网桥的原理及在linux内核中的实现

Linux桥接功能的分析第一章网桥的基本概念1.1 网桥的作用网桥工作在ISO层次结构中的二层，通过mac地址来区分，实现几个网络或主机之间的互联。

1.2 网桥的工作原理网桥的工作原理其实很简单，就是：某个主机的消息从哪个端口进来，那么这个主机必定位与这个端口这一侧，从这个端口一定能找到这个主机，给这个主机的消息也就应该从这个端口转发。

比如，一个网桥连接主机A和主机B。

当主机A连接到网桥时，会告诉网桥，它在端口A 。

网桥会维持一个映射表，让端口A与主机A的mac地址对应。

当有其他主机试图通过网桥转发目的mac地址为主机A的mac地址的消息时，网桥会通过查表来指导应该由端口A转发。

同理，当网桥连接两个或两个以上主机或主机构成的网络时，也按照这个原则，维持一个记录端口和mac地址的映射表，需要转发消息的时候通过查找这个表来找到应该去的地址。

当然，如果收到的消息是发给网桥本身的，就要交给上层协议来处理。

这就是网桥的工作原理。

第二章数据结构2.1 net_bridge这个结构体描述一个网桥。

dev是这个桥对应的设备。

port_list是net_bridge_port的链表头。

hash[BR_HASH_SIZE]是net_bridge_fdb_entry 的散列表，也是网桥MAC地址和端口的映射表CAM。

struct net_bridge {spinlock_t lock; struct list_head port_list; struct net_device *dev; struct net_device_stats statistics; spinlock_t hash_lock; struct hlist_head struct list_head unsigned long unsigned longhash[BR_HASH_SIZE]; age_list; feature_mask; flags;bridge_id designated_root; bridge_id bridge_id;u32 root_path_cost; unsigned long max_age; unsigned long unsi gned long unsigned long unsigned long unsigned longhello_time; forward_delay; bridge_max_age; ageing_time;bridge_hello_time;unsigned long bridge_forward_delay;u8 group_addr[ETH_ALEN]; u16 root_port; enum {BR_NO_STP, BR_KERNEL_STP, BR_USER_STP,/* no spanning tree */ /* old STP in kernel */ /* new RSTP in userspace */} stp_enabled;unsigned char unsigned char struct timer_list struct timer_list struct timer_listtopology_change; topology_change_detected; hello_timer;tcn_timer;topology_change_timer;struct timer_listgc_timer; *ifobj;struct kobject };2.2 net_bridge_port这是网桥端口的结构体。

网桥相关知识点总结一、网桥的工作原理网桥的工作原理主要包括学习和过滤两个方面。

学习是指网桥学习网络中各个设备的MAC 地址和端口的对应关系，以确定数据包应该被发送到哪个端口。

过滤是指网桥根据学习到的对应关系，将数据包转发到适当的端口，实现局域网内部的数据交换和转发。

网桥工作的具体步骤如下：1. 学习：网桥首先通过监听网络中的数据包，学习每个设备的MAC地址和端口的对应关系。

当网桥收到一个数据包时，它会查找学习表，确定目标设备的端口，并将数据包转发到对应的端口。

2. 过滤：网桥将数据包转发到目标端口，实现局域网内部的数据交换和转发。

网桥的学习和过滤功能可以有效地提高局域网的数据传输效率，减少冲突和碰撞，保证数据的安全和可靠传输。

二、网桥的类型根据工作原理和功能特点，网桥可以分为几种不同的类型，主要包括透明网桥、源路由网桥、桥接网关和虚拟网桥等。

1. 透明网桥：透明网桥是最常见的一种类型，它是一种简单的局域网设备，用于连接两个或多个局域网，实现数据包的转发和交换。

它能够自动学习网络中各个设备的MAC地址和端口的对应关系，并按照学习到的对应关系转发数据包。

2. 源路由网桥：源路由网桥是一种高级的网桥设备，它能够根据数据包中的源地址和目标地址信息，选择最佳的传输路径，并进行数据包的有效转发。

源路由网桥能够提高数据传输效率，减少网络拥塞和延迟。

3. 桥接网关：桥接网关是一种将局域网和广域网连接起来的网桥设备，它具有路由和网桥的功能，能够实现不同网络之间的数据交换和转发。

4. 虚拟网桥：虚拟网桥是一种逻辑上的网桥设备，它能够将不同的局域网虚拟化为一个网络，实现数据包的统一管理和转发。

不同类型的网桥具有不同的功能特点和适用场景，根据实际情况选择合适的网桥类型对于提高网络性能和可靠性具有重要意义。

三、网桥的应用场景网桥在网络中有着广泛的应用场景，主要包括以下几个方面：1. 连接不同局域网：网桥可以连接不同的局域网，实现局域网之间的数据传输和转发。

Linux-⽹桥原理分析.⽬ 录1..... 前⾔ (6)2 ⽹桥的原理 (7)2.1 桥接的概念 (7)2.2 的桥接实现 (8)2.3 ⽹桥的功能 (9)3 ⽹桥的配置 (10)4 ⽹桥的实现 (10)4.1 初始化 (11)4.2 新建⽹桥 (11)4.3 添加删除端⼝ (14)5 ⽹桥数据结构 (16)6 ⽹桥的维护 (19)6.1 的创建和销毁 (19)6.2 数据库更新 (19)6.3 创建数据项 (20)6.4 查找数据项 (21)6.5 MAC地址过期清理 (22)7 ⽹桥数据包的处理流程 (23)7.1 netif_receive_skb. 267.2 Br_handle_frame. 287.3 Br_handle_frame_finish. 297.4 Br_pass_frame_up. 297.5 Br_forward. 307.6 __br_forward. 317.7 Br_forward_finish. 317.8 Br_dev_queue_push_xmit 318..... 参考⽂献 (32)------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------1 前⾔由于⾃⾝⽔平有限，且相关的参考资料较少，因此其中的结论不能保证完全正确，如果在阅读本⽂的过程中发现了问题欢迎及时与作者联系。

也希望能有机会和⼤家多多交流学习⼼得！2 ⽹桥的原理2.1 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。

网桥的工作原理和特点是什么网桥是一种用于连接同一网络的多个局域网（LAN）的设备。

它的工作原理和特点如下：1. 工作原理：网桥基于物理层和数据链路层的MAC地址进行工作。

当数据包从一个端口进入网桥时，网桥会检查数据包的目的MAC地址，并通过查找自己的MAC地址表，确定数据包是向哪个端口转发。

如果目的地址在同一网桥的另一个端口上，则数据包不会被转发到其他网桥端口；如果目的地址在另一个网桥上，则数据包会被转发到相应的网桥。

2. 学习和转发：网桥通过学习数据包的源MAC地址和对应端口，建立起一个MAC地址表。

这样，当它接收到特定MAC地址的数据包时，就可以根据表中的信息决定是否转发该数据包。

网桥只会将数据包转发到目标设备所在的网段，从而限制了冲突域的范围。

3. 分割冲突域：网桥能够将局域网划分为多个冲突域。

冲突域是指共享同一物理介质的设备之间发生冲突的范围。

网桥通过将不同的冲突域连接起来，可以减少各个冲突域之间的干扰，提高网络性能和可靠性。

4. 过滤和隔离：网桥可以过滤网络中的广播和多播数据包，只将其转发到其他网络。

这样可以避免网络中出现广播风暴和浪费带宽的问题。

此外，网桥可以隔离网络中的通信，提高网络的安全性。

5. 自我维护和纠错：网桥可以自动检测和纠正网络中的错误和故障。

当发现一个端口或链路出现问题时，网桥会将该端口或链路隔离起来，确保问题不会影响整个网络的正常运行。

总结来说，网桥的工作原理是基于MAC地址进行数据转发，具有学习和转发、分割冲突域、过滤和隔离、自我维护和纠错等特点。

通过使用网桥，可以提高局域网的性能、可靠性和安全性。

⽹桥原理及使⽤⽹桥⼯作原理⽹桥是⼀种两端⼝的⼆层⽹络设备，⽤来实现同⼀个IP⽹段的不同物理⼦⽹段之间的互联互通。

⽹桥所沟通的那些机器都是属于同⼀个IP ⽹段，但是这些机器可能⼜在物理上分成了多个部分，⽐如⼀部分连接到某个集线器，另⼀部分连接到另外⼀个集线器。

⽹桥与集线器相⽐具有可以隔离冲突域的优势：集线器是所有的⽹⼝共享背板带宽，数据包在各个⽹⼝之间⼴播；⽽⽹桥可以做到只有数据包的⽬的地址位于另⼀边的物理⽹络上，才转发到另⼀边⽹⼝，从⽽隔离冲突域。

后来⽹桥被具有更多端⼝、同时也可以隔离冲突域的交换机取代。

⽹桥有两个端⼝，⼀个端⼝连接⼀个⽹络设备，⽐如主机或者集线器，它将两个端⼝所连接的两部分⽹络进⾏沟通，具体做法是：⽹桥内部维护MAC地址表，MAC地址表保存MAC地址和该MAC地址的机器所在的物理⽹络连接的⽹桥⼝。

当数据包到达⽹桥⼝A的时候，根据数据包的⽬的MAC地址查找MAC地址表，如果该数据包的⽬的MAC对应的⽹桥⼝为A，则⽹桥不进⾏转发处理；如果该数据包的⽬的MAC对应的⽹桥⼝为B，则⽹桥将该数据包转发到B⼝；如果在MAC地址表中找不到表项，则也转发到⼝B，进⾏学习。

那么，⽹桥的MAC地址表是如何建⽴起来的呢？和交换机等⽹络设备类似，⽹桥也可以对地址进⾏学习。

⽹桥启动时，内部的MAC地址表为空；之后进⼊如下学习过程：当有机器C1发的数据包到达⽹桥⼝A时，说明C1的MAC地址对应的⽹桥⼝为A，如果该数据包的源MAC地址不在MAC地址表中，则插⼊⼀条新的C1的MAC地址对应⽹桥⼝A的记录；然后⽹桥根据⽬的MAC地址进⾏转发或者不处理。

每当有数据包到达⽹桥⼝时，⽹桥都会进⾏更新数据包源MAC地址对应的⽹桥⼝，这样⼀段时间之后，⽹络⾥所有的机器MAC地址都会被学习到。

linux下⽹桥设置linux系统⽀持软件⽅式搭建⽹桥，且⽹桥可以连接不⽌两个机器的⽹卡设备，但是连接到同⼀个⽹桥的那些⽹卡设备的IP地址必须在同⼀个⽹段！⾸先安装⽹桥管理软件 brctlbrctl addbr br0 ( 建⽴⼀个逻辑⽹段，名称为br0)brctl delbr br0 删除⽹桥brctl addif br0 eth0 （让eth0 成为br0 的⼀个端⼝)brctl addif br0 eth1 ( 让eth1 成为br0 的⼀个端⼝)brctl addif br0 eth0 ( 让eth2 成为br0 的⼀个端⼝)brctl addif br0 eth3 ( 让eth3 成为br0 的⼀个端⼝)brctl delif br0 eth0。

linux tap原理Linux Tap是一种在Linux系统中实现网络桥接的方式，它允许用户在物理网络上创建虚拟网络接口，从而实现网络流量在多个设备之间的转发和隔离。

本文将介绍Linux Tap的基本原理、实现方式、应用场景和注意事项。

Linux Tap的核心思想是将物理网络接口（如eth0）虚拟化为多个网络接口，每个接口代表一个虚拟网络，从而实现网络流量的隔离和转发。

具体来说，Linux Tap通过使用内核中的tap-netdev和tap-module模块来实现虚拟网络的创建和管理。

这些模块允许用户将物理网络接口桥接到虚拟网络上，并配置相应的网络参数，如IP地址、子网掩码、网关等。

二、Linux Tap的实现方式Linux Tap的实现方式主要涉及内核模块、驱动程序和用户空间工具三个层次。

内核模块负责注册tap设备，并提供基本的设备管理功能；驱动程序负责与内核模块进行交互，处理虚拟网络的创建、销毁和数据转发等操作；用户空间工具则提供用户接口，用于配置虚拟网络参数和管理tap设备。

三、Linux Tap的应用场景Linux Tap广泛应用于网络安全、云计算、物联网等领域。

在网络安全方面，Linux Tap可以实现网络流量的隔离和监控，提高网络安全性能；在云计算领域，Linux Tap可以实现虚拟机之间的网络通信和流量控制；在物联网方面，Linux Tap可以实现传感器数据传输和设备间通信。

四、注意事项在使用Linux Tap时，需要注意以下几点：1. 确保虚拟网络的安全性：Linux Tap可能会暴露物理网络接口给虚拟网络，因此需要采取适当的网络安全措施，如设置访问控制列表（ACL）来限制虚拟网络中设备的访问权限。

2. 配置正确的网络参数：用户需要正确配置虚拟网络的IP地址、子网掩码、网关等参数，以确保网络通信正常进行。

3. 考虑性能问题：由于Linux Tap需要将数据包从物理网络转发到虚拟网络，因此需要注意性能问题，如数据包丢失、延迟等。

Linux网桥的分析——计算机0707 石龙 20073093一、综述网桥，类似于中继器，连接局域网中两个或者多个网段。

它与中继器的不同之处就在于它能够解析它收发的数据，读取目标地址信息（MAC），并决定是否向所连接网络的其他网段转发数据包。

为了能够决策向那个网段发送数据包，网桥学习接收到数据包的源MAC地址，在本地建立一个以 MAC和端口为记录项的信息数据库。

Linux 内核分别在2.2 和 2.4内核中实现了网桥。

但是2.2 内核和 2.4内核的实现有很大的区别，2.4中的实现几乎是全部重写了所有的实现代码。

本文以2.4.0内核版本为例进行分析。

在分析具体的实现之前，先描述几个概念，有助于对网桥的功能及实现有更深的理解。

冲突域一个冲突域由所有能够看到同一个冲突或者被该冲突涉及到的设备组成。

以太网使用C S M A / C D（Carrier Sense Multiple Access withCollision Detection，带有冲突监测的载波侦听多址访问）技术来保证同一时刻，只有一个节点能够在冲突域内传送数据。

网桥或者交换机，构成了一个冲突域的边界。

缺省情况下，网桥中的每个端口实际上就是一个冲突域的结束点。

广播域一个广播域由所有能够看到一个广播数据包的设备组成。

一个路由器，构成一个广播域的边界。

网桥能够延伸到的最大范围就是一个广播域。

缺省的情况下，一个网桥或交换机的所有端口在同一个广播域中。

VLAN技术可以把交换机或者网桥的不同端口分割成不同的广播域。

一般情况下，一个广播域代表一个逻辑网段。

网桥中的CAM表网桥和交换机一样，为了能够实现对数据包的转发，网桥保存着许多（MAC，端口）项。

所有的这些项组成一个表，叫做CAM表。

每个项有超时机制，如果一定时间内未接收到以这个MAC为源MAC地址的数据包，这个项就会被删除。

在Linux内核网桥的实现中，一个逻辑网段用net_bridge结构体表示。

linux内核网桥分析一、网桥原理网桥（Bridge）也称桥接器，是连接两个局域网的存储转发设备，用它可以完成具有相同或相似体系结构网络系统的连接。

一般情况下，被连接的网络系统都具有相同的逻辑链路控制规程（LLC），但媒体访问控制协议（MAC）可以不同。

网桥工作在数据链路层，将两个LAN连起来，根据MAC地址来转发帧，可以看作一个“低层的路由器”（路由器工作在网络层，根据网络地址如IP地址进行转发）。

远程网桥通过一个通常较慢的链路（如电话线）连接两个远程LAN，对本地网桥而言，性能比较重要，而对远程网桥而言，在长距离上可正常运行是更重要的。

二、Linux网桥的使用要配置网桥，要网桥的配置工具bridge-utils。

源代码可以在下载。

编译成功之后，生成网桥配置的工具名称为brctl。

配置说明：有五台主机。

其中一台主机装有linux ，安装了网桥模块，而且有四块物理网卡，分别连接同一网段的其他主机。

我们希望其成为一个网桥，为其他四台主机(IP分别为192.168.1.2 ，192.168.1.3，192.168.1.4，192.168.1.5) 之间转发数据包。

同时，为了方便管理，希望网桥能够有一个IP（192.168.1.1），那样管理员就可以在192.168.1.0/24网段内的主机上telnet到网桥，对其进行配置，实现远程管理。

我们为这个逻辑网段一个名称，br_192。

首先需要配置这样一个逻辑网段。

# brctl addbr br_192 (建立一个逻辑网段，名称为br_192)实际上，我们可以把逻辑网段192.168.1.0/24看作使一个VLAN ，而br_192则是这个VLAN的名称。

建立一个逻辑网段之后，我们还需要为这个网段分配特定的端口。

在Linux中，一个端口实际上就是一个物理网卡。

而每个物理网卡的名称则分别为eth0，eth1，eth2，eth3。

我们需要把每个网卡一一和br_192这个网段联系起来，作为br_192中的一个端口。

广播方式向目的节点,发现帧会沿着所有可能的路由通过整个由网桥互连的局域网,抵达目的节点后,发现帧就沿着各自的路由原路返回源节点,得到所有路由信息后,源节点从中选择出一个最佳路由。

这种网桥经常用在令牌环网中。

2.1.3网桥的工作方式(1)点对点类型点对点类型的无线网桥由一对桥接器和一对天线组成,可用来连接两个位于不同地点的网络,是无线连网的常用方式。

这种类型连网方式的优点是传输速率高,传输距离远,不易受外界环境影响。

(2)点对多点型点对多点的无线网桥相对于点对点的来说结构复杂,这一类型的网桥能够把多个离散的远程网络连接到一块。

这种类型网桥通常选取一个网络为中心点发射无线信号,其它点进行信号的接收。

此类网桥的优点是构建网络的费用低、设备维护方便,调试也相对容易。

(3)桥接中继无线中继的方法是可以绕开有障碍物隔离的两个局域网之间的无线桥接。

选择可以同时看到两个网络的位置设置为无线中继点,让两个天线分别与两个网络相连接,网络的通讯就可以通过中继无线网桥来完成。

有两种方式来构建中继网桥:单个桥接器或者是两个桥接器,两个桥接器是通过背靠背来完成。

单个桥接器连接两个天线是通过分路器,这种方式使用简单,但是由于双向通讯共享带宽,网络带宽较小。

处于不同工作频段的背靠背的两个桥接器以无线网桥模式工作,适用于对带宽要求高的用户,这种连接可以让每一个无线网桥都连接上一个天线以构成桥接中继,可以提高带宽[4]。

2.2　网桥在Linux系统中的实现过程网桥在Linux中是一个虚拟设备,只有将其绑定到实际设备上才能接收和转发数据。

创建网桥时告诉内核此网桥绑定的实际设备。

比如,创建了一个名为br的网桥设备分配eth与ath网卡给它。

eth和ath作为网桥的端口不需要设置IP就能被第三层看到,所以只需要为br设置一个IP地址,当br要传输的时候,它的设备驱动程序管理两个实际的设备。

从以下几点来介绍网桥在Linux网络内核中的实现:和网桥有关的一些数据结构、对网桥一些基本操作、网桥收发数据的流程。

Linux网桥知识总结by moonflow qq: (总结自互联网)目录前言4第一章网桥的基本概念51、1 网桥的作用51、2 网桥的工作原理5第二章重要数据结构62、1 net_bridge62、2 net_bridge_port72、3 net_bridge_fdb_entry82、4 net_device92、4 数据结构关系18第三章设备和初始化203、1br_init[net\bridge\br、c]203、2 br_ioctl_deviceless_stub [net\bridge\br_ioctl、c]213、3 br_add_bridge[net\bridge\br_if、c]213、4 br_dev_setup[net\bridge\br_dev_setup、c]243、5 br_add_if()[net\bridge\br_if、c]243、6 LLC28第四章网桥的报文处理功能294、1 网桥位置294、1、1 netif_receive_skb函数314、1、2 br_handle_frame函数344、1、3 br_handle_frame_finish函数364、1、3 附上br_forward、c38第五章 CAM表操作435、1 CAM查找流程435、2 相关代码435、2、1 重点函数435、2、2 br_fdb、c函数解析43第六章 STP及相关处理596、1 STP处理过程596、2 STP相关信息 /net/bridge/br_private_stp、h596、4 STP选举过程616、4 BPDU相关函数61第七章 IOCTL和桥的管理687、1 IOCTL相关函数68第八章总结69参考资料70前言此文档是本人这段时间内学习Linux网络协议栈网桥功能相关知识，总结并且整理出来的文档。

本文中的参考内核代码为2、6、24(相关的资料较多,便于开展)，当然也是对互联网资源的整合。

Linux内核Bridge代码的STP的实现网络拓扑中loop的产生有两个危害，一是交换机的forwarding table中会出现同一个mac地址在多个端口出现，造成无法传输。

二是会出现broadcast storm，因为广播包会在一个无限循环中永久forward，最后耗尽CPU和带宽。

为了防止整个网络拓扑中出现loop，在bridge当中使用了spanning tree protocol，在以太网的交换机中建立一棵spanning tree，然后把不在这棵树中的连接全部禁掉，使两个网络节点之间只有一条通路。

有了STP，网络拓扑中就允许冗余的连接存在，当其中一条active link被断开的时候，冗余连接作为backup可以立即替代原来的连接，保持网络的畅通。

STP遵循以下的过程：1.选择一个root bridge，一般选择bridge ID最小的为root bridge2.决定到root bridge的最短路径，其中首先决定网络中的bridge到root bridge的最短路径，此路径连接的port是这个bridge的root port，其次network segment的最短路径连接的bridge的port称之为designated port3.禁掉所有其他的到root的路径4.如果出现tie，则修改路径，tie指的是有多个bridge的路径cost相同，此时默认选择bridge ID小的bridge。

如果还是相同，也就是说同一个bridge上有多个link，此时则根据port number来进行选择，选择小的port。

STP使用了分布式的算法，在网络中传输bpdu的包来进行通信，有三种类型的bpdu1.Configuration BPDU (CBPDU), used for Spanning Tree computation2.Topology Change Notification (TCN) BPDU, used to announce changes in the network topology3.Topology Change Notification Acknowledgment (TCA)Linux中只定义了前两种，最后一种是通过TCA flag置1发送config bpdu来实现的，我们来看一下其中的config bpdu在linux中的实现1 struct br_config_bpdu2 {3 unsigned topology_change:1;4 unsigned topology_change_ack:1;5 bridge_id root;6 int root_path_cost;7 bridge_id bridge_id;8 port_id port_id;9 int message_age;10 int max_age;11 int hello_time;12 int forward_delay;13 }; 整个网络中只有root bridge发送bpdu的包，它有一个Hello Timer，当这个定时器expire的时候产生一个bpdu的包。

网桥的工作原理和应用1. 什么是网桥？网桥是计算机网络中的一种设备，用于连接两个或多个局域网（LAN），并根据MAC地址（物理地址）进行数据转发。

通过网桥，局域网之间的通信可以实现。

网桥工作在OSI模型的第二层，即数据链路层。

它可以根据MAC地址来识别不同局域网上的设备，并通过转发以实现不同局域网之间的通信。

2. 网桥的工作原理网桥的工作原理主要基于以下两个基本概念：2.1 广播域广播域是网络中所有设备可以直接发送广播消息的范围。

在一个局域网中，所有设备都位于同一个广播域内，这意味着一个设备发送的广播消息会被广播域中的所有设备所接收。

2.2 学习表学习表是网桥中保存的关于网络中设备的信息表。

当一个设备发送数据包到网桥时，网桥会查看源MAC地址，并将该地址与接口相关联并添加到学习表中。

当下次需要转发数据包给相应的目标设备时，网桥将会根据目标MAC地址从学习表中找到对应的接口。

基于以上两个概念，网桥的工作原理可概括如下：1.当一个数据包到达网桥时，网桥会查看源MAC地址，并将该地址与接口相关联，并将其添加到学习表中。

2.网桥会将数据包转发到相应的接口，以便达到目标设备。

如果目标设备在学习表中，网桥会根据目标MAC地址转发数据包到相应的接口。

3.如果目标设备不在学习表中，网桥会广播数据包到广播域内的所有设备。

4.目标设备接收到数据包后，会将响应数据包发送回网桥，网桥会根据学习表将响应数据包转发到相应的接口。

3. 网桥的应用网桥作为一种网络设备，在计算机网络中有广泛的应用。

以下是一些网桥的应用场景：3.1 局域网扩展当一个局域网的设备数量过多，或者局域网的范围超过了一个可管理的范围时，可以使用网桥将局域网划分成多个较小的局域网，以提高网络性能和管理效果。

3.2 透明网桥透明网桥是指一个网桥设备在工作时对网络上的设备是完全透明的，设备无感知地进行数据转发。

透明网桥可以用于连接不同类型的局域网，例如以太网和令牌环等。

网桥的工作原理网桥是计算机网络中常用的设备，它起到连接不同网络的作用。

网桥的工作原理主要包括学习MAC地址、转发数据包和过滤数据包三个方面。

首先，网桥通过学习MAC地址来实现数据包的转发。

当一个数据包到达网桥时，网桥会学习该数据包中源MAC地址所在的端口，并将该MAC地址与端口的对应关系记录在自己的转发表中。

这样，当下次有数据包的目的MAC地址在转发表中时，网桥就能够直接将数据包发送到相应的端口，而不需要向所有端口广播。

通过学习MAC地址，网桥能够实现数据包的有针对性转发，提高了网络的传输效率。

其次，网桥通过转发数据包来实现不同网络之间的连接。

当一个数据包到达网桥时，网桥会根据数据包中的目的MAC地址在转发表中查找相应的端口，并将数据包发送到该端口。

如果目的MAC地址不在转发表中，网桥会将数据包发送到所有端口（除了源端口），以此来学习目的MAC地址所在的端口。

通过转发数据包，网桥能够将不同网络中的数据进行传输，实现了网络的互联互通。

最后，网桥通过过滤数据包来实现网络的安全性。

网桥可以根据数据包中的源MAC地址、目的MAC地址、VLAN标识等信息来过滤数据包，只有符合规则的数据包才能够通过网桥进行转发。

这样，网桥能够有效地防止网络中的恶意攻击和数据泄露，提高了网络的安全性和稳定性。

综上所述，网桥的工作原理主要包括学习MAC地址、转发数据包和过滤数据包三个方面。

通过学习MAC地址，网桥能够实现数据包的有针对性转发；通过转发数据包，网桥能够将不同网络中的数据进行传输；通过过滤数据包，网桥能够提高网络的安全性和稳定性。

网桥在计算机网络中起着连接不同网络的重要作用，对于网络的正常运行和数据的传输起到了至关重要的作用。

brctl 原理BRCTL原理详解BRCTL是一个基于Linux的网络桥接工具，它允许将多个网络接口连接成一个透明的网络，包括虚拟机、容器等，是构建网络架构的核心组件之一。

本文将详细介绍BRCTL的原理。

一、基本概念1.1 网桥网络桥（bridge）是一种设备，作用是将两个物理局域网合并成一个单一的逻辑网络。

1.2 网络接口网络接口（NIC）是一种设备，可以接收和发送数据包，如物理网卡、虚拟网卡等。

1.3 MAC地址MAC地址是一种唯一标识网卡的地址，由48位二进制数组成。

1.4 VLANVLAN（Virtual Local Area Network）是虚拟局域网的缩写，是一种将物理局域网分割成多个逻辑局域网的技术。

二、BRCTL原理2.1 什么是BRCTLBRCTL是一个Linux内核的网络桥接工具，允许将多个网络接口连接成一个透明的网络，可以将同一网段的多个主机桥接起来形成一个局域网。

BRCTL的作用是实现虚拟机、容器等应用程序的网络互通，使其可以同物理机及其他虚拟机等设备通信，实现网络的无缝连接。

2.2 BRCTL的工作原理BRCTL的工作过程如下：（1）当一个数据包从一个网络接口进入时，BRCTL将其转发到所有其他接口。

（2）当一个数据包从一个接口进入BRCTL后，它的源MAC地址和端口号将被存储，并被用于之后的数据包转发。

（3）当一个数据包从BRCTL转发到网络接口时，目的MAC地址将被匹配并将数据包转发到目标接口。

（4）如果目标MAC地址无法匹配，则数据包将被转发到所有其他接口。

2.3 BRCTL的配置参数BRCTL的常用配置参数如下：（1）addbr：创建一个新的网络桥。

（2）delbr：删除一个网络桥。

（3）addif：将一个网络接口添加到指定的网络桥中。

（4）delif：将一个网络接口从指定的网络桥中删除。

（5）show：显示当前可用的网络桥和绑定在它们上面的网络接口。

2.4 BRCTL的应用场景BRCTL广泛用于以下场景：（1）虚拟化环境：容器和虚拟机之间网络互通。

网桥的工作原理一、什么是网桥？网桥工作在数据链路层，将两个LAN连起来，根据MAC地址来转发帧，可以看作一个“低层的路由器”（路由器工作在网络层，根据网络地址如IP地址进行转发）。

远程网桥通过一个通常较慢的链路（如电话线）连接两个远程LAN，对本地网桥而言，性能比较重要，而对远程网桥而言，在长距离上可正常运行是更重要的。

网桥与路由器的比较网桥并不了解其转发帧中高层协议的信息，这使它可以同时以同种方式处理IP、IPX等协议，它还提供了将无路由协议的网络（如NetBEUI）分段的功能。

由于路由器处理网络层的数据，因此它们更容易互连不同的数据链路层，如令牌环网段和以太网段。

网桥通常比路由器难控制。

象IP等协议有复杂的路由协议，使网管易于管理路由；IP等协议还提供了较多的网络如何分段的信息（即使其地址也提供了此类信息）。

而网桥则只用MAC地址和物理拓扑进行工作。

因此网桥一般适于小型较简单的网络。

二、使用原因许多单位都有多个局域网，并且希望能够将它们连接起来。

之所以一个单位有多个局域网，有以下6个原因：首先，许多大学的系或公司的部门都有各自的局域网，主要用于连接他们自己的个人计算机、工作站以及服务器。

由于各系（或部门）的工作性质不同，因此选用了不同的局域网，这些系（或部门）之间早晚需相互交往，因而需要网桥。

其次，一个单位在地理位置上较分散，并且相距较远，与其安装一个遍布所有地点的同轴电缆网，不如在各个地点建立一个局域网，并用网桥连接起来，这样费用可能会低一些。

第3，可能有必要将一个逻辑上单一的LAN分成多个局域网，以调节载荷。

例如采用由网桥连接的多个局域网，每个局域网有一组工作站，并且有自己的文件服务器，因此大部分通信限于单个局域网内，减轻了主干网的负担。

第4，在有些情况下，从载荷上看单个局域网是毫无问题的，但是相距最远的机器之间的物理距离太远（比如超过802.3所规定的2.5km）。

即使电缆铺设不成问题，但由于来回时延过长，网络仍将不能正常工作。

网桥的工作原理和特点是什么网桥是一种用于连接局域网（Local Area Network，LAN）的设备，它的工作原理和特点如下：1. 工作原理：- 网桥主要工作在数据链路层（第二层），通过检查数据帧的目的MAC地址来决定是否将数据帧转发到其他接口。

- 当网桥收到一个数据帧时，它会检查数据帧中的目的MAC地址，然后查找一个转发表（也称为学习表）来确定将数据帧转发到哪个接口。

- 如果网桥还没有学到该目的MAC地址的接口信息，它会通过广播方式将该数据帧发送到所有接口（除了接收该数据帧的接口），并学习到该目的MAC地址的接口信息。

- 网桥学习到目的MAC地址的接口信息后，将数据帧仅转发到目标接口，而不是广播到所有接口。

这种方式可以减少网络流量，并提高网络的性能和效率。

2. 特点：- 网桥能够隔离局域网，限制广播风暴的扩散范围。

当一个广播帧到达网桥时，它只会在广播域内转发，而不会跨越网桥进入其他广播域。

- 网桥可以实现局域网的划分和扩展。

通过连接不同的网桥，可以将一个大型局域网划分为更小的广播域，扩展网络的规模和范围。

- 网桥可以提高局域网的性能。

通过学习和转发数据帧，网桥可以减少广播和冲突，提高网络的带宽利用率和数据传输效率。

- 网桥具有自动学习功能。

当数据帧经过网桥时，它可以通过学习源MAC地址来自动更新转发表，以便以后更快地转发目的MAC地址的数据帧。

- 网桥可以检测网络中的冲突，并且提供冲突检测和冲突解决机制，以确保数据的可靠传输。

总之，网桥通过检查数据帧的目的MAC地址，并根据学习到的接口信息转发数据帧，从而提高局域网的性能，并实现广播域的划分和扩展。

Linux内核bridge浅析Linux网桥模型：Linux内核通过一个虚拟的网桥设备来实现桥接的，这个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。

如下图所示：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）。

相关数据结构：其中最左边的net_device是一个代表网桥的虚拟设备结构，它关联了一个net_bridge结构，这是网桥设备所特有的数据结构。

在net_bridge结构中，port_list成员下挂一个链表，链表中的每一个节点（net_bridge_port结构）关联到一个真实的网口设备的net_device。

网口设备也通过其br_port指针做反向的关联（那么显然，一个网口最多只能同时被绑定到一个网桥）。

net_bridge结构中还维护了一个hash表，是用来处理地址学习的。

当网桥准备转发一个报文时，以报文的目的Mac地址为key，如果可以在hash表中索引到一个net_bridge_fdb_entry结构，通过这个结构能找到一个网口设备的net_device，于是报文就应该从这个网口转发出去；否则，报文将从所有网口转发。

网桥数据包的处理流程：接收过程：对于数据包的处理流程并没有明显的主线，主要就是根据内核代码中网桥部分的源码进行分析。

网口设备接收到的报文最终通过net_receive_skb函数被网络协议栈所接收。

这个函数主要做三件事情：1、如果有抓包程序需要skb，将skb复制给它们；2、处理桥接；3、将skb提交给网络层。