網絡基礎知識

橋接網絡

橋接網絡是一種網絡設計技術，其目的是將兩個或多個網絡段連接在一起，使它們在邏輯上表現為單個網絡。這通過使用網絡橋來實現，網絡橋工作在數據鏈路層（第2層），只關心MAC地址，而不關心IP地址。

下面是橋接網絡如何工作的詳細解釋：

1. 識別問題

假設你有兩個不同的局域網段，每個段上都有一些設備，它們彼此間無法直接通信。你希望這兩個網絡段能夠彼此通信，就像它們是單個網絡一樣。

2. 引入橋接設備

要解決這個問題，你可以使用一個網絡橋接設備（簡稱橋）。橋是一個智能設備，能夠了解來自每個網絡段的數據流，并了解如何將這些數據流相互連接。

3. 學習和轉發

橋的工作方式如下：

a. 學習階段：橋監聽每個連接的網絡段，學習每個端口上的設備MAC地址。通過這種方式，橋知道每個MAC地址屬于哪個網絡段。

b. 轉發階段：當橋收到一個數據幀時，它查看目的MAC地址，然后使用學習到的信息確定如何轉發該幀。如果目標MAC在同一側的網絡段，橋不會轉發。如果目標MAC在另一側的網絡段，橋會將幀轉發到適當的端口。

4. 透明橋接

橋接通常是透明的，意味著網絡上的設備不知道橋的存在。它們只是正常發送和接收數據幀，就像所有設備都在同一個局域網上一樣。

5. 優勢與使用場景

橋接網絡在許多情況下非常有用。例如，當你想將不同樓層或不同建筑物的網絡連接在一起時，或者當你使用虛擬化技術時，例如在虛擬機之間進行通信。

總的來說，橋接網絡是一種將多個物理或邏輯網絡段連接為一個統一的邏輯網絡的方法。它在MAC地址級別工作，提供了一種簡單有效的方式來增強和擴展局域網的連接性。

`橋如何監聽每個連接網絡段的? 它為什么能做到這點? 它又是如何能在不同網絡段內實現通信的?它的通信原理和通信細節是怎么樣的?

橋接設備（網絡橋）的功能確實相當有趣且復雜

1. 如何監聽每個連接的網絡段

網絡橋有多個端口，每個端口連接到網絡的一個段。當數據幀在這個段中傳輸時，橋的端口會"監聽"這些幀。

學習MAC地址：橋會檢查每個經過的數據幀的源MAC地址。這些地址用于構建一個表，其中記錄了每個MAC地址與橋的哪個端口相關聯。這就是所謂的MAC地址表。
轉發決策：當橋收到要轉發的幀時，它會查看目標MAC地址，并參照MAC地址表決定如何轉發。如果目標MAC地址與發送端在同一個端口，則該幀被丟棄。如果目標在另一個端口，則幀被轉發到該端口。

2. 為什么能做到這一點

網絡橋工作在OSI模型的第2層，也就是數據鏈路層。在這一層，通信是通過物理地址（MAC地址）進行的，而不是通過IP地址。由于橋接設備理解這一層的協議，因此它能夠分析經過其端口的每個數據幀，并做出相應的轉發決策。

3. 如何在不同網絡段內實現通信

通過學習MAC地址，并將它們與特定的端口關聯，橋接設備能夠了解如何在不同的網絡段之間轉發幀。

如果目標MAC地址與源MAC地址在同一網絡段（同一端口），則橋不會轉發該幀。
如果目標MAC地址在不同的網絡段（不同端口），則橋會將該幀轉發到與目標MAC地址關聯的端口。

4. 通信原理和細節

在更技術的層面上，橋接設備使用了以下幾個主要步驟來執行其功能：

學習：通過不斷監聽經過的數據幀，橋學習了網絡的拓撲結構。
轉發/過濾：根據目標MAC地址的位置，橋要么轉發數據幀，要么丟棄它。
隔離碰撞域：通過將每個端口視為單獨的碰撞域，橋有助于降低網絡擁塞。
可選的跨越VLAN：在更高級的設置中，橋還可以理解虛擬局域網（VLAN）標簽，并據此做出轉發決策。

總之，橋接設備通過監聽和學習MAC地址，能夠智能地在不同的網絡段之間轉發數據幀。這一過程允許不同的物理網絡段在邏輯上作為一個單一的網絡操作，從而實現了更靈活的網絡設計和更高的效率。

`橋接通常是透明的`這里透明的是什么意思? 如何做到透明的?

在網絡中，當我們說橋接（Bridging）是"透明的"，我們是指網絡橋接設備對于位于局域網內的主機和其它網絡設備來說是不可見的。換句話說，當數據在網絡上流動時，主機不需要知道存在橋接設備，也不需要特別的配置來與橋接設備交互。橋接的透明性有以下特點：

**自動工作：**網橋設備能夠自動學習網絡上的MAC地址，并決定如何將幀轉發到正確的目的地。它們不需要任何特殊的配置或管理。
**不改變數據包：**當數據包通過網橋時，網橋通常不會改變數據包的內容。數據包的源和目的MAC地址保持不變。
**透明轉發：**網橋基于MAC地址表進行決策，以確定如何轉發幀。這個過程對于發送和接收數據包的設備來說是透明的。
**不影響主機配置：**主機不需要任何特殊的配置或軟件來與網橋設備協同工作。網橋與主機間的交互對主機來說是不可見的。
**與路由器的區別：**與路由器不同，網橋工作在數據鏈路層，并且不涉及IP地址的處理。因此，它們在網絡中的存在對主機來說是透明的，而路由器在網絡層工作，并可能需要更復雜的配置和交互。
**不干擾現有的網絡結構：**網橋可以很容易地添加到現有網絡中，以連接不同的局域網段，而不會干擾現有的網絡結構和配置。

透明橋接的這些特點使得它成為連接不同局域網段或隔離網絡流量的一個簡單而有效的解決方案。它允許網絡管理員靈活地擴展和管理網絡，同時對終端用戶的影響最小。

網橋的轉發和局域網內尋址會不會在傳輸數據包存在沖突?

如何解決沖突的即數據包是由局域網內尋址還是通過網橋轉發, 如果網橋轉發了數據包, 那么這個數據包如果是同一個網段內的,它如何保證數據到達正確的位置?我想問的是首先局域網內尋址,還是優先網橋尋址? 是按順序尋址,還是同時局域網內和網橋一起傳輸尋址

網橋（或交換機）的工作方式確保了在數據包傳輸過程中的尋址不會與局域網內的尋址沖突。以下是如何實現的細節：

**MAC地址學習：**網橋會自動學習網絡上連接設備的MAC地址。當一個數據幀到達網橋的某個端口時，網橋會查看源MAC地址，并在其內部的地址表中記錄該MAC地址與到達的端口之間的關聯。
**基于MAC地址轉發：**當網橋需要轉發一個數據幀時，它會查看目的MAC地址，并在其地址表中查找與該地址關聯的端口。如果找到匹配的端口，幀將僅轉發到該端口。如果目標MAC地址與發送端在同一個端口，則該幀被丟棄（因為接收者與發送者在同一網段，不需要通過網橋）。如果目的MAC地址不在表中，則幀將在所有端口上廣播（除了到達的端口）。
**沖突的解決：**網橋只轉發到正確的端口，不會在不必要的端口上廣播幀。這消除了數據幀的沖突，并減少了網絡上的流量。當兩個設備在同一個網段內通信時，由于它們的MAC地址關聯的是同一個端口，網橋就會知道不需要轉發該幀。
**隔離沖突域：**網橋還通過將每個端口視為單獨的沖突域來減少沖突。如果在一個端口上檢測到沖突，它不會傳播到其他端口。

通過這樣的方式，網橋能夠精確地知道何時以及如何轉發或丟棄幀。這確保了即使在不同的局域網段之間也能正確傳輸數據，同時還能減少不必要的流量和沖突。總的來說，網橋的存在并不干擾局域網內的正常尋址和通信，反而提高了效率和可靠性。

網橋和路由器,交換機是什么關系?

網橋（Bridge）、路由器（Router）和交換機（Switch）都是網絡設備，用于連接和管理不同的網絡段或設備。下面是對它們之間關系和主要功能的簡要概述：

交換機（Switch）：
- 工作層級：數據鏈路層（第2層）。
- 功能：連接同一個局域網內的多個設備，并根據MAC地址轉發數據幀到正確的端口。
- 透明性：對于局域網內的設備來說，交換機的存在是透明的。
網橋（Bridge）：
- 工作層級：也在數據鏈路層（第2層）。
- 功能：連接不同的局域網段，并根據MAC地址過濾和轉發數據幀。它可以將流量限制在特定的網絡段內，從而減少擁塞。
- 與交換機的關系：網橋可以視為一種特殊類型的交換機，具有限制的端口數量，通常用于連接兩個或更少的網絡段。
路由器（Router）：
- 工作層級：網絡層（第3層）。
- 功能：連接不同的網絡，如局域網和廣域網，并根據IP地址轉發數據包。路由器還可以執行NAT、防火墻和其他高級網絡功能。
- 與網橋和交換機的關系：路由器在OSI模型的更高層級工作，可以進行更復雜的網絡操作。路由器通常具有內置的交換機功能，可以在局域網內連接多個設備。

總結：

交換機用于連接局域網內的設備，并在第2層上工作。
網橋是一種特殊類型的交換機，用于連接不同的局域網段。
路由器在第3層工作，連接不同的網絡，并可能包括內置的交換機功能。

這些設備共同協作，支持現代復雜網絡的運行，各自在網絡傳輸過程中扮演不同的角色。

進行通信時,這三個設備的數據傳輸順序怎么樣的? 一個數據包先經過誰后經過誰?

數據包在這三個設備（交換機、網橋、路由器）之間的傳輸順序取決于源和目的地的位置，以及網絡的結構和配置。以下是幾個常見的場景，說明數據包可能如何通過這些設備：

同一局域網內的通信：
- 數據包首先經過交換機。
- 在同一局域網內，數據包不需要通過網橋或路由器。
跨不同局域網段但在同一廣域網內的通信：
- 數據包首先經過源設備所連接的交換機。
- 然后，通過網橋（如果有的話）連接到目標局域網段。
- 最后，到達目標局域網段的交換機，再到達目標設備。
跨不同網絡（例如，從局域網到互聯網）的通信：
- 數據包首先經過源設備所連接的交換機。
- 如果有跨越不同局域網段的需求，數據包可能會通過網橋。
- 數據包然后到達路由器，該路由器負責將數據包轉發到下一個網絡（例如，到ISP或其他路由器）。
- 通過多個路由器和可能的交換機，數據包最終到達目的地網絡。