什么是 Linux 网桥？

理解网桥是什么至关重要。

• 物理类比：你可以把网桥想象成一个多端口的以太网交换机，它工作在 OSI 模型的数据链路层（第二层）。
• 核心功能：
  1. 学习 MAC 地址：它会学习连接到其各个端口（物理网卡或虚拟接口）的设备的 MAC 地址，并建立一个 MAC 地址表，记录了哪个 MAC 地址在哪个端口上。
  2. 数据帧转发：当数据帧到达网桥时，它会检查目标 MAC 地址，如果目标 MAC 地址在同一个端口上（或广播地址），它不会转发数据帧（过滤），如果目标 MAC 地址在其他端口，它会将数据帧精准地转发到那个端口（转发），如果目标 MAC 地址未知，它会将数据帧广播到所有其他端口（泛洪）。
• 主要用途：
  • 虚拟化：最经典的用法是在 KVM、Xen、LXD 等虚拟化平台中，创建一个虚拟交换机，让虚拟机通过这个交换机与外部网络通信,或者让虚拟机之间相互通信。
  • 网络隔离与连接：可以将多个物理网络接口（如 eth0, eth1）桥接在一起,使它们在二层网络看来就像一个接口。
  • 容器网络：Docker 和 Podman 在使用 bridge 驱动时，默认会创建一个名为 docker0 或 podman 的网桥,用于管理容器网络。

管理网桥的核心命令

在 Linux 上,管理网桥主要有两种工具：

1. brctl：传统的、功能强大的工具,但已被标记为过时。
2. iproute2 套件中的 ip link：现代的、功能更全面的工具,是官方推荐的方式。

我们将重点介绍 iproute2 的用法，同时也会提及 brctl 以备兼容性需求。

1 安装工具

• iproute2：通常预装在大多数现代 Linux 发行版中。

  • Debian/Ubuntu: sudo apt-get install iproute2
  • CentOS/RHEL/Fedora: sudo yum install iproute (或 dnf install iproute)

• brctl：如果系统没有,需要手动安装。

  
  （图片来源网络，侵删）
  • Debian/Ubuntu: sudo apt-get install bridge-utils
  • CentOS/RHEL/Fedora: sudo yum install bridge-utils

使用 iproute2 (ip link) 管理网桥

1 查看网桥信息

要查看系统中所有的网桥及其详细信息（包括连接的端口），使用 show 或 ls 命令。

# 查看所有网桥的详细信息
$ ip link show
# 或者使用更简洁的命令
$ ip link show type bridge
# 查看特定网桥（br0）的详细信息
$ ip link show br0
# 查看网桥的 MAC 地址表（学习到的设备）
$ bridge link
# 或者更详细的
$ bridge fdb show

示例输出：

1: lo: <LOOPBACK,UP,LOWER_UP> mtu 65536 qdisc noqueue state UNKNOWN mode DEFAULT group default qlen 1000
    link/loopback 00:00:00:00:00:00 brd 00:00:00:00:00:00
2: eth0: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc mq master br0 state UP mode DEFAULT group default qlen 1000
    link/ether 00:1a:2b:3c:4d:5e brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
3: eth1: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc mq master br0 state UP mode DEFAULT group default qlen 1000
    link/ether 00:1a:2b:3c:4d:5f brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
4: br0: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc noqueue state UP mode DEFAULT group default qlen 1000
    link/ether 00:1a:2b:3c:4d:5e brd ff:ff:ff:ff:ff:ff

从上面的输出可以看到，eth0 和 eth1 的 master 都是 br0，表示它们是网桥 br0 的端口。

2 创建和删除网桥

• 创建一个名为 br0 的网桥

  
  （图片来源网络，侵删）

  # 创建网桥，并设置为 UP 状态
  sudo ip link add name br0 type bridge
  sudo ip link set dev br0 up

• 删除一个名为 br0 的网桥

  # 删除前需要确保网桥是 DOWN 状态，并且没有端口连接到它
  sudo ip link set dev br0 down
  sudo ip link del dev br0

3 添加和删除端口

假设我们有两个物理网卡 eth0 和 eth1。

• 将 eth0 添加到 br0

  # 将 eth0 的 master 设置为 br0
  sudo ip link set dev eth0 master br0
  # （可选）将 eth0 设置为 UP 状态
  sudo ip link set dev eth0 up

• 从 br0 中移除 eth0

  # 将 eth0 的 master 清空
  sudo ip link set dev eth0 nomaster

4 配置网桥 IP 地址

网桥本身可以像一个普通网络接口一样配置 IP 地址，这个 IP 地址通常是整个桥接网络的网关或管理地址。

• 为 br0 分配 IP 地址 168.1.100/24

  sudo ip addr add 192.168.1.100/24 dev br0

• 删除 br0 上的 IP 地址

  sudo ip addr del 192.168.1.100/24 dev br0

使用 brctl 管理网桥（旧版）

如果你在维护旧系统，可能会用到 brctl。

1 查看

# 查看所有网桥
$ brctl show
# 查看特定网桥
$ brctl show br0

2 创建和删除

# 创建网桥 br0
$ sudo brctl addbr br0
# 删除网桥 br0
$ sudo brctl delbr br0

3 添加和删除端口

# 将 eth0 添加到 br0
$ sudo brctl addif br0 eth0
# 从 br0 中移除 eth0
$ sudo brctl delif br0 eth0

完整实战示例：创建一个网桥并连接物理网卡

这个场景模拟了将一台服务器的两个物理网卡桥接，形成一个虚拟交换机,可以连接虚拟机或用于网络实验。

目标：创建 br0 网桥，将 eth1 和 eth2 加入其中，并为 br0 分配 IP 地址。

步骤：

1. 查看当前网络状态

   ip link show
   # 确认 eth1 和 eth2 的状态

2. 创建网桥 br0

   sudo ip link add name br0 type bridge

3. 启用网桥 br0

   sudo ip link set dev br0 up

4. 将物理网卡 eth1 和 eth2 加入网桥

   # 将网卡设置为 UP 状态（推荐）
   sudo ip link set dev eth1 up
   sudo ip link set dev eth2 up
   # 将它们加入网桥
   sudo ip link set dev eth1 master br0
   sudo ip link set dev eth2 master br0

5. 为网桥 br0 配置 IP 地址

   sudo ip addr add 192.168.100.1/24 dev br0

6. 验证配置

   # 查看网桥信息，确认 eth1 和 eth2 已加入
   ip link show br0
   # 查看网桥的 IP 地址
   ip addr show br0
   # 查看网桥的 MAC 地址表
   bridge link

7. （可选）设置 STP (Spanning Tree Protocol) 为了防止网络环路，网桥默认会启用 STP，你可以手动关闭它（在无环路的单一路径环境中）。

   # 查看STP状态
   bridge link show br0
   # 关闭STP
   sudo ip link set dev br0 type bridge stp_state 0
   # 开启STP
   sudo ip link set dev br0 type bridge stp_state 1

8. （可选）设置网桥的网关 br0 的 IP 地址需要作为网关,你需要添加默认路由。

   # 假设网关是 192.168.100.254
   sudo ip route add default via 192.168.100.254 dev br0

9. 清理（删除所有配置）

   # 删除路由
   sudo ip route del default via 192.168.100.254 dev br0
   # 删除IP地址
   sudo ip addr del 192.168.100.1/24 dev br0
   # 将网卡从网桥移除
   sudo ip link set dev eth1 nomaster
   sudo ip link set dev eth2 nomaster
   # 关闭并删除网桥
   sudo ip link set dev br0 down
   sudo ip link del dev br0

持久化配置

使用 ip 命令做的修改是临时的，重启系统后会丢失，要让配置永久生效,你需要修改网络配置文件。

• 对于使用 systemd-networkd 的系统 (如 Ubuntu 18.04+, Debian 10+, CentOS 8+)： 你需要创建网桥和端口的 .netdev 和 .network 文件,这是一个更现代和推荐的方式。

  • /etc/systemd/network/br0.netdev:

    [NetDev]
    Name=br0
    Kind=bridge

  • /etc/systemd/network/br0.network:

    [Match]
    Name=br0
    [Network]
    Address=192.168.100.1/24
    Gateway=192.168.100.254
    DNS=8.8.8.8

  • /etc/systemd/network/eth1.network (将 eth1 加入网桥):

    [Match]
    Name=eth1
    [Network]
    Bridge=br0

• 对于使用 NetworkManager 的系统 (如 Fedora, Ubuntu Desktop, CentOS 7)： 可以使用 nmtui 或 nm-connection-editor 图形化工具，或者使用 nmcli 命令行工具来创建和管理网桥。

• 对于使用 ifcfg 的传统系统 (如 CentOS 7 以下)： 你需要创建和修改 /etc/sysconfig/network-scripts/ 目录下的文件，如 ifcfg-br0, ifcfg-eth1 等。

对于新的项目和系统管理，请务必优先使用 iproute2 套件中的 ip 命令，它是当前的事实标准,功能更强大且持续维护。