计算机网络中的桥接器是什么？

桥接器是一种在计算机网络中使用的硬件或软件设备，它连接两个或多个网络段，并根据 MAC 地址在它们之间路由数据。简而言之，桥接器通过在 OSI 模型的数据链路层（第 2 层）进行工作，来提高网络性能和连接性。

桥接器充当网关，通过支持高速双向通信和可靠的数据传输来平滑网络工作。数字世界的桥接器在每一分钟都在增长，并带来巨大的优势。本文的目的是在讨论的计算机网络中，介绍桥接器的各种形式、角色和特性，以及它们在当今网络基础设施中的地位。

计算机网络的发展

历史视角：从局域网（LAN）等发展到复杂的系统，计算机网络的发展在这些年里飞速进步。

网络流量增长：网络结构存在两个主要问题——不断增长的网络流量和有限的网络基础设施资源。

高效连接的需求：然而，关键的挑战在于拥有良好的运行连接，并选择正确有效的方法来控制访问和提高网络质量。

理解桥接器

定义和目标：解释计算机网络中的桥接器，并设定具体的功能目标。

网络分段中的作用：桥接器通过对网络进行分区，允许流量流通，从而对网络性能产生积极影响。

学习和转发：桥接器在进行数据传输时采用的方法，以及从先前传输的数据包中恢复 MAC 地址。

桥接器是如何工作的？

为了决定是否转发收到的数据包，桥接器会查看其 MAC 地址。桥接器在收到数据包时，会通过将其与内部 MAC 地址表进行比较来验证数据包的目标 MAC 地址。如果源 MAC 地址和目标 MAC 地址在同一网段，桥接器就不会转发该数据包。为了有效地过滤和管理网络流量，桥接器仅将数据包转发到目标 MAC 地址所在的网段。

桥接器的功能

分段：通过将一个大型网络分割成更小、更易于管理的桥接器，桥接器对网络流量进行分段。这通过缓解网络拥塞来提高整体网络性能。

过滤：桥接器使用 MAC 地址选择性地转发数据包，从而过滤网络流量。这提高了网络安全性和带宽利用率。

学习：桥接器在观察传入数据包的源地址时学习 MAC 地址。它们跟踪 MAC 地址/端口映射，以便有效地决定转发什么。

转发：通过在网络段之间转发数据包，桥接器可以最大限度地减少不必要的网络流量，并确保数据包能够到达预期的目的地。

桥接器的类型

1）本地桥接器：在那里，我们发现了我们国家发展区域中的桥接器，以及它们如何连接在一起，形成一个单一的局域网。

2）远程桥接器：探索桥接器和个人网络在连接世界各地非常遥远地理区域中的作用。

3）无线桥接器：作为中小型企业网络的基本构建块之一，了解无线桥接器以及它们如何连接无线局域网（WLAN）。

4）虚拟局域网（VLAN）：考虑一个解释 VLAN（虚拟局域网）、桥接器以及它们如何概念上和理论上隔离网络流量的场景。

桥接器操作

地址学习过程：描述桥接器学习已连接设备的 MAC 地址的方法。

转发决策：桥接器的转发决策可以基于 MAC 地址表的建议。

生成树协议（STP）：STP 能够使网络更加稳定或避免环路。

桥接协议数据单元（BPDU）：能够理解 BPDU 的概念及其在生成树协议和桥接器通信中的作用。

桥接和交换

对交换机和桥接器进行比较研究，展示它们的优缺点。

桥接模式交换机：关于桥接模式交换机是具有这些结合的交换和桥接特性的设备，并参与此过程的说法将被分析。

桥接效率：评估桥接的网络流量管理攻击与交换式网络流量管理攻击的效果。

桥接器在计算机网络中的用途

连接性：在一个企业机构内，桥接器是连接多个网络段的被动组件，与局域网相对，这样不同网段的设备就可以轻松通信。

流量管理：此类桥接器通过应用以太网或媒体访问控制（MAC）地址过滤器，同时根据这些地址转发数据包来发挥作用。这使得网络流量更容易控制，从而利用每一位可用资源并提高吞吐量。

网络分段：桥接器有助于对网络进行分段，允许它们将大型网络分割成更小的部分，这些部分更快速、易于管理且更可靠。

扩展网络：通过这样做，网络可以扩大其地理覆盖范围，并通过使用广域网（WAN）（一种连接网络不同组件的桥接器）来覆盖多个办公室或分支机构。

桥接器在现代网络中的重要性

灵活性和可扩展性

桥接器如何实际发挥上述作用，以提高网络基础设施的灵活性和可扩展性。

网络性能：通过流量设计的定性增长来提高网络的吞吐量。

容错性

桥接器用于确保网络在网络中的弹性与可靠性。这被称为容错。

与高级技术的集成

通过广域网（WAN）连接地理上分离的网络组件，例如遥远的办公室或分支机构，可以使用桥接器来扩大网络的覆盖范围。

桥接器在计算机网络中的优势

增强性能：通过利用桥接器和定向或传输数据，流量被分段，并且只有数据包转发，这有助于最小化网络拥塞并最大化带宽利用率。

增强安全性：在某些情况下，桥接器会阻止未经授权访问网络资源，通过 MAC 地址进行过滤。这利用多层增加了网络安全性。

可扩展性：它们能够提高容量，同时简化成长型企业的开发和维护流程。

灵活性：桥接器使管理员能够有选择地设计适应其独特需求的网络架构，从而在网络拓扑和结构上都具有灵活性。

桥接器在计算机网络中的缺点

更复杂的配置：将桥接器添加到网络并非一蹴而就，而是需要一系列的配置和管理操作，这些操作会使网络架构总体上变得复杂。

单点故障：如果网络段之间的桥接器发生故障，整个网络可能会变成一个单点故障，因为新的数据无法在任何其他网络部分进行传输。

过滤能力受限：由于它们通过 MAC 地址来检查数据包，因此桥接器需要提供更强的保护来应对日益复杂的网络威胁。

性能开销：桥接器有时可能会减慢网络流量的处理速度。在数据流量大、处理负荷重的情况下，网络流量可能会偶尔延迟。

挑战与未来展望

安全隐患：这包括管理现有故障和桥接器站点的安全漏洞。

与新兴技术的兼容性：为了实现互操作性，需要构建一致的网络架构，并拥抱新兴的网络时代。

优化和性能提升：通过应用新的高速性能方法并连接桥接器。

未来趋势：对桥接器技术的推测及其对计算机网络兴起的影响。

结论

桥接器是现代计算机网络的重要组成部分，有助于连接、网络分段和高效的数据传输。随着技术的不断发展，桥接器将在塑造计算机网络的未来中发挥关键作用，填补连接性的空白，并为创新的网络解决方案打开大门。

计算机网络中关于桥接器的常见问题解答

1. 桥接器和交换机有什么区别？

尽管交换机和桥接器都在数据链路层上工作，并且功能相似，但交换机通常更先进，并包含端口 VLAN 和服务质量（QoS）等附加功能。

2. 桥接器可以连接不同类型的网络段吗？

是的，只要它们在同一数据链路层上工作，桥接器就可以连接多种网络段类型，例如以太网、Wi-Fi 和令牌环网。

3. 桥接器如何学习 MAC 地址？

为了确定数据包的 MAC 地址，桥接器会查找传入数据包的源地址，并将其与数据包到达的端口一起存储在 MAC 地址数据库中。

4. 生成树协议（STP）在桥接器中的作用是什么？

通过选择性地阻塞网络架构中的重复链路，生成树协议（STP）在桥接器中用于保持网络稳定并避免网络环路。

5. 桥接器能否用于提高网络安全性？

为了隔离潜在的安全问题，可以使用桥接器根据 MAC 地址对网络流量进行分段和过滤，这可以提高网络安全性。