集线器 : 是使用电子器件来模拟实际电缆线的工作,因此整个系统仍然像一个传统的以太网那样运行。 使用集线器的以太网在逻辑上仍是一个总线网,各工作站使用的还是 CSMA/CD 协议,并共享逻辑上的总线。 集线器很像一个多接口的转发器,工作在物理层。
- 优点
- 使原来属于不同碰撞域的局域网上的计算机能够进行跨碰撞域的通信。 扩大了局域网覆盖的地理范围。
- 缺点
- 碰撞域增大了,但总的吞吐量并未提高。如果不同的碰撞域使用不同的数据率,那么就不能用集线器将它们互连起来。
网桥 :在数据链路层扩展局域网使用的是网桥。网桥根据 MAC 帧的目的地址对收到的帧进行转发。网桥具有过滤帧的功能。当网桥收到一个帧时,并不是向所有的接口转发此帧,而是先检查此帧的目的 MAC 地址,然后再确定将该帧转发到哪一个接口。
网桥通过隔断电信号,使得每一个端口连接的网络都是独立的总线形网络;
网桥作为分组转发设备,实现MAC帧不同总线形网络之间的转发。
网桥的内部结构:
网桥使各网段成为隔离开的碰撞域 :
- 优点
- 扩大了物理范围。
- 过滤通信量。
- 提高了可靠性。
- 可互连不同物理层、不同 MAC 子层和不同速率(如10 Mb/s 和 100 Mb/s 以太网)的局域网。
- 缺点
- 存储转发增加了时延。
- 在MAC 子层并没有流量控制功能。
- 具有不同 MAC 子层的网段桥接在一起时时延更大。
- 网桥只适合于用户数不太多(不超过几百个)和通信量不太大的局域网,否则有时还会因传播过多的广播信息而产生网络拥塞。这就是所谓的广播风暴。
网桥和集线器(或转发器)不同 :
集线器在转发帧时,不对传输媒体进行检测。网桥在转发帧之前必须执行 CSMA/CD 算法。若在发送过程中出现碰撞,就必须停止发送和进行退避。
透明网桥 :
目前使用最多的网桥是透明网桥(transparent bridge)。 “透明”是指局域网上的站点并不知道所发送的帧将经过哪几个网桥,因网桥对各站来说是看不见的。 透明网桥是一种即插即用设备,其标准是 IEEE 802.1D。
网桥应当按照以下自学习算法处理收到的帧和建立转发表 :
- 若从 A 发出的帧从接口 x 进入了某网桥,那么从这个接口出发沿相反方向一定可把一个帧传送到A。网桥每收到一个帧,就记下其源地址和进入网桥的接口,作为转发表中的一个项目。
- 在建立转发表时是把帧首部中的源地址写在“地址”这一栏的下面。
- 在转发帧时,则是根据收到的帧首部中的目的地址来转发的。这时就把在“地址”栏下面已经记下的源地址当作目的地址,而把记下的进入接口当作转发接口。
- 在网桥的转发表中写入的信息除了地址和接口外,还有帧进入该网桥的时间。这是因为以太网的拓扑可能经常会发生变化,站点也可能会更换适配器(这就改变了站点的地址)。另外,以太网上的工作站并非总是接通电源的。
网桥的自学习和转发帧的步骤 :
- 网桥收到一帧后先进行自学习。 查找转发表中与收到帧的源地址有无相匹配的项目。
- 如没有,就在转发表中增加一个项目(源地址、进入的接口和时间)。
- 如有,则把原有的项目进行更新。
- 转发帧。查找转发表中与收到帧的目的地址有无相匹配的项目。
- 如没有,则通过所有其他接口(但进入网桥的接口除外)进行转发。
- 如有,则按转发表中给出的接口进行转发。
- 若转发表中给出的接口就是该帧进入网桥的接口,则应丢弃这个帧(因为这时不需要经过网桥进行转发)。
透明网桥使用了生成树算法:这是为了避免产生转发的帧在网络中不断地兜圈子。
为避免产生转发的帧在网络中不断地兜圈子。互连在一起的网桥在进行彼此通信后,要找出网络拓扑的一个子集,使得整个连通的网络中不存在回路,即在任何两个站之间只有一条路径。 为了得出能够反映网络拓扑发生变化时的生成树,在生成树上的根网桥每隔一段时间还要对生成树的拓扑进行更新。
透明网桥容易安装,但网络资源的利用不充分。源路由(source route)网桥在发送帧时将详细的路由信息放在帧的首部中。源站以广播方式向欲通信的目的站发送一个发现帧,每个发现帧都记录所经过的路由。 发现帧到达目的站时就沿各自的路由返回源站。源站在得知这些路由后,从所有可能的路由中选择出一个最佳路由。凡从该源站向该目的站发送的帧的首部,都必须携带源站所确定的这一路由信息。