一个单位有上千台计算机,若将它们连接在单个局域网中,则需要更宽的带宽和更长的电缆,这将是很难实现的;如果将它们根据需要分别连接到不同的局域网中,然后再将这些局域网互连起来,则可以较容易地实现。一方面可以把通信量限制在每一个局域网内,另一方面也延长了网络的距离,以后扩展也更加方便。
单一的局域网很难适合一个单位的需求,采用网桥连接多个局域网,可以使数据帧在局域网间转发,提供数据流量控制和差错控制,把多个物理网络连接成一个逻辑网络,使得这个逻辑网络的行为就像一个单独的物理网络一样。
网桥(Bridge)工作在 OSI/RM 参考模型的数据链路层。它是一种将两个独立的、仅在低两层实现上有差异的子网互连起来的存储转发设备。网桥最早是为具有相同物理层和介质访问控制子层的局域网互连起来而设计的,后来也用于具有不同 MAC 协议局域网的互连。
1 网桥特点:
1.网桥的功能特点:
网桥具有“过滤和转发”功能,它能够接收它所连接局域网中的所有帧,通过检查帧的目的地址和协议类型进行过滤。其特点如下。
(1)需要网桥互连的网络在数据链路层以上各层应采用相同或兼容的协议。
(2)网桥能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,如图 5-1 所示。
(3)网桥以接收、存储、地址过滤和转发的方式来实现互连网络之间的通信,实现了更大范围局域网的互连。
① 转发监控,防止错误扩散。网桥的工作过程包括接收帧、检查帧和转发帧三个部分。它能够对被转发的帧进行差错校验,网桥不会把有差错的帧转发到其他子网上。
② 地址过滤,减少网络拥塞。利用网桥互连的网络可以容纳不同数据链路层的编址(MAC 地址)格式,因此,网桥能够识别 MAC 地址,并根据数据帧的地址,有选择地让部分数据帧穿越网桥。允许用户进行设置,滤去不希望被转发的帧,减少了数据流量。例如,可以单向地禁止对某个子网的访问,以确保该子网的安全性。
③ 帧限制。网桥不对数据帧进行分段,只进行必要的帧格式转换,以适应不同的子网。若数据帧的长度超过目的站点所在子网的帧长限制时,则该帧将被网桥丢弃。因此,采用网桥进行局域网之间的互连时,更高层的协议应当保证被传送信息长度的一致性。帧限制的另一方面是为了维护各个子网的独立性,不允许控制帧和要求应答的信息帧穿越网桥。
④ 缓冲能力。网桥具有一定的缓冲即存储转发能力,这可以解决穿越网桥的信息量临时超载的问题。同时可以解决数据传输不匹配的子网之间的互连。事实上,即使是速率相同的网络进行互连,这种缓冲能力也是必需的。
⑤ 使用网桥扩展了局域网的有效长度,增加了局域网的跨度。
(4)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安全性及其性能。
2.网桥的常用场合
网桥常用于以太网与以太网、以太网与 FDDI、以太网与令牌环及以太网与 ATM 网之间的连接。
以下几种需求,可以考虑采用网桥来实现网络的互连。
(1)连接部门间的局域网。
一个单位内部有许多不同的部门,由于各部门的工作性质不同,而选用了不同的局域网,如有的工作站要求有较高的保密性,有的站则要求具有较强的实时性,同时,这些部门又需要交换信息和共享资源,这就需要利用网桥把多个局域网互连起来,如图 5-2所示。
(2)连接同构型的局域网。
当有若干个遵循 IEEE 802 标准的局域网时,如 CSMA/CD 总线网、令牌总线网、令牌环网等,它们具有相同的 LLC 子层,这时就可用网桥将它们连接起来,形成一个更大规模的局域网,如图 5-3 所示。若网桥读出从 LAN A 发来的所有帧,经过地址识别后,仅接收其中需要转发到 LAN B 的帧。然后按照 LAN B 的介质访问规程,经过帧转换后,将新形成的帧转发给 LAN B。
(3)改变网络性能。
一般来说,局域网或广域网的性能将随着其连接设备数量或介质长度的增加而降低。将这些设备分别集中起来,使得在局域网内部的通信大大超过跨越局域网间的通信,这时采用多个更小的局域网通过网桥连接,往往可以获得更好的性能。
(4)延伸网络的跨距。
一个单位在地理位置上较分散,无法将它们连在同一个局域网内,此时可以将局域网分段,在各段之间通过网桥连接,可以增加工作站的物理距离。