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1. 引言
在计算机网络中，网桥（Bridge）是一种用于连接两个或多个网络段的设备，能够在数据链路层（OSI 模型的第二层）工作。网桥的主要作用是过滤和转发数据帧，以减少网络拥塞并优化网络性能。本文将介绍网桥的基本概念、工作原理、分类及应用场景。
2. 网桥的基本概念
网桥是一种用于连接不同网络段的设备，它可以识别 MAC 地址，并基于 MAC 地址进行数据转发。网桥能够隔离冲突域，减少网络中的冲突，提高网络通信效率。
2.1 网桥的主要特点
- 工作在数据链路层：网桥根据 MAC 地址转发数据，而不是 IP 地址。
- 学习 MAC 地址：网桥能够记录设备的 MAC 地址，并建立一个转发表，用于高效地转发数据帧。
- 过滤和转发数据帧：网桥能决定是否转发数据帧，从而减少不必要的网络流量。
3. 网桥的工作原理
3.1 MAC 地址学习
网桥在接收到数据帧时，会检查帧的源 MAC 地址，并将其存入 MAC 地址表中，同时记录该设备所在的端口。
3.2 帧过滤与转发
当网桥接收到数据帧后：
- 如果目标 MAC 地址在网桥的 MAC 地址表中，并且对应的端口与帧的来源端口相同，则丢弃该帧（避免不必要的转发）。
- 如果目标 MAC 地址在表中，但端口不同，则将数据帧从正确的端口转发出去。
- 如果目标 MAC 地址不在 MAC 地址表中，网桥将数据帧广播到所有端口（除来源端口外）。
3.3 自适应学习
网桥会不断更新 MAC 地址表，以适应网络的变化。
4. 网桥的分类
4.1 透明网桥（Transparent Bridge）
透明网桥是最常见的一种网桥，它在网络中是透明的，不会影响网络的逻辑拓扑结构。计算机不需要进行特殊的配置即可与透明网桥配合使用。
4.2 源路由网桥（Source Routing Bridge）
此类网桥主要用于 Token Ring 网络中，数据帧的源设备负责提供完整的路径信息，而网桥根据路径信息进行转发。
4.3 多端口网桥（Multi-Port Bridge）
多端口网桥用于连接多个网络段，并可以在多个端口之间进行数据帧转发。
5. 网桥的应用场景
5.1 扩展局域网（LAN）
在企业网络或校园网中，网桥可以用于连接多个网络段，扩展网络的覆盖范围，同时减少网络拥塞。
5.2 连接不同的物理网络
网桥可以连接不同类型的网络，例如以太网和无线局域网（Wi-Fi）。
5.3 提高网络性能
通过隔离冲突域，网桥可以减少数据碰撞，提高网络吞吐量。
6. 网桥 vs 交换机
虽然网桥和交换机都在数据链路层工作，但它们有一些不同之处：
| 特点 | 网桥（Bridge） | 交换机（Switch） |
|---|---|---|
| 端口数量 | 通常少（2-4个） | 多（常见8-48个） |
| 速度 | 低（通常10/100 Mbps） | 高（通常1Gbps或以上） |
| 处理方式 | 逐帧转发 | 并行转发多个帧 |
| MAC 地址表 | 维护较小的表 | 维护较大的表 |
| 广播控制 | 限制广播效果有限 | 更好地限制广播 |
总体而言，交换机可以看作是多端口网桥的增强版本，它们的主要区别在于性能和可扩展性。