是编址发送给它的帧。如果网中多处设置网桥并谨慎地拦截无须转发的重要信息，那么就可以把网络分隔以防止信息被窃。

三、兼容性问题

有人可能会天真地认为从一个802局域网到另一个802局域网的网桥非常简单，但实际上并非如此。在802.x到802.y的九种组合中，每一种都有它自己的特殊问题要解决。在讨论这些特殊问题之前，先来看一看这些网桥共同面临的一般性问题。

首先，各种局域网采用了不同的帧格式。这种不兼容性并不是由技术上的原因造成的，而仅仅是由于支持三种标准的公司(Xerox,GM和IBM)，没有一家愿意改变自己所支持的标准。其结果是：在不同的局域网间复制帧要重排格式，这需要占用CPU时间，重新计算校验和，而且还有可能产生因网桥存储错误而造成的无法检测的错误。

第二个问题是互联的局域网并非必须按相同的数据传输速率运行。当快速的局域网向慢速的局域网发送一长串连续帧时，网桥处理帧的速度要比帧进入的速度慢。网桥必须用缓冲区存储来不及处理的帧，同时还得提防耗尽存储器。即使是10Mb/s的802.4到10Mb/s的802.3的网桥，在某种程度上也存在这样的问题。因为802.3的部分带宽耗费于冲突。802.3实际上并不是真的10Mb/s，而802.4(几乎)确实为10Mb/s。

与网桥瓶颈问题相关的一个细微而重要的问题是其上各层的计时器值。假如802.4局域网上的网络层想发送一段很长的报文(帧序列)。在发出最后一帧之后，它开启一个计时器，等待确认。如果此报文必须通过网桥转到慢速的802.5网络，那么在最后一帧被转发到低速局域网之前，计时器就有可能时间到。网络层可能会以为帧丢失而重新发送整个报文。几次传送失败后，网络层就会放弃传输并告诉传输层目的站点已经关机。

第三，在所有的问题中，可能最为严重的问题是三种802LAN有不同的最大帧长度。对于802.3，最大帧长度取决于配置参数，但对标准的10M/bs系统最大有效载荷为1500字节。802.4的最大帧长度固定为8191字节。802.5没有上限，只要站点的传输时间不超过令牌持有时间。如果令牌时间缺省为10ms，则最大帧长度为5000字节。一个显而易见的问题出现了：当必须把一个长帧转发给不能接收长帧的局域网时，将会怎么样？在本层中不考虑把帧分成小段。所有的协议都假定帧要么到达要么没有到达，没有条款规定把更小的单位重组成帧。这并不是说不能设计这样的协议，可以设计并已有这种协议，只是802不提供这种功能。这个问题基本上无法解决，必须丢弃因太长而无法转发的帧。其透明程度也就这样了。

四、两种网桥

1、透明网桥

第一种802网桥是透明网桥(transparentbridge)或生成树网桥(spanningtreebridge)。支持这种设计的人首要关心的是完全透明。按照他们的观点，装有多个LAN的单位在买回IEEE标准网桥之后，只需把连接插头插入网桥，就万事大吉。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。这真是不可思议，他们最终成功了。

透明网桥以混杂方式工作，它接收与之连接的所有LAN传送的每一帧。当一帧到达时，网桥必须决定将其丢弃还是转发。如果要转发，则必须决定发往哪个LAN。这需要通过查询网桥中一张大型散列表里的目的地址而作出决定。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。由于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）。随着时间的推移，网桥将了解每个目的地的位置。一旦知道了目的地位置，发往该处的帧就只放到适当的LAN上，而不再散发。

透明网桥采用的算法是逆向学习法(backwardlearning)。网桥按混杂的方式工作，故它能看见所连接的任一LAN上传送的帧。查看源地址即可知道在哪个LAN上可访问哪台机器，于是在散列表中添上一项。

当计算机和网桥加电、断电或迁移时，网络的拓扑结构会随之改变。为了处理动态拓扑问题，每当增加散列表项时，均在该项中注明帧的到达时间。每当目的地已在表中的帧到达时，将以当前时间更新该项。这样，从表中每项的时间即可知道该机器最后帧到来的时间。网桥中有一个进程定期地扫描散列表，清除时间早于当前时间若干分钟的全部表项。于是，如果从LAN上取下一台计算机，并在别处重新连到LAN上的话，那么在几分钟内，它即可重新开始正常工作而无须人工干预。这个算法同时也意味着，如果机器在几分钟内无动作，那么发给它的帧将不得不散发，一直到它自己发送出一帧为止。

到达帧的路由选择过程取决于发送的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，则丢弃该帧。

2、如果源LAN和目的LAN不同，则转发该帧。

3、如果目的LAN未知，则进行扩散。

为了提高可靠性，有人在LAN之间设置了并行的两个或多个网桥，但是，这种配置引起了另外一些问题，因为在拓扑结构中产生了回路，可能引发无限循环。其解决方法就是下面要讲的生成树(spanningtree)算法。

生成树网桥

解决上面所说的无限循环问题的方法是让网桥相互通信，并用一棵到达每个LAN的生成树覆盖实际的拓扑结构。使用生成树，可以确保任两个LAN之间只有唯一一条路径。一旦网桥商定好生成树，LAN间的所有传送都遵从此生成树。由于从每个源到每个目的地只有唯一的路径，故不可能再有循环。

为了建造生成树，首先必须选出一个网桥作为生成树的根。实现的方法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唯一），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构造生成树。如果某个网桥或LAN故障，则重新计算。

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()，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。

参考资料
http://www.9iseo.cn
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7. 网桥有什么用

一、什么是网桥？

网桥工作在数据链路层，将两个LAN连起来，根据MAC地址来转发帧，可以看作一个“低层的路由器”（路由器工作在网络层，根据网络地址如IP地址进行转发）。

[img:a134876636]http://www.douzhe.com/blog/get/3/osi--device.jpg[/img:a134876636]
图一连接设备与OSI协议栈

远程网桥通过一个通常较慢的链路（如电话线）连接两个远程LAN，对本地网桥而言，性能比较重要，而对远程网桥而言，在长距离上可正常运行是更重要的。

网桥与路由器的比较

网桥并不了解其转发帧中高层协议的信息，这使它可以同时以同种凡是处理IP、IPX等协议，它还提供了将无路由协议的网络（如NetBEUI）分段的功能。

由于路由器处理网络层的数据，因此它们更容易互连不同的数据链路层，如令牌环网段和以太网段。网桥通常比路由器难控制。象IP等协议有复杂的路由协议，使网管易于管理路由；IP等协议还提供了较多的网络如何分段的信息（即使其地址也提供了此类信息）。而网桥则只用MAC地址和物理拓扑进行工作。因此网桥一般适于小型较简单的网络。

二、使用原因

许多单位都有多个局域网，并且希望能够将它们连接起来。之所以一个单位有多个局域网，有以下6个原因：

首先，许多大学的系或公司的部门都有各自的局域网，主要用于连接他们自己的个人计算机、工作站以及服务器。由于各系（或部门）的工作性质不同，因此选用了不同的局域网，这些系（或部门）之间早晚需相互交往，因而需要网桥。

其次，一个单位在地理位置上较分散，并且相距较远，与其安装一个遍布所有地点的同轴电缆网，不如在各个地点建立一个局域网，并用网桥和红外链路连接起来，这样费用可能会低一些。

第3，可能有必要将一个逻辑上单一的LAN分成多个局域网，以调节载荷。例如采用由网桥连接的多个局域网，每个局域网有一组工作站，并且有自己的文件服务器，因此大部分通信限于单个局域网内，减轻了主干网的负担。

第4，在有些情况下，从载荷上看单个局域网是毫无问题的，但是相距最远的机器之间的物理距离太远（比如超过802.3所规定的2.5km）。即使电缆铺设不成问题，但由于来回时延过长，网络仍将不能正常工作。唯一的办法是将局域网分段，在各段之间放置网桥。通过使用网桥，可以增加工作的总物理距离。

第5，可靠性问题。在一个单独的局域网中，一个有缺陷的节点不断地输出无用的信息流会严重地破坏局域网的运行。网桥可以设置在局域网中的关键部位，就像建筑物内的放火门一样，防止因单个节点失常而破坏整个系统。

第6，网桥有助于安全保密。大多数LAN接口都有一种混杂工作方式(promiscuousmode)，在这种方式下，计算机接收所有的帧，包括那些并不是编址发送给它的帧。如果网中多处设置网桥并谨慎地拦截无须转发的重要信息，那么就可以把网络分隔以防止信息被窃。

三、兼容性问题

有人可能会天真地认为从一个802局域网到另一个802局域网的网桥非常简单，但实际上并非如此。在802.x到802.y的九种组合中，每一种都有它自己的特殊问题要解决。在讨论这些特殊问题之前，先来看一看这些网桥共同面临的一般性问题。

首先，各种局域网采用了不同的帧格式。这种不兼容性并不是由技术上的原因造成的，而仅仅是由于支持三种标准的公司(Xerox,GM和IBM)，没有一家愿意改变自己所支持的标准。其结果是：在不同的局域网间复制帧要重排格式，这需要占用CPU时间，重新计算校验和，而且还有可能产生因网桥存储错误而造成的无法检测的错误。

第二个问题是互联的局域网并非必须按相同的数据传输速率运行。当快速的局域网向慢速的局域网发送一长串连续帧时，网桥处理帧的速度要比帧进入的速度慢。网桥必须用缓冲区存储来不及处理的帧，同时还得提防耗尽存储器。即使是10Mb/s的802.4到10Mb/s的802.3的网桥，在某种程度上也存在这样的问题。因为802.3的部分带宽耗费于冲突。802.3实际上并不是真的10Mb/s，而802.4(几乎)确实为10Mb/s。

与网桥瓶颈问题相关的一个细微而重要的问题是其上各层的计时器值。假如802.4局域网上的网络层想发送一段很长的报文(帧序列)。在发出最后一帧之后，它开启一个计时器，等待确认。如果此报文必须通过网桥转到慢速的802.5网络，那么在最后一帧被转发到低速局域网之前，计时器就有可能时间到。网络层可能会以为帧丢失而重新发送整个报文。几次传送失败后，网络层就会放弃传输并告诉传输层目的站点已经关机。

第三，在所有的问题中，可能最为严重的问题是三种802LAN有不同的最大帧长度。对于802.3，最大帧长度取决于配置参数，但对标准的10M/bs系统最大有效载荷为1500字节。802.4的最大帧长度固定为8191字节。802.5没有上限，只要站点的传输时间不超过令牌持有时间。如果令牌时间缺省为10ms，则最大帧长度为5000字节。一个显而易见的问题出现了：当必须把一个长帧转发给不能接收长帧的局域网时，将会怎么样？在本层中不考虑把帧分成小段。所有的协议都假定帧要么到达要么没有到达，没有条款规定把更小的单位重组成帧。这并不是说不能设计这样的协议，可以设计并已有这种协议，只是802不提供这种功能。这个问题基本上无法解决，必须丢弃因太长而无法转发的帧。其透明程度也就这样了。

由于各种802LAN的特殊性，如：802.4帧带有优先权位、802.5帧字节中有A和C位等，九种网桥都有其特殊的问题，见下表：

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

1、重新格式化帧，并计算新的校验和。
2、反转比特顺序。
3、复制优先权值，不管有无意义。
4、产生一个假想的优先权。
5、丢弃优先权。
6、流向环（某种程度上）。
7、设置A位和C位。
8、担心拥塞（快速LAN至慢速LAN）。
9、担心令牌因为交换ACK延迟或不可能而脱手。
10、如果帧对目的LAN太长，则将其丢弃。

设定的参数：
802.3：1500字节帧10Mb/s(减去碰撞次数)
802.4：8191字节帧10Mb/s
802.5：5000字节帧4Mb/s
当IEEE802委员会开始制订LAN标准时，未能商定一个统一的标准，却产生了3个互不兼容的标准，这一失策已受到了严厉的抨击。后来，在制定互联这3种LAN的网桥的标准时，该委员会决心干得好一些。这一次确实较为成功，他们提出了2种互不兼容的网桥方案。直到目前为止，还无人要求该委员会制订连接它的2个不兼容网桥的网关标准。

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mazu 回复于：2004-09-21 15:47:50
四、两种网桥

1、透明网桥

第一种802网桥是透明网桥(transparentbridge)或生成树网桥(spanningtreebridge)。支持这种设计的人首要关心的是完全透明。按照他们的观点，装有多个LAN的单位在买回IEEE标准网桥之后，只需把连接插头插入网桥，就万事大吉。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。这真是不可思议，他们最终成功了。

透明网桥以混杂方式工作，它接收与之连接的所有LAN传送的每一帧。当一帧到达时，网桥必须决定将其丢弃还是转发。如果要转发，则必须决定发往哪个LAN。这需要通过查询网桥中一张大型散列表里的目的地址而作出决定。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。由于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）。随着时间的推移，网桥将了解每个目的地的位置。一旦知道了目的地位置，发往该处的帧就只放到适当的LAN上，而不再散发。

透明网桥采用的算法是逆向学习法(backwardlearning)。网桥按混杂的方式工作，故它能看见所连接的任一LAN上传送的帧。查看源地址即可知道在哪个LAN上可访问哪台机器，于是在散列表中添上一项。

当计算机和网桥加电、断电或迁移时，网络的拓扑结构会随之改变。为了处理动态拓扑问题，每当增加散列表项时，均在该项中注明帧的到达时间。每当目的地已在表中的帧到达时，将以当前时间更新该项。这样，从表中每项的时间即可知道该机器最后帧到来的时间。网桥中有一个进程定期地扫描散列表，清除时间早于当前时间若干分钟的全部表项。于是，如果从LAN上取下一台计算机，并在别处重新连到LAN上的话，那么在几分钟内，它即可重新开始正常工作而无须人工干预。这个算法同时也意味着，如果机器在几分钟内无动作，那么发给它的帧将不得不散发，一直到它自己发送出一帧为止。

到达帧的路由选择过程取决于发送的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，则丢弃该帧。
2、如果源LAN和目的LAN不同，则转发该帧。
3、如果目的LAN未知，则进行扩散。
为了提高可靠性，有人在LAN之间设置了并行的两个或多个网桥，但是，这种配置引起了另外一些问题，因为在拓扑结构中产生了回路，可能引发无限循环。其解决方法就是下面要讲的生成树(spanningtree)算法。

生成树网桥

解决上面所说的无限循环问题的方法是让网桥相互通信，并用一棵到达每个LAN的生成树覆盖实际的拓扑结构。使用生成树，可以确保任两个LAN之间只有唯一一条路径。一旦网桥商定好生成树，LAN间的所有传送都遵从此生成树。由于从每个源到每个目的地只有唯一的路径，故不可能再有循环。

为了建造生成树，首先必须选出一个网桥作为生成树的根。实现的方法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唯一），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构造生成树。如果某个网桥或LAN故障，则重新计算。

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()，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

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

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。

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mazu 回复于：2004-09-21 16:10:35
[size=24:b937eb119c][b:b937eb119c]网关[/b:b937eb119c][/size:b937eb119c]

网关曾经是很容易理解的概念。在早期的因特网中，术语网关即指路由器。路由器是网络中超越本地网络的标记，这个走向未知的“大门”曾经、现在仍然用于计算路由并把分组数据转发到源始网络之外的部分，因此，它被认为是通向因特网的大门。随着时间的推移，路由器不再神奇，公共的基于IP的广域网的出现和成熟促进了路由器的成长。现在路由功能也能由主机和交换集线器来行使，网关不再是神秘的概念。现在，路由器变成了多功能的网络设备，它能将局域网分割成若干网段、互连私有广域网中相关的局域网以及将各广域网互连而形成了因特网，这样路由器就失去了原有的网关概念。然而术语网关仍然沿用了下来，它不断地应用到多种不同的功能中，定义网关已经不再是件容易的事。目前，主要有三种网关：

协议网关
应用网关
安全网关
唯一保留的通用意义是作为两个不同的域或系统间中介的网关，要克服的差异本质决定了需要的网关类型。

一、协议网关

协议网关通常在使用不同协议的网络区域间做协议转换。这一转换过程可以发生在OSI参考模型的第2层、第3层或2、3层之间。但是有两种协议网关不提供转换的功能：安全网关和管道。由于两个互连的网络区域的逻辑差异，安全网关是两个技术上相似的网络区域间的必要中介。如私有广域网和公有的因特网。这一特例在后续的“组合过滤网关”中讨论，此部分中集中于实行物理的协议转换的协议网关。

1、管道网关

管道是通过不兼容的网络区域传输数据的比较通用的技术。数据分组被封装在可以被传输网络识别的帧中，到达目的地时，接收主机解开封装，把封装信息丢弃，这样分组就被恢复到了原先的格式。例如在下图中，IPv4数据由路由器A封装在IPv6分组中，通过IPv6网络传递给一个IPv4主机，路由器解开IPv6的封装，把还原的IPv4数据传递给目的主机。

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

管道技术只能用于3层协议，从SNA到IPv6。虽然管道技术有能够克服特定网络拓扑限制的优点，它也有缺点。管道的本质可以隐藏不该接受的分组，简单来说，管道可以通过封装来攻破防火墙，把本该过滤掉的数据传给私有的网络区域。

2、专用网关

很多的专用网关能够在传统的大型机系统和迅速发展的分布式处理系统间建立桥梁。典型的专用网关用于把基于PC的客户端连到局域网边缘的转换器。该转换器通过X.25网络提供对大型机系统的访问。下图演示了从PC客户端到网关的过程，网关将IP数据通过X.25广域网传送给大型机。

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

这些网关通常是需要安装在连接到局域网的计算机上的便宜、单功能的电路板，这使其价格很低且很容易升级。在上图的例子中，该单功能的网关将大型机时代的硬连线的终端和终端服务器升级为PC机和局域网。

3、2层协议网关

2层协议网关提供局域网到局域网的转换，它们通常被称为翻译网桥而不是协议网关。在使用不同帧类型或时钟频率的局域网间互连可能就需要这种转换。

(1)帧格式差异

IEEE802兼容的局域网共享公共的介质访问层，但是它们的帧结构和介质访问机制使它们不能直接互通。如下图：

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

翻译网桥利用了2层的共同点，如MAC地址，提供帧结构不同部分的动态翻译，使它们的互通成为了可能。第一代局域网需要独立的设备来提供翻译网桥，如今的多协议交换集线器通常提供高带宽主干，在不同帧类型间可作为翻译网桥，如下图所示：

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

现在翻译网桥的幕后性质使这种协议转换变得模糊，独立的翻译设备不再需要，多功能交换集线器天生就具有2层协议转换网关的功能。

替代使用仅涉及2层的设备如翻译网桥或多协议交换集线器的另一种选择是使用3层设备：路由器。长期以来路由器就是局域网主干的重要组成部分，见下图。如果路由器用于互连局域网和广域网，它们通常都支持标准的局域网接口，经过适当的配置，路由器很容易提供不同帧类型的翻译。这种方案的缺点是如果使用3层设备路由器需要表查询，这是软件功能，而象交换机和集线器等2层设备的功能由硬件来实现，从而可以运行得更快。

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

(2)传输率差异

很多过去的局域网技术已经提升了传输速率，例如，IEEE802.3以太网现在有10Mbps、100Mbps和1bps的版本，它们的帧结构是相同的，主要的区别在于物理层以及介质访问机制，在各种区别中，传输速率是最明显的差异。令牌环网也提升了传输速率，早期版本工作在4Mbps速率下，现在的版本速率为16Mbps，100Mbps的FDDI是直接从令牌环发展来的，通常用作令牌环网的主干。这些仅有时钟频率不同的局域网技术需要一种机制在两个其它方面都兼容的局域网间提供缓冲的接口，现今的多协议、高带宽的交换集线器提供了能够缓冲速率差异的健壮的背板，如下图：
[img:b937eb119c]http://www.douzhe.com/blog/get/3/网关6.jpg[/img:b937eb119c]

如今的多协议局域网可以为同一局域网技术的不同速率版本提供内部速率缓冲，还可以为不同的802兼容的局域网提供2层帧转换。路由器也可以做速率差异的缓冲工作，它们相对于交换集线器的长处是它们的内存是可扩展的。其内存缓存进入和流出分组到一定程度以决定是否有相应的访问列表（过滤）要应用，以及决定下一跳，该内存还可以用于缓存可能存在于各种网络拓扑间的速率差异，如下图：

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

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mazu 回复于：2004-09-21 16:22:51
二、应用网关

应用网关是在使用不同数据格式间翻译数据的系统。典型的应用网关接收一种格式的输入，将之翻译，然后以新的格式发送，如下图。输入和输出接口可以是分立的也可以使用同一网络连接。
[img:43835c7fde]http://www.douzhe.com/blog/get/3/网关8.jpg[/img:43835c7fde]

一种应用可以有多种应用网关。如Email可以以多种格式实现，提供Email的服务器可能需要与各种格式的邮件服务器交互，实现此功能唯一的方法是支持多个网关接口。下图所示为一个邮件服务器可以支持的几种网关接口。

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

应用网关也可以用于将局域网客户机与外部数据源相连，这种网关为本地主机提供了与远程交互式应用的连接。将应用的逻辑和执行代码置于局域网中客户端避免了低带宽、高延迟的广域网的缺点，这就使得客户端的响应时间更短。应用网关将请求发送给相应的计算机，获取数据，如果需要就把数据格式转换成客户机所要求的格式，见下图所示。

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

本文不对所有的应用网关配置作详尽的描述，这些例子应该概括了应用网关的各种分支。它们通常位于网络数据的交汇点，为了充分地支持这样的交汇点，需要包括局域网、广域网在内的多种网络技术的结合。

三、安全网关

安全网关是各种技术有趣的融合，具有重要且独特的保护作用，其范围从协议级过滤到十分复杂的应用级过滤。防火墙主要有三类：

分组过滤
电路网关
应用网关注意：三种中只有一种是过滤器，其余都是网关。

这三种机制通常结合使用。过滤器是映射机制，可区分合法的和欺骗包。每种方法都有各自的能力和限制，要根据安全的需要仔细评价。

1、包过滤器

包过滤是安全映射最基本的形式，路由软件可根据包的源地址、目的地址或端口号建立许可权，对众所周知的端口号的过滤可以阻止或允许网际协议如FTP、rlogin等。过滤器可对进入和/或流出的数据操作，在网络层实现过滤意味着路由器可以为所有应用提供安全映射功能。作为（逻辑意义上的）路由器的常驻部分，这种过滤可在任何可路由的网络中自由使用，但不要把它误解为万能的，包过滤有很多弱点，但总比没有好。

包过滤很难做好，尤其当安全需求定义得不好且不细致的时候更是如此。这种过滤也很容易被攻破。包过滤比较每个数据包，基于包头信息与路由器的访问列表的比较来做出通过/不通过的决定，这种技术存在许多潜在的弱点。首先，它直接依赖路由器管理员正确地编制权限集，这种情况下，拼写的错误是致命的，可以在防线中造成不需要任何特殊技术就可以攻破的漏洞。即使管理员准确地设计了权限，其逻辑也必须毫无破绽才行。虽然设计路由似乎很简单，但开发和维护一长套复杂的权限也是很麻烦的，必须根据防火墙的权限集理解和评估每天的变化，新添加的服务器如果没有明确地被保护，可能就会成为攻破点。

随着时间的推移，访问权限的查找会降低路由器的转发速度。每当路由器收到一个分组，它必须识别该分组要到达目的地需经由的下一跳地址，这必将伴随着另一个很耗费CPU的工作：检查访问列表以确定其是否被允许到达该目的地。访问列表越长，此过程要花的时间就越多。

包过滤的第二个缺陷是它认为包头信息是有效的，无法验证该包的源头。头信息很容易被精通网络的人篡改，这种篡改通常称为“欺骗”。

包过滤的种种弱点使它不足以保护你的网络资源，最好与其它更复杂的过滤机制联合使用，而不要单独使用。

2、链路网关

链路级网关对于保护源自私有、安全的网络环境的请求是很理想的。这种网关拦截TCP请求，甚至某些UDP请求，然后代表数据源来获取所请求的信息。该代理服务器接收对万维网上的信息的请求，并

8. 关于网桥的问题

四、两种网桥

1、透明网桥

第一种802网桥是透明网桥(transparentbridge)或生成树网桥(spanningtreebridge)。支持这种设计的人首要关心的是完全透明。按照他们的观点，装有多个LAN的单位在买回IEEE标准网桥之后，只需把连接插头插入网桥，就万事大吉。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。这真是不可思议，他们最终成功了。

透明网桥以混杂方式工作，它接收与之连接的所有LAN传送的每一帧。当一帧到达时，网桥必须决定将其丢弃还是转发。如果要转发，则必须决定发往哪个LAN。这需要通过查询网桥中一张大型散列表里的目的地址而作出决定。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。由于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）。随着时间的推移，网桥将了解每个目的地的位置。一旦知道了目的地位置，发往该处的帧就只放到适当的LAN上，而不再散发。

透明网桥采用的算法是逆向学习法(backwardlearning)。网桥按混杂的方式工作，故它能看见所连接的任一LAN上传送的帧。查看源地址即可知道在哪个LAN上可访问哪台机器，于是在散列表中添上一项。

当计算机和网桥加电、断电或迁移时，网络的拓扑结构会随之改变。为了处理动态拓扑问题，每当增加散列表项时，均在该项中注明帧的到达时间。每当目的地已在表中的帧到达时，将以当前时间更新该项。这样，从表中每项的时间即可知道该机器最后帧到来的时间。网桥中有一个进程定期地扫描散列表，清除时间早于当前时间若干分钟的全部表项。于是，如果从LAN上取下一台计算机，并在别处重新连到LAN上的话，那么在几分钟内，它即可重新开始正常工作而无须人工干预。这个算法同时也意味着，如果机器在几分钟内无动作，那么发给它的帧将不得不散发，一直到它自己发送出一帧为止。

到达帧的路由选择过程取决于发送的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，则丢弃该帧。
2、如果源LAN和目的LAN不同，则转发该帧。
3、如果目的LAN未知，则进行扩散。
为了提高可靠性，有人在LAN之间设置了并行的两个或多个网桥，但是，这种配置引起了另外一些问题，因为在拓扑结构中产生了回路，可能引发无限循环。其解决方法就是下面要讲的生成树(spanningtree)算法。

生成树网桥

解决上面所说的无限循环问题的方法是让网桥相互通信，并用一棵到达每个LAN的生成树覆盖实际的拓扑结构。使用生成树，可以确保任两个LAN之间只有唯一一条路径。一旦网桥商定好生成树，LAN间的所有传送都遵从此生成树。由于从每个源到每个目的地只有唯一的路径，故不可能再有循环。

为了建造生成树，首先必须选出一个网桥作为生成树的根。实现的方法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唯一），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构造生成树。如果某个网桥或LAN故障，则重新计算。

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()，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

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

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。

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mazu 回复于：2004-09-21 16:10:35
[size=24:b937eb119c][b:b937eb119c]网关[/b:b937eb119c][/size:b937eb119c]

网关曾经是很容易理解的概念。在早期的因特网中，术语网关即指路由器。路由器是网络中超越本地网络的标记，这个走向未知的“大门”曾经、现在仍然用于计算路由并把分组数据转发到源始网络之外的部分，因此，它被认为是通向因特网的大门。随着时间的推移，路由器不再神奇，公共的基于IP的广域网的出现和成熟促进了路由器的成长。现在路由功能也能由主机和交换集线器来行使，网关不再是神秘的概念。现在，路由器变成了多功能的网络设备，它能将局域网分割成若干网段、互连私有广域网中相关的局域网以及将各广域网互连而形成了因特网，这样路由器就失去了原有的网关概念。然而术语网关仍然沿用了下来，它不断地应用到多种不同的功能中，定义网关已经不再是件容易的事。目前，主要有三种网关：

协议网关
应用网关
安全网关
唯一保留的通用意义是作为两个不同的域或系统间中介的网关，要克服的差异本质决定了需要的网关类型。

一、协议网关

协议网关通常在使用不同协议的网络区域间做协议转换。这一转换过程可以发生在OSI参考模型的第2层、第3层或2、3层之间。但是有两种协议网关不提供转换的功能：安全网关和管道。由于两个互连的网络区域的逻辑差异，安全网关是两个技术上相似的网络区域间的必要中介。如私有广域网和公有的因特网。这一特例在后续的“组合过滤网关”中讨论，此部分中集中于实行物理的协议转换的协议网关。

1、管道网关

管道是通过不兼容的网络区域传输数据的比较通用的技术。数据分组被封装在可以被传输网络识别的帧中，到达目的地时，接收主机解开封装，把封装信息丢弃，这样分组就被恢复到了原先的格式。例如在下图中，IPv4数据由路由器A封装在IPv6分组中，通过IPv6网络传递给一个IPv4主机，路由器解开IPv6的封装，把还原的IPv4数据传递给目的主机。

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

管道技术只能用于3层协议，从SNA到IPv6。虽然管道技术有能够克服特定网络拓扑限制的优点，它也有缺点。管道的本质可以隐藏不该接受的分组，简单来说，管道可以通过封装来攻破防火墙，把本该过滤掉的数据传给私有的网络区域。

2、专用网关

很多的专用网关能够在传统的大型机系统和迅速发展的分布式处理系统间建立桥梁。典型的专用网关用于把基于PC的客户端连到局域网边缘的转换器。该转换器通过X.25网络提供对大型机系统的访问。下图演示了从PC客户端到网关的过程，网关将IP数据通过X.25广域网传送给大型机。

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

这些网关通常是需要安装在连接到局域网的计算机上的便宜、单功能的电路板，这使其价格很低且很容易升级。在上图的例子中，该单功能的网关将大型机时代的硬连线的终端和终端服务器升级为PC机和局域网。

3、2层协议网关

2层协议网关提供局域网到局域网的转换，它们通常被称为翻译网桥而不是协议网关。在使用不同帧类型或时钟频率的局域网间互连可能就需要这种转换。

(1)帧格式差异

IEEE802兼容的局域网共享公共的介质访问层，但是它们的帧结构和介质访问机制使它们不能直接互通。如下图：

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

翻译网桥利用了2层的共同点，如MAC地址，提供帧结构不同部分的动态翻译，使它们的互通成为了可能。第一代局域网需要独立的设备来提供翻译网桥，如今的多协议交换集线器通常提供高带宽主干，在不同帧类型间可作为翻译网桥，如下图所示：

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

现在翻译网桥的幕后性质使这种协议转换变得模糊，独立的翻译设备不再需要，多功能交换集线器天生就具有2层协议转换网关的功能。

替代使用仅涉及2层的设备如翻译网桥或多协议交换集线器的另一种选择是使用3层设备：路由器。长期以来路由器就是局域网主干的重要组成部分，见下图。如果路由器用于互连局域网和广域网，它们通常都支持标准的局域网接口，经过适当的配置，路由器很容易提供不同帧类型的翻译。这种方案的缺点是如果使用3层设备路由器需要表查询，这是软件功能，而象交换机和集线器等2层设备的功能由硬件来实现，从而可以运行得更快。

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

(2)传输率差异

很多过去的局域网技术已经提升了传输速率，例如，IEEE802.3以太网现在有10Mbps、100Mbps和1bps的版本，它们的帧结构是相同的，主要的区别在于物理层以及介质访问机制，在各种区别中，传输速率是最明显的差异。令牌环网也提升了传输速率，早期版本工作在4Mbps速率下，现在的版本速率为16Mbps，100Mbps的FDDI是直接从令牌环发展来的，通常用作令牌环网的主干。这些仅有时钟频率不同的局域网技术需要一种机制在两个其它方面都兼容的局域网间提供缓冲的接口，现今的多协议、高带宽的交换集线器提供了能够缓冲速率差异的健壮的背板，如下图：
[img:b937eb119c]http://www.douzhe.com/blog/get/3/网关6.jpg[/img:b937eb119c]

如今的多协议局域网可以为同一局域网技术的不同速率版本提供内部速率缓冲，还可以为不同的802兼容的局域网提供2层帧转换。路由器也可以做速率差异的缓冲工作，它们相对于交换集线器的长处是它们的内存是可扩展的。其内存缓存进入和流出分组到一定程度以决定是否有相应的访问列表（过滤）要应用，以及决定下一跳，该内存还可以用于缓存可能存在于各种网络拓扑间的速率差异，如下图：

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

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mazu 回复于：2004-09-21 16:22:51
二、应用网关

应用网关是在使用不同数据格式间翻译数据的系统。典型的应用网关接收一种格式的输入，将之翻译，然后以新的格式发送，如下图。输入和输出接口可以是分立的也可以使用同一网络连接。
[img:43835c7fde]http://www.douzhe.com/blog/get/3/网关8.jpg[/img:43835c7fde]

一种应用可以有多种应用网关。如Email可以以多种格式实现，提供Email的服务器可能需要与各种格式的邮件服务器交互，实现此功能唯一的方法是支持多个网关接口。下图所示为一个邮件服务器可以支持的几种网关接口。

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

应用网关也可以用于将局域网客户机与外部数据源相连，这种网关为本地主机提供了与远程交互式应用的连接。将应用的逻辑和执行代码置于局域网中客户端避免了低带宽、高延迟的广域网的缺点，这就使得客户端的响应时间更短。应用网关将请求发送给相应的计算机，获取数据，如果需要就把数据格式转换成客户机所要求的格式，见下图所示。

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

本文不对所有的应用网关配置作详尽的描述，这些例子应该概括了应用网关的各种分支。它们通常位于网络数据的交汇点，为了充分地支持这样的交汇点，需要包括局域网、广域网在内的多种网络技术的结合。

三、安全网关

安全网关是各种技术有趣的融合，具有重要且独特的保护作用，其范围从协议级过滤到十分复杂的应用级过滤。防火墙主要有三类：

分组过滤
电路网关
应用网关注意：三种中只有一种是过滤器，其余都是网关。

这三种机制通常结合使用。过滤器是映射机制，可区分合法的和欺骗包。每种方法都有各自的能力和限制，要根据安全的需要仔细评价。

1、包过滤器

包过滤是安全映射最基本的形式，路由软件可根据包的源地址、目的地址或端口号建立许可权，对众所周知的端口号的过滤可以阻止或允许网际协议如FTP、rlogin等。过滤器可对进入和/或流出的数据操作，在网络层实现过滤意味着路由器可以为所有应用提供安全映射功能。作为（逻辑意义上的）路由器的常驻部分，这种过滤可在任何可路由的网络中自由使用，但不要把它误解为万能的，包过滤有很多弱点，但总比没有好。

包过滤很难做好，尤其当安全需求定义得不好且不细致的时候更是如此。这种过滤也很容易被攻破。包过滤比较每个数据包，基于包头信息与路由器的访问列表的比较来做出通过/不通过的决定，这种技术存在许多潜在的弱点。首先，它直接依赖路由器管理员正确地编制权限集，这种情况下，拼写的错误是致命的，可以在防线中造成不需要任何特殊技术就可以攻破的漏洞。即使管理员准确地设计了权限，其逻辑也必须毫无破绽才行。虽然设计路由似乎很简单，但开发和维护一长套复杂的权限也是很麻烦的，必须根据防火墙的权限集理解和评估每天的变化，新添加的服务器如果没有明确地被保护，可能就会成为攻破点。

随着时间的推移，访问权限的查找会降低路由器的转发速度。每当路由器收到一个分组，它必须识别该分组要到达目的地需经由的下一跳地址，这必将伴随着另一个很耗费CPU的工作：检查访问列表以确定其是否被允许到达该目的地。访问列表越长，此过程要花的时间就越多。

包过滤的第二个缺陷是它认为包头信息是有效的，无法验证该包的源头。头信息很容易被精通网络的人篡改，这种篡改通常称为“欺骗”。

包过滤的种种弱点使它不足以保护你的网络资源，最好与其它更复杂的过滤机制联合使用，而不要单独使用。

2、链路网关

链路级网关对于保护源自私有、安全的网络环境的请求是很理想的。这种网关拦截TCP请求，甚至某些UDP请求，然后代表数据源来获取所请求的信息。该代理服务器接收对万维网上的信息的请求，并?/ca>

9. 急求计算机网络基础平时作业，下面是我的题目：

1、网络协议
2、面向连接服务 无连接服务
3、源路径选择网桥的基本原理是采用源路径选择算法。该算法假定每个发送站知道所发送的帧是送往本地局域网还是送往别的局域网。当送往不同的局域网时，则将目的地址的高位置1，且在帧格式的头内包括该帧传递的确切路径。该算法的一个关键问题是如何确定这个路径。其基本思想是采用探知法，如果源站不知道目的站接在哪一个局域网上，则先发一个广播帧，询问该目的站所在局域网，广播的帧被么个网桥所接收并转发到每个局域网。当目的站收到广播帧后，发一个回答帧给源站，源站记录它的标识，并获得确切的路径信息。和透明网桥相比，透明网桥的优点是安装容易犹如一个黑盒子，对网上主机完全透明；缺点是不能选择最佳路径，无法利用荣誉的网桥来分担负载。源路径选择网桥能寻找最佳路径，因而可以充分利用冗余的网桥来分担负载；其缺点是存在帧爆发现象，特别当互连网络规模很大，包含很多网桥和局域网时，广播帧的数目在网内剧增，会产生拥挤现象。从路径选择优化角度看，源路径选择网桥更优，但在规模不大的网络中，透明网桥的缺点并不严重，而其它优点却很明显。IEEE802.3和802.4小组选用透明网桥方案，802.5选用源路径选择网桥方案。
4、传统的局域网一般是共享总线带宽，若是共享10M的局域网，有5个用户，则每个用户平均分得的带宽最多为2M。这样，对于带宽要求比较高的多媒体应用，如视频会议、视频点播等，这种网络将难以胜任。交换式局域网则改变了这种状况，它利用中央交换器，使得每个接入的链路都能得到带宽保证，典型的交换器总频带可达千兆位，比现有的共享介质局域网的速度提高2个数量级，可充分保证达数据量多媒体应用的带宽要求。
5、:(1)电路交换;(2)报文交换;(3)分组交换
6、IEEE802是在1980年2月成立了LAN标准化委员会（简称为IEEE802委员会）后，由专门从事LAN的协议制订，形成的一系列标准，这些称为IEEE802系列标准。IEEE802.3是载波监听多路访问/冲突检查访问方法和物理层协议，IEEE802.4是令牌总线访问方法和物理层协议，IEEE802.5是令牌环访问方法和物理层协议，IEEE802.6是关于城市区域网的标准，IEEE802.7是时隙环访问方法和物理层协议。
7、LAN的多个设备共享公共传输介质。在设备之间传输数据之前，首先要解决由哪个设备占用介质的问题，所以数据链路层必须由介质访问控制功能。为了使数据帧的传送独立于所采用的物理介质和介质访问控制方法，IEEE802标准特意把LLC独立出来，形成一个单独子层，使LLC子层与介质无关。MAC子层则以来于物理介质和拓扑结构。
8、（1）如果介质是空闲的，则可以发送。

（2）如果介质是忙的，则继续监听，直至检测到介质空闲，立即发送。

（3）如果由冲突，则等待一随机量的时间，重复第一步。

（4）这种方法的优点是只要介质空闲，站就立即发送；缺点是假如由两个或来年各个以上的站同时有数据要发送，冲突就不可避免。因为多个站同时检测到了空闲。

9、全双工以太网可以双向传输数据，不需要冲突检查功能，允许同时发送和接收，由全双工以太网开关实施网络通信管理，比传统的10BASE-T的吞吐量大一倍。
10、1）发送站发送时首先侦听载波（载波检测）。

（2）如果网络（总线）空闲，发送站开始发送它的帧。

（3）如果网络（总线）被占用，发送站继续侦听载波并推迟发送直至网络空闲。

（4）发送站在发送过程中侦听碰撞（碰撞检测）。

（5）如果检测到碰撞，发送站立即停止发送，这意味着所有卷入碰撞的站都停止发送。

（6）每个卷入碰撞的站都进入退避周期，即按照一定的退避算法等一段随机时间后进行重发，亦即重复上述1-6步骤，直至发送成功。

11、集线器是一种特殊的中继器，又称HUB。它通常作为网络中心并以星型拓扑结构方式，使用非屏蔽双绞线将网上各个结点连接起来。自90年代开始，10BASE-T标准已经商量使用，使得总线型网络逐步向集线器方式靠近。采用集线器的优点是：如果网上某条线路或结点出现故障，它不会印象网络上其它结点的正常工作。集线器作为一种中继器，它的基本功能是将网络中的各个介质连在一起。但今天的集线器发展很快，可以分成三类：无源集线器、有源集线器和智能集线器。无源集线器只负责将多段介质连在一起，不对信号做任何处理，这样它对每一介质段，只允许扩展到最大有效距离的一半。有源和无源集线器相似，但它能对信号起再生与放大作用，有扩展介质长度的功能。智能集线器除具有有源集线器的全部功能外，还将网络的很多功能（如网管功线路交换功能、选择网路路径功能等）集成到集线器中。
12、透明网桥具有学习、过滤和帧转发等功能，每个透明网桥皆设有自己的路径选择表。当网桥刚接入时，所有路径选择表都为空，此时尚不直到如何选择路径。若要转发帧，就按照扩散法转发，即除了接收该帧的输入通道以外，还将帧送到所有通道，这在网桥刚启动时，可能会造成广播风暴（Broadcast Storm)。透明网桥按照向后学习算法来建立路径选择表，网桥观察和记录每次到达帧的源地址和表示，以及从哪一个局域网入桥，并将记录登入路径选择表。当表建立好以后，网桥则按照路径选择表转发帧。例如某一帧到达时，需要查找路径选择表中的目地地址。如果查到，则按制订的通道将该帧转发；如其目地地址就在网桥所在的同段局域网中，则将该帧过滤掉；如未查到目地地址，就按照扩散法处理。路径选择表有时效性，以使用网络可能的变动。透明网桥的路径选择算法可归纳如下：（1）若目的局域网和源局域网一样，则网桥将该帧删除。（2）若源局域网和目的局域网是不同的网，则将该帧转发到目的局域网。（3）若目的局域网不知道，则采用扩散法处理。
三、
1、