一、 在物理层扩展局域网
扩展可以在物理层上也可在链路层上,但从网络层看依然是一个局域网。
以太网主机之间的距离不能太远(10BASE-T规定200米)
主机使用光纤和一对光纤调制解调器连接到集线器
用多个集线器可连成更大的局域网
用集线器扩展局域网
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。
三个碰撞域连起来后,最大吞吐率仍然是一个系的最大吞吐率。因为其中任何一台主机通信,所有主机都不能通信。
二、 在数据链路层扩展局域网
在数据链路层扩展局域网是使用网桥。
网桥工作在数据链路层,它根据 MAC 帧的目的地址对收到的帧进行转发。
网桥是一个聪明的集线器
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。
网桥的内部结构
网桥具有多个接口
每个接口连接一个网段
若网桥从接口1收到从主机1向主机5的帧,则把帧发到接口2转发出去。
若网桥从接口1收到从主机2发到主机3的帧,则丢弃。因为主机2和3位于同一桥段,不用转发。
使用网桥带来的好处
过滤通信量,增大吞吐率。
扩大了物理范围。主机数量
提高了可靠性。只影响个别网段
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。
网桥使各网段成为隔离开的碰撞域
使用网桥带来的缺点
存储转发增加了时延。存储、查表、碰撞检测
在MAC 子层并没有流量控制功能。 网桥的缓存可能溢出,帧丢失。
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。
路由器可以阻断网络风暴
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。
三、透明网桥
目前使用得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,因为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。
转发表的建立过程举例
A向B发送帧:
主机B和网桥B1都收到该帧,网桥B1按A查找转发表,没有A地址,记录
网桥B1按B查找转发表,没有B地址,通过其它所有接口转发。
网桥B2收到该帧,同样方法处理。
F向C发送帧:
网桥B2收到该帧,网桥B2按F查找转发表,没有F地址,记录
网桥B2按C查找转发表,没有C地址,通过接口1转发。
网桥B1收到该帧,同样方法处理。
B向A发送帧:
网桥B1收到该帧,网桥B1按B查找转发表,没有B地址,记录
网桥B1按A查找转发表,查到接口1与收到的接口相同,将帧丢弃。
C向F发送帧:
网桥B1会登记C、2,然后丢弃该帧。
网桥B2会登记C、1,然后通过接口2转发。
网桥在转发表中登记以下三个信息
网桥转发表中的信息:地址、接口和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)。
把每个帧到达网桥的时间登记下来,就可以在转发表中只保留网络拓扑的最新状态信息。这样就使得网桥中的转发表能反映当前网络的最新拓扑状态。
四、网桥的自学习和转发帧的步骤归纳
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。
如有,则按转发表中给出的接口进行转发。
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。
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)。
五、透明网桥使用了生成树算法
互连在一起的网桥在进行彼此通信后,就能找出原来的网络拓扑的一个子集。在这个子集里,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。