详解透明网桥的三个功能

　　在以太网中，作出转发决定的过程称为透明桥接。但是，在令牌环网环境中，这一过程有一点不同，称为源路由桥接，这将在第3章中加以讨论。

　　2.1 透明网桥的三个功能

　　透明网桥主要用在以太网环境中，并设计成对于末端节点透明。透明网桥有如下的三个主要功能。

　　1) 获取功能。

　　2) 转发和过滤功能。

　　3 ) 消除循环功能。

　　当透明网桥的三个主要功能都能使用时，它们是在网络中是同时起作用的。应该注意，在有些书中列出了网桥的四种功能，在这四种功能中，转发功能和过滤功能成为两个单独的功能。因为C i s c o认为这两种功能是同一种功能，我也比较赞同这种看法，所以在本书中只列出了三种功能。

　　2.1.1 获取

　　网桥基于目标M A C(介质访问控制)地址作出转发决定。所以它必须“获取” M A C地址的位置，这样才能准确地作出转发决定。每个以太网物理网段上的工作站都将对所有在网段上传输的帧进行监听。当网桥与物理网段连接时，它会对它监测到的所有帧进行检查。网桥读取帧的源M A C地址字段后便作出一个假定。这个假定是，如果它监测到一个来自特殊端口上节点的帧，发送帧工作站的信息就必须驻留在这个端口上。网桥将这个信息放置在一个网桥表中，它在将条目引入网桥表之前，还将执行F C S，以阻止错误的条目进入网桥表。在C a t a l y s t交换机中，这个表称为C A M(content addressable memory，内容可寻址内存)表。网桥表和C A M表基本上是相同的，只有一些小的差别，在后面将会提到。图2 - 1给出了四个工作站： A、B、C和D。四个工作站分为两个物理网段，网段中间为网桥，网段通过网桥的两个端口与网桥相连。当工作站A向工作站B传输信息时，网桥和工作站B都将收到这个信息。网桥收到这个信息后，得知工作站A与端口1相连，因为从这个端口收到了帧信息。网桥把条目引入记录工作站A的M A C地址的网桥表，如图2 - 2所示。

　　图2-1 工作站A将信息传递至以太网网段1上的工作站B

　　图2-2 网桥得知工作站A与端口1相连

　　相反，当工作站B对工作站A的信息作出反应后，网桥监测到工作站B反发送出的帧，并将其M A C地址作为条目引入网桥表中，如图2 - 3所示。

　　网桥连续地进行“获取”。这时条目保存在网桥表中。如果这时没有监测到来自M A C地址的信息，5分钟后网桥将停止“获取”。这个时间间隔对于几乎所有的交换机和网桥都是可以配置的，称为老化时间。条目也可以以手工方式输入网桥表。

　　最后所有的M A C地址都将被网桥获取(假定所有的工作站都在使用中)。

　　图2-3 网桥得知工作站B与端口1相连

　　2.1.2 转发和过滤

　　网桥的第二个功能是转发功能和过滤功能。使用网桥表后，网桥可以作出转发或不转发(即过滤)帧的决定。这个决定取决于帧报头中的目标M A C地址。

　　如果工作站A向工作站C传送信息，并且工作站C在网桥表中有一个条目，网桥把帧发送至以太网网段2(见图2 - 4)。

　　图2-4 转发

　　如果工作站A向工作站B传送信息，帧的发送没有必要，因为工作站B与工作站A在同一个物理网段上。这时，网桥进行过滤，即不发送帧信息(见图2 - 5)

　　如果工作站A向工作站C发送帧，而在网桥表中没有工作站C，那会出现什么情况呢?网桥将把这个发往网桥不知道的目标M A C地址的帧发至所有端口。在这种情况下，网桥充当的是集线器的角色，以确保它没有使信息停止传送(见图2 - 6、见图2 - 7)。

　　图2-5 过滤(即不转发)

　　图2-6 网桥表中没有目标MAC地址的情况

　　如果网桥没有对不知道目标M A C地址的帧进行发送，工作站A不会与工作站C进行连通，直至工作站C传送一个帧。这种情况是不能接受的。

　　网桥也转发广播而且向端口进行多点传送，其方式和不知道目标端口的帧的发送方式一样。

　　2.1.3 消除循环

　　透明网桥的最后一个功能是消除循环，这个功能与其他两个功能比较起来是最难理解的。

　　图2 - 8为一个有冗余的多重网桥。广播信息从图中右上角的工作站发出。

　　图2-8 网桥循环

　　在图2 - 9中，网桥X、Y都与第一个物理网段相连，它们先对广播进行监测，监测到广播信息后，便将信息发送至所有的其他端口，这个例子中只有一个其他端口，即端口Z。

　　在图2 - 1 0中，广播在第二个和第三个物理网段进行传播，而这两个网段都和网桥Z相连，网桥Z监测到这个广播后，又将广播发送到第三个和第二个物理网段。

　　这种现象称为网桥循环。在网桥循环中，广播将对第三个物理网段产生损害，如图2 - 8到2 - 1 0所示。在实际的运用中，存在数百个物理网段。当工程师们设法对循环进行定位时，这种情况可能会导致数百次死机。一旦循环位置确定后，唯一的解决办法是切断所有连接。

　　网桥的第三个功能是对循环进行定位并切断多余的连接。为了达到此目的，网桥必须知道其他网桥。当网络上存在一个以上的网桥时，源M A C地址位于接收帧的端口这一假设将不成立。网桥和另一网桥交换信息的协议称为S T P(生成树协议)S T P有几种不同的版本，而且这些版本相互之间并不相容。对所有的网桥和交换机使用相同的S T P版本进行验证是非常重要的，因为不同类的S T P版本将导致网桥循环，这将对以太网的物理网段造成损害。两种最通用的S T P版本为D E C和I E E E。另外还有几种不是很流行的版本。所以，保证不使用非通用版本是非常重要的，因为将来这些版本可能会造成潜在的问题。

　　大多数交换机一般都只支持D E C和I E E E。Cisco Catalyst交换机在以太网端口上使用的是I E E E版本，在令牌环端口上使用的是I B M版本的S T P。