计算机网络——网桥

引言：为什么需要在数据链路层进行网络互连？

在我们开始之前，先想一个问题：为什么我们需要网桥、交换机这些设备？

想象一下，一个最简单的局域网就是用一根很长的电缆（比如同轴电缆）把所有电脑连起来。这样做有几个很明显的问题：

1. 物理距离有限： 一根电缆不可能无限长。
2. 设备数量有限： 连接的设备越多，信号质量越差。
3. 性能问题： 所有设备共享一根“马路”，任何时候只能有一台设备“说话”（发送数据），否则就会“撞车”（冲突）。设备越多，冲突越严重，网络效率越低。
4. 广播问题： 任何一台设备发送一个广播（比如找另一台设备），网络里所有的设备都会收到，非常浪费资源。

为了解决这些问题，我们就需要在数据链路层（也就是第二层）上，使用一些聪明的设备把一个大的、低效的网络，分割成多个小的、高效的网络段，同时还能让它们之间互相通信。这就是“数据链路层网络互连”的核心目的。

我们将要学习的设备主要有两个：网桥（Bridge） 和 二层交换机（Switch）。

---

第一站：网桥 (Bridge) - 智能的交通警察

网桥是早期用来扩展局域网的设备。你可以把它想象成连接两条马路（两个网络段）的智能交通警察。它工作在数据链路层，能看懂数据帧里的“车牌号”——也就是MAC地址。

网桥的核心工作原理

网桥连接着两个或多个网络段，它有几个接口，每个接口连接一个网段。它的工作非常智能，遵循以下原则：

1. 接收与检查： 网桥从一个接口接收到一个数据帧，首先会查看帧里的目的MAC地址。
2. 做出决策（转发或过滤）：
   • 过滤 (Filter)： 网桥会查看自己的“地址记录本”（我们称之为MAC地址表或转发表）。如果发现这个目的MAC地址就在刚刚接收帧的那个网段上，就说明这是“内部通话”，没必要把这个帧转发到其他网段去。于是，网桥会把这个帧丢弃，不让它占用其他网段的带宽。这极大地减少了不必要的网络流量。
   • 转发 (Forward)： 如果网桥在地址记录本里查到，目的MAC地址位于另一个网段，它就会把这个帧从连接那个网段的接口转发出去。
   • 扩散/广播 (Flood)： 如果网桥在地址记录本里查不到这个目的MAC地址（说明它还不认识这个设备），或者这个帧本身就是一个广播帧（目的MAC地址是 FF-FF-FF-FF-FF-FF），它就会把这个帧转发到除了来源接口之外的所有其他接口，确保目标设备能收到。