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1.1 桥接的概念
简单来说#xff0c;桥接就是把一台机器上的若干个网络接口“连接”起来#xff0c;其结果是#xff0c;其中一个网口收到的报文会被复制给其他网口并发送出去。以使得网口之间的报文能够互相转发。
交换机有若干个网口#xff0c;并且这些…网桥的原理
1.1 桥接的概念
简单来说桥接就是把一台机器上的若干个网络接口“连接”起来其结果是其中一个网口收到的报文会被复制给其他网口并发送出去。以使得网口之间的报文能够互相转发。
交换机有若干个网口并且这些网口是桥接起来的。于是与交换机相连的若干主机就能够通过交换机的报文转发而互相通信。
交换机在报文转发的过程中并不会篡改报文数据只是做原样复制。桥接不是在物理层实现的而是在数据链路层。交换机能够理解数据链路层的报文所以实际上桥接不是单纯的报文转发。
交换机关注填写在报文的数据链路层头部中的Mac地址信息包括源地址和目的地址以便了解每个Mac地址所代表的主机都在什么位置与本交换机的哪个网口相连。在报文转发时交换机就只需要向特定的网口转发即可从而避免不必要的网络交互。这个就是交换机的“地址学习”。但是如果交换机遇到一个自己未学习到的地址就不会知道这个报文应该从哪个网口转发则只好将报文转发给所有网口接收报文的那个网口除外。
比如主机C向主机A发送一个报文报文来到了交换机S1的eth2网口上。假设S1刚刚启动还没有学习到任何地址则它会将报文转发给eth0和 eth1。同时S1会根据报文的源Mac地址记录下“主机C是通过eth2网口接入的”。于是当主机A向C发送报文时S1只需要将报文转发到 eth2网口即可。而当主机D向C发送报文时假设交换机S2将报文转发到了S1的eth2网口实际上S2也多半会因为地址学习而不这么做则S1会直接将报文丢弃而不做转发因为主机C就是从eth2接入的。
然而网络拓扑不可能是永不改变的。假设我们将主机B和主机C换个位置当主机C发出报文时不管发给谁交换机S1的eth1口收到报文于是交换机 S1会更新其学习到的地址将原来的“主机C是通过eth2网口接入的”改为“主机C是通过eth1网口接入的”。
但是如果主机C一直不发送报文呢S1将一直认为“主机C是通过eth2网口接入的”于是将其他主机发送给C的报文都从eth2转发出去结果报文就发 丢了。所以交换机的地址学习需要有超时策略。对于交换机S1来说如果距离最后一次收到主机C的报文已经过去一定时间了默认为5分钟则S1需要忘记 “主机C是通过eth2网口接入的”这件事情。这样一来发往主机C的报文又会被转发到所有网口上去而其中从eth1转发出去的报文将被主机C收到。
1.2 linux的桥接实现
linux内核支持网口的桥接目前只支持以太网接口。但是与普通交换机不同交换机只是一个二层设备对于接收到的报文要么转发、要么丢弃。小型的交换机里面只需要一块交换芯片即可并不需要CPU。而运行着linux内核的机器本身就是一台主机有可能就是网络报文的目的地其收到的报文除了转发和丢弃还可能被送到网络协议栈的上层网络层从而被自己消化。
linux内核是通过一个虚拟的网桥设备来实现桥接的。这个虚拟设备可以绑定若干个以太网接口设备从而将它们桥接起来。
网桥设备br0绑定了eth0和eth1。对于网络协议栈的上层来说只看得到br0因为桥接是在数据链路层实现的上层不需要关心桥接的细节。于是协议栈上层需要发送的报文被送到br0网桥设备的处理代码再来判断报文该被转发到eth0或是eth1或者两者皆是反过来从eth0或从eth1接 收到的报文被提交给网桥的处理代码在这里会判断报文该转发、丢弃、或提交到协议栈上层。 而有时候eth0、eth1也可能会作为报文的源地址或目的地址直接参与报文的发送与接收从而绕过网桥。
1.3 网桥的功能
概括来说网桥实现最重要的两点
1 MAC学习学习MAC地址起初网桥是没有任何地址与端口的对应关系的它发送数据还是得想HUB一样但是每发送一个数据它都会关心数据包的来源MAC是从自己的哪个端口来的由于学习建立地址-端口的对照表CAM表。
2 报文转发每发送一个数据包网桥都会提取其目的MAC地址从自己的地址-端口对照表(CAM表)中查找由哪个端口把数据包发送出去。
