【网桥】
基本原理
网桥，处理的数据对象是帧，工作在数据链路层的 MAC 子层，可以将以太网各网段隔离开以形成不同的碰撞域，同时，各网段的相对独立，一个网段的故障不会影响到另一网段的运行
当两个或多个以太网通过网桥连接后，就可以成为一个覆盖范围更大的以太网，原来的每个以太网就被称为一个网段
此外，使用网桥连接的以太网的吞吐量为每一个网段吞吐量的和，如下图所示，假设每一个网段的吞吐量都为 $10Mb/s$，那么整个网络的吞吐量为 $30Mb/s$
当网络 $A$ 和网络 $B$ 通过网桥连接后，当网络 $A$ 中的某主机向网络 $B$ 中的某主机发送数据帧时，网桥会接收到网络 $A$ 发来的数据帧，并检查数据帧中的目的地址，若目的地址是网络 $B$ 中的地址，则会转发给网络 $B$；若是网络 $A$ 中的地址，则会直接丢弃，因此源站与目的站属于一个碰撞域，目的站可以直接接收这个帧不需要借助网桥转发
特点
网桥具有以下特点：
- 通过网桥，使得每个网段可进行通信，整体来说，过滤了通信量，增大网络吞吐量
- 扩大了物理范围，扩展了以太网
- 单个碰撞域内出现故障不会影响其他碰撞域，可靠性提高
- 可互联不同物理层、不同 MAC 子层、不同速率的以太网
类型
网桥具有路由选择的功能，当接收到帧后，要决定路径以将帧传送到相应的目的局域网站点，根据路径选择算法的不同，可分为选择非最佳路由的透明网桥、选择最近路由的源路由网桥
透明网桥
透明网桥以混杂模式工作，其会接收与其连接的 LAN 传送的每一帧，之后，到达帧的路由选择过程取决于该帧的源 LAN 与目的 LAN：
- 源 LAN 与目的 LAN 相同：丢弃该帧
- 源 LAN 与目的 LAN 不同：转发该帧
- 目的 LAN 未知：扩散该帧
具体来说，当网桥刚连接到以太网时，转发表是空的，网桥根据自学习算法来处理收到的帧，该算法基本思想如下：网桥每收到一帧时，就会在转发表中记录该帧的源地址与进入网桥的端口号；在转发帧时，根据收到帧的目的地址进行转发，此时，会将转发表中的地址作为目的地址，进入网桥的端口号当作转发端口
此外，为了避免转发的帧在网络中不断地循环转发，透明网桥采用生成树算法，以确保每个源到每个目的地只有唯一的路径，该算法使得整个扩展局域网在逻辑上形成树形结构，保证逻辑上没有环路，但一般不是最佳路由
源路由网桥
在源路由网桥中，路由选择由发送数据帧的源站负责，网桥只根据数据真正的路由信息对帧进行转发与接收
为寻找最佳路由，源站在发送帧前会先以广播方式向目的站发送一个发现帧，在转发过程中，途中的每个网桥都会转发该帧，最终该发现帧可能会从多个途径到达目的站
在目的站每收到一个发现帧后，就会发送一个应答帧，每个应答帧会沿着原路径返回，途径的网桥会将自己的标志记录记录在应答帧中
在源站收到所有的应答帧后，会选择一个最佳路由（发送帧往返时间最短的路由），封装成路由信息，之后，凡是从该源站向该目的站发送的帧，都会在首部附加一个路由信息
但随着网络中网桥数量的增加，源站发送的发现帧会指数式增长，可能会造成严重的网络拥塞
此外，发现帧可帮助源站来确定整个网络的可通过帧的最大长度
【交换机】
基本原理
网桥，主要限制是在任一时刻只能执行一个帧的转发操作，在有大量帧要转发时，这无疑增大了排队时延，为此，有了局域网交换机
局域网交换机，又称以太网交换机，其本质上就是一个多端口的网桥，能够将网络分割为各小的冲突域，为每个工作站提供更高的带宽
此外，利用交换机还能实现虚拟局域网（Virtual LAN，VLAN），不仅能够隔绝冲突域，还能隔绝广播域
交换机的基本原理是：检测从以太端口发来的数据帧的源地址和目的地址，然后在系统内部的动态查找表进行比较，若数据帧的 MAC 地址不在查找表中，则将该地址加入查找表，并将数据帧发送给相应的目的端口
特点
以太网交换机具备以下特点：
- 每个端口连接的设备独占带宽（集线器是平均分配）
- 类似透明网桥，属于即插即用设备，内部帧的转发表通过自学习算法自动构建
- 每个端口都直接与单个主机相连，且一般工作在全双工方式（普通网桥端口连接到以太网的一个网段）
- 每个端口连接的主机可认为是一个独立的冲突域、
交换模式
以太网交换机具备两种数据交换模式：
- 直通式：只检查 MAC 帧的目的地址，检查完后立即转发，速度快，但智能性、安全性低，且不支持不同速率的端口转换
- 存储转发式：将收到的 MAC 帧存于高速缓存中，之后进行检验，确认无误后通过查找表根据相应端口转发，若帧有错则直接丢弃，可靠性高。能支持不同速度端口间的转换，但延迟大
