网络安全知识：计算机网络中的桥接器

在计算机网络中，各种设备共同协作，保证网络各部分之间的无缝通信，而桥梁在这些设备之间起着至关重要的作用。

本文深入探讨了网络安全中桥梁的复杂之处，探讨了其类型、功能、优点、缺点和应用。

在本综合指南结束后，您将彻底了解桥梁的运行方式及其在现代网络中的重要性。

计算机网络中的桥接器是什么？

网桥是一种网络设备，用于将多个局域网 (LAN) 连接成一个更大的 LAN。网桥在 OSI 模型的数据链路层（第 2 层）上运行，有时也称为第 2 层交换机。

它们的主要功能是根据 MAC 地址过滤和转发数据包，有效地将网络连接划分为具有独立带宽和冲突域的段。

这种分段通过减少流量拥塞和提高数据流效率来增强网络性能。

桥梁类型

网桥有多种类型，每种类型都针对特定的网络场景而设计。主要类型包括：

透明桥

透明网桥之所以如此命名，是因为它们对于网络上的其他设备是不可见的。在网络中添加或移除设备时，无需更改配置。

透明网桥的主要功能是根据MAC地址阻止或转发数据包。

通过学习每个网段上设备的 MAC 地址，透明网桥可以有效地管理数据流量，而无需用户干预。

源路由桥

源路由桥由 IBM 为令牌环网络开发，它将整个路由嵌入到数据帧中。源站决定帧到达目的地必须遵循的路径。

这种方法可确保帧遵循特定的路线，这有利于需要精确控制数据路径的网络。

翻译桥梁

转换桥充当着不同类型网络系统之间的中介。它们将数据从一个系统转换到另一个系统，从而实现不同网络技术之间的通信。

例如，转换桥可以通过转换令牌环网络和以太网网络所使用的协议来促进它们之间的数据传输。

桥梁的运作

了解网桥的运行方式对于理解其在网络管理中的作用至关重要。下面逐步分解其功能：

1. 接收数据：网桥从连接的网络段接收数据包（帧）。

2. 建立表：他们通过观察传入流量来创建 MAC 地址表，映射哪个设备驻留在哪个段上。

3. 过滤数据：如果一个网段的数据包是要发往同一网段上的另一个设备，网桥就会将其过滤掉，从而防止其他网段上出现不必要的流量。

4. 转发数据：如果数据包是发往不同段上的设备，网桥会将其转发到适当的目的地。

5. 对两侧重复：此过程双向发生，确保所有连接段之间的数据高效流动。

桥接模型

根据地理和基础设施要求，桥梁可以使用不同的模型来实施：

本地桥接

本地桥接涉及使用本地电缆连接 LAN 交换机。此模型允许同一以太网段上的设备在链路层直接通信，从而促进精确物理位置内的无缝交互。

远程桥接

远程桥接通过广域网 (WAN) 连接两个或多个 LAN。此模型非常适合办公室分散的组织，这些组织无论物理距离多远，都必须在链路层保持连贯的通信。

计算机网络中网桥的用途

网桥在计算机网络中提供了多种好处和功能：

• 网络容量增强：网桥通过集成多个 LAN 来增加整体网络容量。

• 数据过滤：网桥使用数据库来决定是否接受或拒绝传入的数据帧。

• 广播能力：即使目标地址不可用，网桥也可以跨段广播数据。

• 容错：即使特定节点出现故障，网桥仍会转发数据包。

• 流量管理：它们通过基于 MAC 地址进行过滤来控制流量。

桥梁的功能

网桥发挥多项关键功能，有助于实现高效的网络管理：

• 分段：它们将 LAN 划分为多个段以优化性能。

• 流量控制：通过基于 MAC 地址管理数据流，网桥有助于控制网络流量。

• 互连：网桥可以使用类似的协议连接两个 LAN。

• 数据过滤：它们根据目的地或 MAC 地址过滤数据以确保有效路由。

使用桥梁的优势

网桥具有许多优点，使其成为网络中宝贵的组件：

• 网络扩展：网桥可以连接不同的网络拓扑，扩展现有网络的覆盖范围。

• 增加带宽：通过创建单独的冲突域，网桥可以增强可用带宽。

• 协议透明度：与其他设备相比，它们提供更高的协议透明度。

• 可靠性和可维护性：桥梁高度可靠且易于维护。

• 安装简单：除了桥接器之外，不需要任何其他硬件或软件。

使用桥梁的缺点

尽管桥梁有诸多好处，但也存在一些缺点：

• 成本：网桥可能比集线器和中继器等简单设备更昂贵。

• 速度限制：由于 MAC 地址过滤需要额外的处理，它们可能会引入延迟。

• 性能问题：批量或广播流量可能会导致性能下降。

• 广播风暴：高水平的广播流量可能导致广播风暴，从而扰乱网络运行。

网桥和网关之间的差异

虽然网桥和网关都连接不同的网络，但它们的用途却不同：

• 功能：网桥在第 2 层（数据链路层）运行，专注于根据 MAC 地址进行过滤和转发。网关在更高层（通常是第 3 层或更高层）运行，并转换不同的网络协议。

• 复杂性：网关通常比网桥更复杂，因为它们处理不同网络系统之间的协议转换。

• 用例：网桥非常适合连接组织内的类似网络，而网关则连接具有不同协议的不同网络或系统。

网桥在网络中的应用

网桥可用于各种网络场景：

• 企业网络：大型组织使用网桥来有效地管理跨多个部门或楼层的内部流量。

• 校园网络：教育机构使用网桥连接校园内的不同建筑物或设施。

• 数据中心：在数据中心，网桥有助于管理跨分段网络的服务器和存储系统之间的流量。

• 家庭网络：先进的家庭网络可以使用网桥来扩展房屋或财产的不同部分之间的连接。

网桥在现代计算机网络中至关重要，它将多个 LAN 连接成一个有凝聚力的单元。它们通过高效的数据过滤和转发来提高性能，同时通过透明、源路由和平移桥提供灵活性。

尽管在速度和成本方面存在一些限制，但它们的优势使其成为管理复杂网络不可或缺的工具。了解桥梁的运行方式有助于组织优化其基础设施，以便在不同环境中实现更好的通信和连接。在企业设置或家庭网络中，网桥对于确保网络运行稳健、高效至关重要。

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原文始发于微信公众号（祺印说信安）：网络安全知识：计算机网络中的桥接器