(中职）计算机网络基础（第五版）工作单元3　组建小型办公网络ppt课件.ppt

《(中职）计算机网络基础（第五版）工作单元3　组建小型办公网络ppt课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《(中职）计算机网络基础（第五版）工作单元3　组建小型办公网络ppt课件.ppt（52页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、(中职）计算机网络基础（第五版）工作单元3 组建小型办公网络电子课件（工信版）工作单元3 组建小型办公网络在当今的计算机网络技术中，局域网技术已经占据了十分重要的地位。局域网的组网技术较多，在目前办公网络的组建中，以太网技术已经占据了主流，淘汰了其他的局域网技术。本单元的主要目标是熟悉常见的局域网组网技术；熟悉小型办公网络使用的基本设备和器件；实现小型办公网络的连接和连通性测试；了解二层交换机的基本配置和在二层交换机上划分VLAN 的基本方法。本单元主要内容任务3.1选择局域网组网技术任务3.2利用二层交换机连接网络任务3.3二层交换机的基本配置任务3.4划分虚拟局域网任务3.1 选择局域网组

2、网技术【任务目的】（1）熟悉传统以太网组网技术及应用；（2）熟悉快速以太网组网技术及应用；（3）熟悉千兆位以太网组网技术及应用；（4）了解万兆位以太网组网技术；（5）理解局域网的分层设计方法。【工作环境与条件】（1）能正常运行的计算机网络实验室或机房；（2）能够接入Internet 的计算机；（3）典型办公网络、校园网或企业网的组网案例。3.1.1 传统以太网组网技术传统以太网技术是早期局域网广泛采用的组网技术，采用总线型拓扑结构和广播式的传输方式，可以提供10Mb/s 的传输速度。传统以太网存在多种组网方式，曾经广泛使用的有10Base-5、10Base-2、10Base-T 和10Base

3、-F 等。3.1.1 传统以太网组网技术在传统以太网中，10Base-T 以太网是现代以太网技术发展的里程碑，它完全取代了10Base-2 及10Base-5 使用同轴电缆的总线型以太网，是快速以太网、千兆位以太网等组网技术的基础。3.1.2 快速以太网组网技术快速以太网（Fast Ethernet）的数据传输率为100Mb/s，它保留着传统的10Mb/s 以太网的所有特征，即相同的帧格式、相同的介质访问控制方法CSMA/CD 和相同的组网方法，不同之处只是把每个比特发送时间由100ns 降低到10ns。快速以太网可支持多种传输介质，制定了100Base-TX、100Base-T4、100Ba

4、se-T2 与100Base-FX等标准。3.1.3 千兆位以太网组网技术千兆位以太网使用与传统以太网相同的帧格式，这意味着可以对原有以太网进行平滑的、无需中断的升级。千兆位以太网也可支持多种传输介质，目前已经制定的标准主要有：1.1000Base-CX1000Base-CX 采用的传输介质是一种短距离屏蔽铜缆，最远传输距离为25 米。这种屏蔽铜缆不是标准的STP，而是一种特殊规格、高质量的、带屏蔽的双绞线，它的特性阻抗为150 欧姆，传输速率最高达1.25Gb/s，传输效率为80。1000Base-CX 的短距离屏蔽铜缆适用于交换机之间的短距离连接，特别适应于千兆主干交换机与主服务器的短距离

5、连接，通常这种连接在机房的配线架柜上以跨线方式实现即可，不必使用长距离的铜缆或光缆。3.1.3 千兆位以太网组网技术2.1000Base-LX1000Base-LX 是一种在收发器上使用长波激光（LWL）作为信号源的媒体技术，这种收发器上配置了激光波长为12701355nm（一般为1300nm）的光纤激光传输器，它可以驱动多模光纤，也可驱动单模光纤。1000Base-LX 使用的光纤规格有62.5m 和50m 的多模光纤，以及9m 的单模光纤，连接光缆时使用SC 型光纤连接器，与100Mb/s 快速以太网中100Base-FX 使用的型号相同。对于多模光缆，在全双工模式下，1000Base-L

6、X 的最远传输距离为550m；对于单模光缆，全双工模式下，1000Base-LX 的最远传输距离为5km。3.1.3 千兆位以太网组网技术3.1000Base-SX1000Base-SX 是一种在收发器上使用短波激光（SWL）作为信号源的媒体技术，这种收发器上配置了激光波长为770860nm（一般为800nm）的光纤激光传输器，它不支持单模光纤，仅支持多模光纤，包括62.5m 和50m 两种，连接光缆时也使用SC 型光纤连接器。对于62.5m 的多模光纤，全双工模式下，1000Base-SX 的最远传输距离为275m；对于50m 多模光缆，全双工模式下，1000Base-SX 的最远传输距离为

7、550m。3.1.3 千兆位以太网组网技术4.1000Base-T41000Base-T4 是一种使用5 类UTP的千兆位以太网技术，最远传输距离与100Base-TX 一样为100m。1000Base-T4不支持8B/10B 编码/译码方案，需要采用更加先进的编码/译码机制。1000Base-T4 采用4 对5 类双绞线完成1000Mb/s的数据传送，每一对双绞线传送250Mb/s 的数据流。5.1000Base-TX1000Base-TX 基于6 类双绞线电缆，以2 对线发送数据，2 对线接收数据。由于每对线缆本身不进行双向的传输，线缆之间的串扰就大大降低，同时其编码方式也相对简单。这种技

8、术对网络接口的要求比较低，不需要非常复杂的电路设计，可以降低网络接口的成本。3.1.4 万兆位以太网组网技术万兆位以太网技术同以前的以太网标准相比，有了很多不同之处，主要表现在：万兆位以太网可以提供广域网接口，可以直接在SDH 网络上传送，这也意味着以太网技术将可以提供端到端的全程连接。万兆位以太网的MAC 子层只能以全双工方式工作，不再使用CSMA/CD 的机制，只支持点对点全双工的数据传送。万兆位以太网采用64/66B 的线路编码，不再使用以前的8/10B 编码。因为8/10B 的编码开销达到25，如果仍采用这种编码的话，编码后传送速率要达到12.5Gb/s，改为64/66B 后，编码后数

9、据速率只需10.3125Gbit/s。万兆位以太网主要采用光纤作为传输介质，传送距离可延伸到1040km。3.1.4 万兆位以太网组网技术3.1.5 局域网的分层设计1.分层网络模型分层网络设计需要将网络分成互相分离的层。每层提供特定的功能，这些功能界定了该层在整个网络中扮演的角色。通过对网络的各种功能进行分离，可以实现模块化的网络设计，这样有利于提高网络的可扩展性和性能。3.1.5 局域网的分层设计 接入层：主要包含路由器、交换机、网桥、集线器和无线接入点等设备，负责连接终端设备（例如 PC、打印机和 IP 电话）。汇聚层：负责汇聚接入层交换机发送的数据，再将其传输到核心层，最后发送到最终目

10、的地。汇聚层可以使用相关策略控制网络的数据流，通过在接入层定义的虚拟局域网之间执行路由功能来划定广播域。利用VLAN，可以将交换机的数据流量置于互相独立的子网内。核心层：负责汇聚所有汇聚层设备发送的流量，也会包含一条或多条连接到企业边缘设备的链路，以接入Internet和WAN。核心层是网际网络的高速主干，必须能够快速转发大量的数据，并具备高可用性和高冗余性。3.1.5 局域网的分层设计2.分层网络设计的优点可扩展性冗余性高性能安全性易于管理性高性价比【任务实施】实训1 分析局域网典型案例实训2 参观局域网任务3.2 利用二层交换机连接网络【任务目的】（1）了解交换机的类型和选购方法；（2）掌

11、握使用二层交换机连接网络的方法。【工作环境与条件】（1）交换机（本部分以Cisco 系列产品为例，也可选用其他品牌型号的产品或使用Cisco Packet Tracer 等网络模拟和建模工具）；（2）双绞线、RJ-45 压线钳及RJ-45 连接器若干；（3）安装Windows 操作系统的计算机。3.2.1 交换机的分类计算机网络使用的交换机分为两种：广域网交换机和局域网交换机。广域网交换机主要在电信领域用于提供数据通信的基础平台。局域网交换机用于将个人计算机、共享设备和服务器等网络应用设备连接成用户计算机局域网。局域网交换机可按以下方法进行分类。1.按照网络类型分类按照支持的网络类型，局域网交

12、换机可以分为以太网交换机、快速以太网交换机、千兆位以太网交换机、FDDI 交换机和ATM 交换机等。目前局域网中主要使用快速以太网交换机和千兆位以太网交换机。2.按照应用规模分类按照应用规模，可将局域网交换机分为桌面交换机、工作组级交换机、部门级交换机和企业级交换机。3.2.1 交换机的分类3.按照设备结构分类按照设备结构特点，局域网交换机可分为机架式交换机、带扩展槽固定配置式交换机、不带扩展槽固定配置式交换机和可堆叠交换机等类型。4.按照网络体系结构层次分类按照网络体系的分层结构，交换机可以分为第2 层交换机、第3 层交换机、第4 层交换机和第7 层交换机。3.2.2 交换机的选择1.交换机

13、的技术指标（1）系统配置情况主要考察交换机所支持的最大硬件配置指标，如可以安插的最大模块数量、可以支持的最多接口数量、背板最大带宽、吞吐率或包转发率、系统的缓冲区空间等。（2）所支持的协议和标准情况主要考察交换机对国际标准化组织所制定的联网规范和设备标准支持情况，特别是对数据链路层、网络层、传输层和应用层各种标准和协议的支持情况。（3）所支持的路由功能主要考察路由的技术指标和功能扩展能力。3.2.2 交换机的选择（4）对VLAN 的支持主要考察交换机实现VLAN 的方式和允许的VLAN 数量。对VLAN 的划分可以基于接口、MAC 地址，还可以基于第3 层协议或用户。（5）网管功能主要考察交换

14、机对网络管理协议的支持情况。（6）容错功能主要考察交换机的可靠性和抵御单点故障的能力。作为企业网络主干设备的交换机，特别是核心层交换机，不允许因为单点故障而导致整个系统瘫痪。3.2.2 交换机的选择2.选择交换机的一般原则 尽可能选择在国内或国际网络建设中占有一定市场份额的主流产品。尽可能选取同一厂家的产品，以便使用户从技术支持、价格等方面获得更多便利。在网络的层次结构中，核心层设备通常应预留一定的能力，以便于将来扩展。接入层设备够用即可。所选设备应具有较高的可靠性和性能价格比。如果是旧网改造项目，应尽可能保留可用设备，减少在资金投入方面的浪费。3.2.3 局域网的连接1.小型局域网的连接（1

15、）三台计算机的对等网络采用双网卡网桥方式，就是在其中一台计算机上安装两块网卡，另外两台计算机各安装一块网卡，然后用双绞线连接起来，再进行有关的系统配置即可。添加一台桌面交换机，组建星型对等网，所有计算机都直接与交换机相连。虽然这种方式的网络成本会较前一种高些，但性能要好许多，实现起来也更简单。（2）3 台以上计算机的对等网络 这种局域网的连接必须使用桌面交换机或工作组交换机组成星型拓扑结构的网络。如果当需要联网的计算机超过单一交换机所能提供的接口数量时，应通过级联、堆叠等方式实现交换机间的连接。3.2.3 局域网的连接2.大中型局域网的连接目前在大中型的局域网中，广泛采用了结构化综合布线技术。

16、综合布线系统是一种开放结构的布线系统，它利用单一的布线方式，完成话音、数据、图形、图像的传输。综合布线系统由不同系列和规格的部件组成，其中包括传输介质、相关连接硬件（如配线架、插座、插头和适配器）以及电气保护设备。3.2.3 局域网的连接在采用综合布线系统的局域网中，计算机和网络设备（如交换机或集线器）并不是通过跳线直接连接的【任务实施】实训1 认识二层交换机实训2 单一交换机实现网络连接实训3 多交换机实现网络连接实训4 判断网络的连通性任务3.3 二层交换机的基本配置【任务目的】（1）理解二层交换机的功能和工作原理；（2）理解网络设备的组成结构和连接访问方式；（3）熟悉二层交换机的基本配置

17、命令。【工作环境与条件】（1）二层交换机（本部分以Cisco 系列产品为例，也可选用其他品牌型号的产品或使用Cisco Packet Tracer 等网络模拟和建模工具）；（2）Console 线缆和相应的适配器；（3）安装Windows 操作系统的计算机；（4）组建网络所需的其他设备。3.3.1 二层交换机的功能和工作原理二层交换机工作于OSI 参考模型的数据链路层，它可以识别数据帧中的MAC 地址信息，并将MAC 地址与其对应的接口记录在自己内部的MAC 地址表中。二层交换机拥有一条很高带宽的背板总线和内部交换矩阵，所有接口都挂接在背板总线上。控制电路在收到数据帧后，会查找内存中的MAC

18、地址表，并通过内部交换矩阵迅速将数据帧传送到目的接口。其具体的工作流程为：3.3.1 二层交换机的功能和工作原理当二层交换机从某个接口收到一个数据帧，将先读取数据帧头中的源MAC 地址，这样就可知道源MAC 地址的计算机连接在哪个接口。二层交换机读取数据帧头中的目的MAC 地址，并在MAC 地址表中查找该MAC 地址对应的接口。若MAC 地址表中有对应的接口，则交换机将把数据帧转发到该接口。若MAC 地址表中找不到相应的接口，则交换机将把数据帧广播到所有接口，当目的计算机对源计算机回应时，交换机就可以知道其对应的接口，在下次传送数据时就不需要对所有接口进行广播了。3.3.1 二层交换机的功能和

19、工作原理通过对二层交换机工作流程的分析不难看出，二层交换机的每一个接口是一个冲突域，不同的接口属于不同的冲突域。因此二层交换机在同一时刻可进行多个接口对之间的数据传输，连接在每一接口上的设备独自享有全部的带宽，无须同其他设备竞争使用，同时由于交换机连接的每个冲突域的数据信息不会在其它接口上广播，也提高了数据的安全性。二层交换机采用全硬件结构，提供了足够的缓冲器并通过流量控制来消除拥塞，具有转发延迟小的特点。当然由于二层交换机只提供最基本的二层数据转发功能，目前一般应用于小型局域网或大中型局域网的接入层。3.3.2 网络设备的组成结构交换机、路由器等网络设备的组成结构与计算机类似，由硬件和软件两

20、部分组成。其软件部分主要包括操作系统（如Cisco IOS）和配置文件，硬件部分主要包含CPU、存储介质和接口。网络设备的CPU 主要负责执行操作系统指令，如系统初始化、路由和交换功能等。网络设备的存储介质主要有ROM（Read-Only Memory，只读储存设备）、DRAM（动态随机存储器）、Flash（闪存）和NVRAM（非易失性随机存储器）。3.3.2 网络设备的组成结构1.ROMROM 相当于PC 中的BIOS，Cisco 设备使用ROM 来存储bootstrap 指令、基本诊断软件和精简版IOS。ROM使用的是固件，即内嵌于集成电路中的一般不需要修改或升级的软件。如果网络设备断电或

21、重新启动，ROM 中的内容不会丢失。2.DRAMDRAM 是一种可读写存储器，相当于PC 的内存，其内容在设备断电或重新启动时将完全丢失。DRAM 用于存储CPU 所需执行的指令和数据，主要包括操作系统、运行配置文件、ARP 缓存、数据包缓冲区等组件。3.3.2 网络设备的组成结构3.Flash（闪存）Flash 是一种可擦写、可编程的ROM，相当于PC 中的硬盘，其内容在设备断电或重新启动时不会丢失。在大多数Cisco 设备中，操作系统是永久性存储在Flash 中的，在启动过程中才复制到DRAM，然后由CPU 执行。4.NVRAMNVRAM 是用来存储启动配置文件（startup-confi

22、g）的永久性存储器，其内容在设备断电或重新启动时也不会丢失。通常对网络设备的配置将存储于DRAM 中的running-config 文件，若要保存这些配置以防止网络设备断电或重新启动，则必须将running-config 文件复制到NVRAM，保存为startup-config 文件。3.3.3 网络设备的连接访问方式1.本地控制台登录方式通常网络设备上都提供了一个专门用于管理的接口（Console 接口），可使用专用线缆将其连接到计算机串行口，然后即可利用相应程序对该网络设备进行登录和配置。由于远程配置方式需要通过相关协议以及网络设备的IP 地址来实现，而在初始状态下，网络设备并没有配置IP

23、地址，所以只能采用本地控制台登录方式。由于本地控制台登录方式不占用网络的带宽，因此也被称为带外管理。3.3.3 网络设备的连接访问方式2.远程配置方式网络设备的远程配置方式包括以下几种：（1）Telnet 远程登录方式可以在网络中的其他计算机上通过Telnet 协议来连接登录交换机，从而实现远程配置。在使用Telnet 进行远程配置前，应确认已经做好以下准备工作：在用于配置的计算机上安装了TCP/IP 协议，并设置好IP 地址信息。在被配置的网络设备上已经设置好IP 地址信息。在被配置的网络设备上已经建立了具有权限的用户。3.3.3 网络设备的连接访问方式2.远程配置方式网络设备的远程配置方式

24、包括以下几种：（1）Telnet 远程登录方式可以在网络中的其他计算机上通过Telnet 协议来连接登录交换机，从而实现远程配置。在使用Telnet 进行远程配置前，应确认已经做好以下准备工作：在用于配置的计算机上安装了TCP/IP 协议，并设置好IP 地址信息。在被配置的网络设备上已经设置好IP 地址信息。在被配置的网络设备上已经建立了具有权限的用户。3.3.3 网络设备的连接访问方式（2）SSH 远程登录方式Telnet 是以管理目的远程访问网络设备最常用的协议，但Telnet 会话的一切通信都以明文方式发送，因此很多已知的攻击其主要目标就是捕获Telnet 会话并查看会话信息。为了保证网

25、络设备的安全和可靠，可以使用SSH（Secure Shell，安全外壳）协议来进行访问。SSH使用TCP 22 端口，利用强大的加密算法进行认证和加密。SSH 有两个版本，SSHv1 是Telnet 的增强版，存在一些基本缺陷；SSHv2 是SSHv1 的修缮和强化版本。3.3.3 网络设备的连接访问方式（3）HTTP 访问方式目前很多网络设备都提供HTTP 连接访问方式，在使用HTTP 访问方式进行远程配置前，应确认已经做好以下准备工作：在用于配置的计算机上安装TCP/IP 协议，并设置好IP地址信息。在用于配置的计算机上安装有支持Java 的Web 浏览器。在被配置的网络设备上已经设置好I

26、P 地址信息。在被配置的网络设备上已经建立了具有权限的用户。被配置的网络设备支持HTTP 服务，并且已经启用了该服务。3.3.3 网络设备的连接访问方式（4）SNMP 远程管理方式SNMP 是一个应用广泛的管理协议，它定义了一系列标准，可以帮助计算机和网络设备之间交换管理信息。如果网络设备上设置好了IP 地址信息并开启了SNMP 协议，那么就可以利用安装了SNMP 管理工具的计算机对该网络设备进行远程管理访问。（5）辅助接口有些网络设备带有辅助（Aux）接口。当没有任何备用方案和远程接入方式可以选择时，可以通过调制解调器连接辅助接口实现对网络设备的管理访问。【任务实施】实训1 使用本地控制台登

27、录交换机实训2 切换命令行工作模式实训3 配置交换机的基本信息实训4 配置MAC 地址表实训5 配置交换机接口任务3.4 划分虚拟局域网【任务目的】（1）理解VLAN 的作用；（2）熟悉在单一交换机上划分VLAN 的方法。【工作环境与条件】（1）二层交换机（本部分以Cisco 系列产品为例，也可选用其他品牌型号的产品或使用Cisco Packet Tracer 等网络模拟和建模工具）；（2）Console 线缆和相应的适配器；（3）安装Windows 操作系统的计算机；（4）组建网络所需的其他设备。3.4.1 广播域为了让网络中的每一台主机都收到某个数据帧，主机必须采用广播的方式发送该数据帧，

28、这个数据帧被称为广播帧。网络中能接收广播帧的所有设备的集合称为广播域。由于广播域内的所有设备都必须监听所有广播帧，因此如果广播域太大，包含的设备过多，就需要处理太多的广播帧，从而延长网络响应时间。当网络中充斥着大量广播帧时，网络带宽将被耗尽，会导致网络正常业务不能运行，甚至彻底瘫痪，这就发生了广播风暴。3.4.1 广播域当二层交换机接收到一个数据帧，只要其目的站的MAC 地址不存在于该交换机的MAC 地址表中，那么该数据帧会以广播方式发向交换机的每个接口。另外当二层交换机收到的数据帧其目的MAC 地址为全“1”时，这种数据帧的接收端为广播域内所有的设备，此时二层交换机也会把该数据帧以广播方式发

29、向每个接口。虽然二层交换机的每一个接口是一个冲突域，但在默认情况下，其所有的接口都在同一个广播域，不具有隔离广播帧的能力。因此使用二层交换机连接的网络规模不能太大，否则会大大降低二层交换机的效率，甚至导致广播风暴。为了克服这种广播域的限制，目前很多二层交换机都支持VLAN 功能，以实现广播帧的隔离。3.4.2 VLAN 的作用VLAN（Virtual Local Area Network，虚拟局域网）是将局域网从逻辑上划分为一个个的网段（广播域），从而实现虚拟工作组的一种交换技术。通过在局域网中划分VLAN，可起到以下方面的作用：控制网络的广播，增加广播域的数量，减小广播域的大小。便于对网络进

30、行管理和控制。VLAN 是对接口的逻辑分组，不受任何物理连接的限制，同一VLAN 中的用户，可以连接在不同的交换机，并且可以位于不同的物理位置，增加了网络连接、组网和管理的灵活性。增加网络的安全性。默认情况下，VLAN 间是相互隔离的，不能直接通信。管理员可以通过应用VLAN 的访问控制列表，来实现VLAN 间的安全通信。3.4.3 VLAN 的实现1.静态VLAN静态VLAN 就是明确指定各接口所属VLAN 的设定方法，通常也称为基于接口的VLAN，其特点是将交换机的接口进行分组，每一组定义为一个VLAN，属于同一个VLAN 的接口，可来自一台交换机，也可来自多台交换机，即可以跨越多台交换机

31、设置VLAN。如图3-11 所示。静态VLAN 是目前最常用的VLAN 划分方式，配置简单，网络的可监控性较强。但该种方式需要逐个接口进行设置，当要设定的接口数目较多时，工作量会比较大。另外当用户在网络中的位置发生变化时，必须由管理员重新配置交换机的接口。因此，静态VLAN 通常适合于用户或设备位置相对稳定的网络环境。3.4.3 VLAN 的实现2.动态VLAN动态VLAN 是根据每个接口所连的计算机的情况，动态设置接口所属VLAN 的方法。动态VLAN 通常有以下几种实现方式。基于MAC 地址的VLAN：根据接口所连计算机的网卡MAC 地址决定其所属的VLAN。基于子网的VLAN：根据接口所连计算机的IP 地址决定其所属的VLAN。基于用户的VLAN：根据接口所连计算机的登录用户决定其所属的VLAN。【任务实施】实训1 单交换机划分VLAN实训2 查看与测试VLAN