当前课程知识点：网络技术与应用 > 第3讲 以太网 > 3.2 网桥与冲突域分割 > 3.2-1 网桥与冲突域分割
网络的发展过程是一个跌宕起伏的过程
当一种技术严重制约了网络的发展时候
就会有一种新技术的诞生
下面我们来学习一种新的网络技术
网桥与冲突域分割
内容主要包括 网桥分割冲突域的原理 转发表
和MAC帧转发过程 网桥的工作流程
首先我们来看一下第一点
网桥分割冲突域原理
前面我们说 CSMA/CD算法存在严重的缺陷
这种算法只能适用于轻负荷的现象
存在捕获效应
并且最短帧长和冲突域直径存在制约关系
那么怎么来解决这种算法存在的这些严重的缺陷
我们来分析一下 有两个要点
一个是总线形以太网里冲突域里的终端数尽可能地少
这样才有可能减轻负荷
第二冲突域直径尽量的短
这样可以使得最短帧长不变
第二冲突域直径尽量的短
这样可以使得最短帧长不变
由此提高网络的传输速率
那么按照这个思路
可以把一个大的以太网冲突域分割为若干个小的冲突域
使得每一个小冲突域里的终端数量减少 冲突域直径缩短
然后用一个设备把这些小冲突域互相连接起来
这个设备非常的重要
因为它起到不同网段之间互连的作用 所以称为网桥
这就是用网桥分割冲突域的基本原理
比如说 这是一个4个终端组成的总线形以太网
这是一个大的冲突域
我们现在用一个网桥把它分割为两个冲突域
由终端A 终端B和网桥端口1组成一个冲突域
由终端C 终端D和端口2组成另外一个冲突域
那么在这里特别指出的是
网桥的两个端口与其它终端的作用是一样的
它既可以从总线上接收到其他终端发送的信号
也可以通过端口向总线上发送数据
当然它在发送的过程当中也要遵循CSMA/CD算法的规则
那么我们前面讲过
集线器可以把信号从一个端口接收到以后
再生以后从另一个端口发送出去
但是网桥没有这样的功能 网桥不是起这个作用
网桥的功能有两点
一个是隔断电信号 使得不同冲突域之间的电信号互不干扰
第二是转发MAC帧
比如可以把冲突域1里的终端A发送的信号
转发到冲突域2里的终端C
所以网桥是一个采用分组交换技术的分组转发设备
我们刚才说网桥的第二个重要的功能是MAC帧转发
是不是所有接收到的MAC帧都转发呢
我们说不是的
如果网桥从端口接收到MAC帧以后
如果判断源终端和目的终端是在同一个冲突域的话
比如说终端A给终端B发送信号的话 那么它就丢弃
如果源终端和目的终端不在同一个冲突域
而是在冲突域之间互相传输的时候
那么就采取转发功能
那么是网桥是怎么知道源终端和目的终端
是在同一个冲突域还是不同的冲突域呢
这是因为网桥采用了一个转发表
网桥里这样一个转发表 转发表里存放一个个转发项
每一个转发项包含某一个终端的MAC地址
和这个终端所连接在网桥上的端口的信息
比如 这个地方有一个转发项 MAC A和端口1
意思是MAC A对应的终端A连接在网桥的端口1上
因此 有了转发表可以根据转发表进行转发
那么网桥是怎么根据转发表实现转发的呢
前面我们说过 MAC帧里包含源地址和目的地址的
在转发的时候 可以根据MAC帧的目的地址到转发表当中
去查找没有相应的转发项
比如说 现在终端B要给终端A发送数据
那么源MAC地址是MAC B 目的MAC地址是MAC A
这个时候就利用MAC A到转发表里查找
端口1接收到MAC帧以后
目的地址MAC A就到转发表里查找
一看是有的
但是终端A所连接的端口1跟它接收到的端口是相同的
所以就丢弃不转发
另外一种情况 终端C向终端A发送数据
那么源地址是MAC C 目的地址是MAC A
端口2接收到MAC帧的时候
就用目的地址MAC A到转发表查找
同样查找到了转发项
但是转发项的地址是端口1
跟它接收到的地址端口2是不吻合的
就知道连接这个终端的源终端和目的终端不在同一个冲突域
所以就转发
这就是网桥里的MAC帧转发过程
那么我们了解了网桥的转发表以及它的转发过程以后
下面我们来详细看一下网桥的工作流程
前面我们讨论的网桥都是两个端口的
需要说明的是网桥是可以有多个端口的
也就是说一个网桥可以连接多个冲突域
这个网桥有三个端口 连接了三个冲突域
下面我们来看一下网桥的工作流程
当网桥某一个端口 假设为端口X接收到MAC帧以后
首先到转发表中用目的MAC地址查找是没有这样的转发项
如果没有 那么就采取从接收端口以外的其它端口
以广播的形式发送
比如说刚才的网络 有三个端口
从端口1接收到MAC帧以后 在转发表里没有找到转发项
那么就从端口1以外的端口即端口2和端口3转发出去
这就是广播
如果在转发表里找到了转发项
那么前面说过
要看转发项里的端口和接收到的端口是不是一致
如果是一致的就丢弃 如果不一致就转发
这个前面说过了
这就是我们MAC帧的转发过程的详细内容
转发的过程是完全依赖于转发表的
那么我们到现在为止还没说转发表是怎么来的
转发表是不是可以人工配置还是要让网桥自动学习呢
大家想一下 如果是人工配置的话就有两个情况
一个是如果要配置转发表里的每一个终端
每一个终端在转发表中都要有一项转发项
所以工作量是很大的
另外 配置的人要对整个的网络非常的熟悉
而且要掌握任一个变化的情况
但事实上这是不可能的
因此 采用的是网桥在工作的过程当中自动地学习
前面我们转发的过程当中 都是用目的MAC地址
到现在为止 源MAC地址还没有用上
源MAC地址意味着网桥可以判断出来
源终端是连接在网桥的哪个端口上
所以可以根据源MAC地址来判断出是在哪个端口上
根据源MAC地址到转发表中查找
如果没有查找到转发项的话
可以把源终端所连接的端口号加到转发项
加一下以后 要设置定时器 关于定时器待会再说
而如果查到了这个转发项 就更新转发端口
定时器重新进行配置
为什么要有定时器呢
某一个终端在一个冲突域的时候
如果通过它发送数据之后就建立了一个转发项
但是终端可能发送了一次以后 地理位置变动了
那么这个转发项上的信息已经错误
有可能终端再也不会到那个地理位置上发送了
所以转发表要把经过一定的时间没有发送MAC帧的转发项删掉
所以要设置一个定时器
这是网桥工作流程里面的两个大块
一个就是MAC帧的转发过程 第二个就是地址的学习过程
下面看一个关于地址的学习过程的例子
比如说 对于这样一个网络里面
终端D要向终端A发送一个MAC帧
那么源MAC地址就是MAC D
目的MAC地址是MAC A
那么当网桥从端口2接收到MAC帧的时候
除了转发以外 会根据源MAC地址MAC D查找转发表
发现转发表上没有 所以把MAC D加到转发表上
MAC D从端口2接收MAC帧的信息就加上去了
另外还有一种情况 就是刚才说的
某一个终端交换了地理位置的情况
比如说 原来的终端A和终端B换了位置
这个时候由终端A向终端D发送数据的话
当网桥从端口2接收到MAC帧的时候
它的源MAC地址是MAC A 那么用MAC A查找转发表的时候
发现转发表里已经有一项了
但是转发端口由原来的端口1变成了现在的端口2
所以就更新端口
这是网桥的整体的工作流程
前面我们说了 每个转发项都设置一个定时器
当定时器溢出的时候 就把转发表的某个转发项删除
我们说冲突域直径是有限制的
但是因为网桥级联数是不受限制的
因此用网桥级联冲突域以后 以太网的范围可以是无限的
但是每一个网桥连接终端以后 每一个冲突域还是存在
即便是总线上只有一台电脑 还是存在冲突域
这个冲突域是在端口和终端之间 冲突域里相当于有两个终端
前面说了 端口的功能和终端的是一样的
那么对于这个网络来说
虽然只有三个终端 每个网桥端口只连一个终端
但是一样存在三个冲突域
但如果网桥与终端之间的通信方式采用全双工通信的话
那么这个冲突域就不存在了
这个网络里面网桥连接的三台电脑
终端C和网桥端口3之间采用全双工通信
那么这个冲突域就不存在了
从前面的讨论可以知道
网桥是采用分组交换技术来转发数据的分组交换设备
网桥的出现使得以太网从共享式发展到了交换式
从而使以太网进入了新的发展时期
-课程先导语
--先导语
-1.1 网络内涵
--网络内涵
-1.2 互联网发展过程
--互联网发展过程
-1.2 互联网发展过程--作业
-1.3 交换方式
--电路交换
-- 虚电路交换
--数据报交换
--三种交换方式比较
--html
-1.3 交换方式--作业
-1.4 计算机网络体系结构和协议
--分层结构
--OSI体系结构
-1.4 计算机网络体系结构和协议--作业
-第一讲内容的启示
--html
-例题分析
--例题分析
-测验--作业
-本讲内容简介
-2.1 数据传输系统
-2.1 数据传输系统--作业
-2.2 信号
--2.2 信号
-2.2 信号--作业
-2.3 编码和调制
--2.3-1 编码
--2.3-2 调制
-2.3 编码和调制--作业
-2.4 差错控制
-2.4 差错控制--作业
-2.5 传输媒体
--2.5 传输媒体
-2.5 传输媒体--作业
-2.6 Packet Tracer6.2使用说明
-第二讲内容的启示
--html
-例题分析
--例题分析
-测验--作业
-以太网发展过程与内容简介
-以太网发展过程与内容简介--作业
-3.1 总线形以太网
-3.1 总线形以太网--作业
-3.2 网桥与冲突域分割
-3.2 网桥与冲突域分割--作业
-3.3 交换式以太网与VLAN
-3.3 交换式以太网与VLAN--作业
-3.4 以太网标准
-3.4 以太网标准--作业
-第三讲内容的启示
--html
-例题分析
--例题分析
-案例设计
--案例设计
-测验--作业
-本讲内容简介
--无线局域网
-4.1 无线局域网概述
-4.1 无线局域网概述--作业
-4.2 无线局域网应用方式
-4.2 无线局域网应用方式--作业
-4.3 无线局域网MAC层
-4.3 无线局域网MAC层--作业
-4.4 终端接入无线局域网过程
-4.4 终端接入无线局域网过程--作业
-4.5 无线局域网设计和分析
-第四讲内容的启示
--html
-例题分析
--例题分析
-测验--作业
-本讲内容简介
-- IP与网络互连
-5.1 网络互连机制
-5.1 网络互连机制--作业
-5.2 网际协议
-5.2 网际协议--作业
-5.3 IP分组传输过程
-5.3 IP分组传输过程--作业
-5.4 路由表建立过程
-5.4 路由表建立过程--作业
-5.5 IP over以太网
-5.5 IP over以太网--作业
-5.6 三层交换机与VLAN间通信过程
-5.7 Internet控制报文协议
-5.7 Internet控制报文协议--作业
-第五讲内容启示
--html
-案例设计
--案例设计
-例题分析
-测验--作业
-本讲内容简介
--本讲内容简介
-6.1 Internet接入控制机制
-6.1 Internet接入控制机制--作业
-6.2 以太网和ADSL接入技术
-6.2 以太网和ADSL接入技术--作业
-6.3 家庭局域网接入方式与无线路由器
-6.3 家庭局域网接入方式与无线路由器--作业
-6.4 接入综合演示实验
-6.4 接入综合演示实验--作业
-第六讲内容的启示
--html
-例题分析
--第六讲 例题分析
-测验--作业
-本讲内容简介
--传输层
-7.1 传输层服务特性
--传输层服务特性
-7.1 传输层服务特性--作业
-7.2 端口号
--端口号
-7.3 用户数据报协议UDP
-7.3 用户数据报协议UDP--作业
-7.4 传输控制协议TCP
--TCP特点和格式
-- TCP的几点说明
-7.4 传输控制协议TCP--作业
-第七讲内容启示
--html
-例题分析
--例题分析
-测验--作业
-本讲内容简介
-- 应用层
-8.1 应用结构
--应用结构
-8.1 应用结构--作业
-8.2 域名解析
-8.2 域名解析--作业
-8.3 动态主机配置协议
-8.3 动态主机配置协议--作业
-8.4 万维网
-- 万维网
-8.4 万维网--作业
-8.5 电子邮件
--html
-8.6 文件传输协议
--html
-例题分析
--例题分析
-案例设计
--CH8 案例设计
-应用层启示
--html
-测验--作业
-本讲内容简介
-9.1 网络安全概述
-9.1 网络安全概述--作业
-9.2 网络安全基础
-9.2 网络安全基础--作业
-9.3 病毒检测与防御技术
-9.3 病毒检测与防御技术--作业
-9.4 以太网安全技术
-9.4 以太网安全技术--作业
-9.5 无线局域网安全技术
-9.5 无线局域网安全技术--作业
-9.6 防火墙
-9.6 防火墙--作业
-9.7 安全协议
--9.7 安全协议
-9.7 安全协议--作业
-例题分析
--例题分析
-防火墙演示实验
-- 防火墙演示实验
-案例设计
--案例设计
-网络安全的启示
--html
-测验--作业
-附录1：综合应用分析
--综合应用分析
-附录2：Cisco实际设备网络构建与配置
-期末考试--考试试题
