项目二 构建中型网络

网络规划与组建项目二构建中型网络项目二构建中型网络本项目主要针对中型网络进行规划和组建，通过基础知识点的学习以及任务的实施，使学生对于目前使用广泛的以太网有比较清晰的认识，能够掌握网络设备交换机的管理和配置以及典型的网络服务的安装与设置。2.1任务一交换机的基本配置学习目标：【知识目标】了解以太网的发展及标准理解共享式以太网和交换式以太网的区别理解交换机的工作原理了解三层分层网络设计模型【技能目标】会搭建网络设备配置环境会使用网络设备的各种基础操作命令2.1任务一交换机的基本配置2.1.1任务陈述熟悉交换机的基本结构和接口，搭建对交换机进行配置的环境，使用PC机分别通过交换机的console口及网络Telnent方式进入交换机的命令配置界面，熟悉思科交换机及华为H3C交换机的基本配置命令，对交换机进行基础配置。2.1任务一交换机的基本配置2.1.2任务陈述1.以太网（Ethernet）（1）以太网及802.3标准1973年，以太网技术诞生在美国施乐（Xerox）公司帕罗奥多研究中心（PARC），由以太网之父罗伯特·梅特卡夫(RobertMetcalfe）推出。DEC、Intel和Xerox三家公司组成DIX协会，于1980年9月发布了第一个以太网标准。1985年，美国电气和电子工程师协会(IEEE)标准委员会发布了LAN标准，一系列本地和城域网标准以数字802开头，以太网标准是802.3。2.1任务一交换机的基本配置以太网将数据链路层的功能划分到了两个不同的子层：逻辑链路控制(LLC)子层和介质访问控制(MAC)子层。以太网在OSI模型的下两层上运行，该模型也为以太网提供对应的参考模型，但以太网实际上仅实现了数据链路层的下半层和物理层。2.1任务一交换机的基本配置逻辑链路控制处理上层与网络软件以及下层（通常是硬件）之间的通信。LLC在软件中实现，并且其实现不受物理设备影响，在计算机中，由网卡的驱动程序软件实现LLC层功能。介质访问控制由硬件（通常是计算机网卡）实现，主要实现数据封装及介质访问控制。2.1任务一交换机的基本配置以太网根据发展分为标准以太网（10Mbps）、快速以太网（100Mbps）、千兆以太网（1Gbps）和万兆以太网（10Gbps）。未来万兆以太网在不断发展，产品也在不断增加，不仅会用于LAN、而且也会用于WAN和MAN。2.1任务一交换机的基本配置2.1任务一交换机的基本配置（2）共享式与交换式以太网早期的以太网采用总线型拓扑结构，使用同轴电缆作为物理介质，采用带冲突检测的载波侦听多路访问方式（CSMA/CD）工作。2.1任务一交换机的基本配置CSMA/CD工作流程：①各站点在发送数据前先侦听电缆上的载波。如果没有侦听到载波，则站点开始发送数据，如果侦听到载波，则等待指定的时间后再准备发送数据。②站点发送数据时，仍然侦听载波，如果侦听到其它载波，为了避免冲突，站点立刻停止发送数据，并向其它所有站点发送一个“冲突信号”，使所有站点都知道发生了冲突。③发生冲突后，发生冲突的站点停止发送数据并等待一个随机时间，然后再次准备发送数据。2.1任务一交换机的基本配置CSMA/CD是一种简单而且容易实现的机制，在以太网上节点不多的情况下能够非常顺利的工作。节点数量增多，发生冲突的概率也会越来越高，使得以太网的信道的利用率大幅度下降，一般一个以太网冲突域中的主机数量建议不超过50台。总线型拓扑结构被星型拓扑结构所取代，同轴电缆也被双绞线和光纤所取代。2.1任务一交换机的基本配置集线器（Hub）是一个物理层的网络设备，早期以太网中应用广泛，使用集线器的星型组网结构取代了总线型结构。采用CSMA/CD机制来检测和避免冲突，都属于共享式的以太网。共享式的以太网采用的是半双工的工作模式。2.1任务一交换机的基本配置交换机目前已经完全取代了集线器的位置，成为以太网的核心设备。交换机支持全双工的工作模式。2.1任务一交换机的基本配置交换机目前已经完全取代了集线器的位置，成为以太网的核心设备。集线器：一个冲突域交换机：交换机的每个端口都是一个冲突域2.1任务一交换机的基本配置（3）以太网帧结构以太网协议定义了以太网的帧结构，以太网帧结构是向第三层PDU添加帧头和帧尾来封装报文。以太网帧是变长的，原始的以太网帧长度为64字节至1518字节。1998年发布的IEEE802.3ac将帧的最大长度增加到1522字节，主要是为了支持虚拟局域网技术。2.1任务一交换机的基本配置设备接收的帧长度小于最小值或大于最大值时，会认为该帧已经被破坏，将丢弃该帧，一般是由于产生冲突影响或其它多余数据信号所造成。2.1任务一交换机的基本配置2.交换机工作原理（1）MAC地址在以太网中，通过唯一的MAC地址来识别各个节点。MAC地址为48位二进制数，采用12个十六进制数进行表示。在计算机的命令提示符下输入ipconfig/all可以查看本机网卡的MAC地址。2.1任务一交换机的基本配置MAC地址由两部分组成：前24位为组织唯一标识符（OUI），全球厂商向IEEERA进行注册和申请，由IEEE统一进行分配；后24位为扩展唯一标识符（EUI），由厂商自行分配。2.1任务一交换机的基本配置MAC地址通常固化在网卡的ROM（只读存储器）中，无法更改。计算机在启动时从ROM中读出，然后复制到内存中使用，内存中的MAC地址可以通过软件来更改。一台计算机可以安装多块网卡，也可以同时具有多个MAC地址。除了计算机以外，交换机、路由器等网络设备也需要MAC地址。2.1任务一交换机的基本配置（2）以太网单播、组播和广播在以太网中数据传输分为三种：单播、组播和广播。设备在发送单播帧时，将目的节点的MAC地址封装在帧结构中的目的地址中。发送广播帧时，将以太网广播地址48个1，即十六进制FF-FF-FF-FF-FF-FF封装在帧结构中的目的地址中。发送组播帧时，将以01-00-5E开头，IP组播地址（范围224.0.0.0～239.255.255.255）的低24位转换成后3个字节的MAC地址封装在帧结构中的目的地址中。2.1任务一交换机的基本配置以太网卡工作时，生成一个接收地址表，表中存储有自己的MAC地址、广播地址以及自己所属的组播组MAC地址。以太网卡具有过滤功能，将收到的帧解封装，将目的地址与自己的接收地址表中的地址进行比较，只将发送给自己的帧接收，将不是发给自己的帧丢弃。2.1任务一交换机的基本配置（3）交换机学习、过滤和转发在交换式以太网中，交换机进行转发数据帧的依据是帧结构中的MAC地址字段。交换机根据其中的源MAC地址进行学习，构建MAC地址表；根据目的MAC地址进行数据帧的转发与过滤。2.1任务一交换机的基本配置2.1任务一交换机的基本配置①学习过程在交换机刚刚启动时，MAC地址表是空的。交换机在接收到一个数据帧后，将源MAC地址及送达该帧的端口号同时记录到MAC地址表中。交换机在MAC地址学习过程中，一个MAC地址只能被一个端口学习，一个端口可以学习多个MAC地址。2.1任务一交换机的基本配置②转发过程如果目的地址为单播帧，且在MAC地址表中有该MAC地址对应的表项，则直接从对应的端口转发出去。如果目的地址为单播帧，且在MAC地址表中没有该MAC地址对应的表项，则将该单播帧从除源端口外的其它端口转发出去。如果目的地址为广播帧或组播帧，则将该广播帧或组播帧从除源端口外的其它端口转发出去。2.1任务一交换机的基本配置③过滤过程如果数据帧的目的MAC地址所关联的端口与接收该帧的端口相同，则交换机将过滤该帧。2.1任务一交换机的基本配置3.ARP协议在以太网中，IP数据包并不能被以太网设备所识别，而是以48位的MAC地址作为唯一标识，节点之间传输数据需要封装源MAC地址和目的MAC地址，那么如何获得其它节点的MAC地址呢？2.1任务一交换机的基本配置地址解析协议（ARP）可以在IP地址与MAC地址之间建立映射关系，从而通过IP地址获得MAC地址。每个节点在RAM中存在一张ARP表，ARP表中有本地网络中节点的IP地址和MAC地址映射关系。2.1任务一交换机的基本配置ARP表项通过两种手段实现，一种是ARP协议动态解析获得，另一种是由管理员手动配置IP地址和MAC地址的映射关系，称为静态ARP表项。ARP-sIP地址MAC地址2.1任务一交换机的基本配置4.局域网三层结构典型的分层网络模型分为三层：核心层、分布层、接入层。核心层：网络的主干，要求高可用性和高冗余性，将分布层设备发送的流量进行高速转发。分布层：使用策略控制网络的数据流量。接入层：负责将网络中的终端设备接入。2.1任务一交换机的基本配置2.1任务一交换机的基本配置5.认识交换机交换机根据外形可分为：固定配置交换机和模块化交换机。2.1任务一交换机的基本配置交换机具有的功能和参数包括：端口密度转发速率以太网供电（POE）第三层功能QoS链路聚合2.1任务一交换机的基本配置6.网络设备操作基础（1）网络设备操作系统网络设备都有自己的操作系统，负责整个硬件和软件的正常运行，并为用户提供管理设备的接口和界面，这些操作系统都是Unix的衍生物，操作界面是命令行界面。2.1任务一交换机的基本配置CISCO网络设备的操作系统称为IOS（InternetOperatingSystem，互联网操作系统）华为网络设备的操作系统称为VRP（VersatileRoutingPlatform，通用路由平台）H3C网络设备的操作系统称为Comware2.1任务一交换机的基本配置华为、H3C操作系统各种视图之间的切换：2.1任务一交换机的基本配置思科操作系统各种模式之间的切换：2.1任务一交换机的基本配置（2）访问网络设备的命令行接口通过命令行接口（CommandLineInterface,CLI）可以对网络设备进行管理和操作，目前绝大多数的网络设备都提供了以下四种方式来访问CLI。2.1任务一交换机的基本配置①通过Console口进行连接2.1任务一交换机的基本配置②通过Telnet远程进行连接基于Telnet协议，使远程主机能够连接到网络设备上进行管理，采用客户机/服务器模式，网络设备作为Telnet服务器，而主机作为客户端通过网络连接到网络设备上，登录成功后同样可以对网络设备进行操作配置。2.1任务一交换机的基本配置③通过SSH远程进行连接SSH（SecureShell，安全外壳）与Telnet方式相同都可以提供远程连接，但SSH可以解决Telnet协议传输数据采用明文的缺陷，提高传输数据的安全性。2.1任务一交换机的基本配置④通过AUX口进行连接AUX口不采用IP网络进行连接，而采用PSTN（公共交换电话网络）通过拨号方式进行连接，主机和网络设备都各需要一条能够接入公共电话网络的电话线和一台调制解调器。2.1任务一交换机的基本配置2.1.3任务实施1.通过多种手段对网络设备进行连接（1）采用Console口进行本地连接2.1任务一交换机的基本配置2.1任务一交换机的基本配置（2）采用Telnet进行远程连接①配置交换机设置交换机的VLAN接口的IP地址②计算机端进行远程访问设置计算机的IP地址及子网掩码，进入命令行界面，进行远程访问2.1任务一交换机的基本配置2.交换机基本配置命令的使用（Cisco设备）①设置主机名②设置DNS服务器③设置默认网关④端口选择⑤设置端口参数⑥查看命令⑦保存配置和清除配置⑧重新启动交换机⑨命令帮助⑩命令简写2.1任务一交换机的基本配置3.常见命令行错误信息2.1任务一交换机的基本配置2.1.4任务拓展（采用H3C设备）1.采用Telnet进行远程连接2.交换机基本配置命令的使用①设置主机名②设置语言环境③设置DNS服务器④端口选择2.1任务一交换机的基本配置⑤