怎么更好地解釋網絡的路由模式和橋接模式？

在數據轉發過程中，存在路由模式和橋接模式，這2種模式的定義是什么，實現的原理差異性如何？其中路由模式在虛擬機網絡中是否就是NAT模式？

橋接（Bridging）

計算機和人一樣，有溝通的需求。計算機要和其他計算機通信，首先要彼此連接起來。最簡單的連接方式，就是用一根網線將兩臺連接起來，這根網線就是最原始的橋接（1.0版本）。A發給B的電信號，在網線里沒有做任何處理，電信號原封未動到達B，對嗎？

對，也不對。

說對的同學，是因為網線是一個管道，是一個信息載體，沒有對信號動手動腳，信號自然應該沒有任何改變。

說不對的同學，是因為任何載體，包括網線、空氣，都會衰減信號，既然B接到的信號是衰減之后的信號，怎么能說信號原封未動呢？

對與不對不是特別重要，重要的是只要A與B之間的距離不是遙遠，B能正確接收信號。

問題來了，如果A與B之間的距離比較遙遠，差不多有1KM，B還能正確接收信號嗎？

大概率不能，信號到達B的時候，衰減的已經不成人樣了，B無法將其還原。

怎么辦？

硬件工程師粉墨登場，在AB的中點位置放置一個信號放大器，一端用網線連接A，另一端用網線連接B，將從A接收到的衰減信號，信號放大之后發給B，B接收到的信號是不是更強，成功解碼概率更高？

是的，硬件工程師還說了，如果一個信號放大器不夠，可以在AB之間每間隔100米放置一個信號放大器，確保B正確接收概率為99.9999%+。這個信號放大器，就是升級版的橋接（2.0版本）。

信號放大器，唯一的作用，就是將信號的功率增強，使其傳輸得更遠一些，我們稱所有可以信號傳輸更遠的設備為中繼（Relay）設備。但這種中繼設備有一個擴展性問題，只能同時連接兩臺設備。如果有更多設備需要互聯，怎么辦？

硬件工程師將信號放大器的2個端口，擴展為8、12、24口，這樣就可以連接更多設備。這是個升級版的信號放大器，大多數讀者都聽說過它，但不一定使用過它。它的名字叫集線器，英文為Hub。

集線器的工作原理，和2個端口放大器是一樣的。即從一個口接收到的信號，要無條件從其他端口發出，但在發出之前，需要對信號做功率放大。集線器是真正意義上的橋接設備（3.0版本）。

集線器是一個橋接域，同時也是一個沖突（Collision）域，沖突域是什么意思呢？

從上文描述可以看出，任何時刻只能有一個口的信號進入集線器，然后從其他口流出。如果有兩個或兩個以上的口的信號同時流入集線器，那么這兩個或兩個以上信號就疊加在一起，造成真正的接收方無法疊加的信號，將自己的信號還原出來，這種現象就是信號沖突。

為了能夠檢測信號沖突，并在必要的時候，重傳因為信號沖突而發送失敗的數據幀，計算機Ethernet網卡上默認啟用了CSMA/CD機制。

一個24口的集線器，連接24臺計算機，任何時刻只能有一個計算機可以發送數據幀，其他23臺計算機只能默默等待。讀者覺得這種設計科學嗎？當然不科學，為什么24臺計算機不能同時發送數據幀？

硬件工程師想了好久，掉了一縷秀發。如果集線器能夠將進入的電信號，解調成0、1二級制數據，并臨時儲存起來。內部總線空閑，直接交換到出口。內部總線忙，耐心等待總線空閑，再將緩存地01數據調制成電信號，通過總線交換到出口。這樣是不是就可以避免上文的數據幀的沖突？

好主意。這里有許多問題需要考慮。如果每個端口速率是100M，24口數據同時涌入，那么總線的速率需要≥2400M，否則有部分數據會緩存在入口，而入口的緩存有限，那么后續的數據幀由于沒有足夠的緩存空間而丟棄。

還需要考慮多個端口進入的數據幀，同時從某一個端口流出。這樣也會由于出口帶寬有限，超出的數據幀將會被溢出丟棄。為了緩解由于突發（Burst）流量造成的流量溢出，每一個端口還配備了出向（Outbound）的緩存空間，用于給排隊的數據幀臨時使用。

這個設備就是交換機，它就是當前互聯網以及局域網普遍使用的現代橋接設備（4.0版本）。文中的內部總線，廠商會有一個更好聽的名字，叫交換矩陣（Switch Metrix）。交換機的入向、出向緩存，稱之為Input Queue，Output Queue。

為何要將電信號先解調成01二級制數據再交換？為什么不能將直接電信號交換到出口，至少可以節省解調制、調制時間？

交換機需要讀取數據幀的二層幀信息，比如讀取目的MAC地址，用于指示數據幀的出口。讀取源MAC地址，用于將MAC地址與端口一一綁定起來。

現代交換機還會在二層（鏈路層/以太網層）與三層（網絡層/IP層）插入VLAN信息，用于承載VLAN信息字段，稱之為802.1Q。

如果不將電信號解調成01二進制數據，以上的信息獲取將變成一個不可能完成的任務，畢竟交換機也是計算機，只認識0、1二進制信號，不認識其他什么電信號。

本文最后一個知識點，無論交換機設計的多么先進、高級，都無法避免由于多個端口流量匯聚到一個端口溢出丟棄，即尾丟（Tail Drop）。而在現網中，由于Micro-Burst而造成的溢出丟棄時時刻刻在發生，這是網絡工程師需要深刻意識到的事件。究竟這個Micro-Burst是怎么一回事？ 取決于讀者是否喜歡，讀者喜歡才會考慮寫下一篇。

推薦閱讀這篇文章，學習無線必須經歷的科普。