教案——认识交换机

教案教案 课程名称课程名称 网络设备网络设备 授课年级授课年级 高一高一 学校学校 电子职校电子职校 教师姓名教师姓名 李萱李萱 章节章节 名称名称 认识交换机认识交换机计划学时计划学时2 课时课时 教学教学 目标目标 认识交换机的连接方式 配置方法 掌握交换机的基本命令 设计设计 思路思路 通过模拟构建的工作场景 使学生能够以工作过程的形式进行学习 通过模拟构建的工作场景 使学生能够以工作过程的形式进行学习 教学教学 环节环节 教学内容 所用时间 教师活动 学生活动教学内容 所用时间 教师活动 学生活动 引入引入 新课新课 新课新课 教学教学 作为局域网的主要连接设备 以太网交换机成为应用普及最快的网络设备 之一 同时 也是随着这种快速的发展 交换机的功能不断增强 随之而来则 是交换机端口的更新换代以及各种特殊设备连接端口不断的添加到交换机上 这也使得交换机的接口类型变得非常丰富 为了让你对这些接口有一个比较清 晰的认识 我们来学习篇交换机接口 本任务通过分析 Cisco 交换机上使各个 接口和连接线的介绍 了解其使用方法和作用 并且要求学生记住各个接口的 名称 针对本工作任务 通过认识交换机上各个接口的位置和各个接口连接线的 形状和分类 了解各个接口的功能和使用情况 连接设备如图 2 1 所示 图 2 1 Cisco 交换机 步骤步骤 1 认识 认识 RJ 45 接口接口 第第 1 步 取一根带有步 取一根带有 水晶头水晶头 的网线的网线 这种接口就是我们现在最常见的网络设备接口 俗称 水晶头 专业术语 为 RJ 45 连接器 属于双绞线以太网接口类型 RJ 45 插头只能沿固定方向插 入 设计上有一个塑料弹片与 RJ 45 插槽卡住以防止脱落 如图 2 2 所示 图 2 2 RJ 45 水晶头 第第 2 步 将带有步 将带有 水晶头水晶头 的网线连接到交换机的网线连接到交换机 RJ 45 接口上接口上 交换机网线接口如图 2 3 所示 图 2 3 交换机 RJ 45 接口 这种接口在 10Base T 以太网 100Base TX 以太网 1000Base TX 以太网 中都可以使用 传输介质都是双绞线 不过根据带宽的不同对介质也有不同的 要求 特别是 1000Base TX 千兆以太网连接时 至少要使用超五类线 要保证 稳定高速的话还要使用 6 类线 步骤步骤 2 认识 认识 SC 光纤接口光纤接口 第第 1 步 取一根光纤步 取一根光纤 SC 光纤接口在 100Base TX 以太网时代就已经得到了应用 因此当时称为 100Base FX F 是光纤单词 fiber 的缩写 不过当时由于性能并不比双绞线突 出但是成本却较高 因此没有得到普及 现在业界大力推广千兆网络 SC 光 纤接口则重新受到重视 光纤现如图 2 4 所示 图 2 4 光纤线缆 第第 2 步 将光纤连接到光纤步 将光纤连接到光纤 SC 光纤接口上光纤接口上 光纤接口类型很多 SC 光纤接口主要用于局网交换环境 在一些高性能千 兆交换机和路由器上提供了这种接口 它与 RJ 45 接口看上去很相似 不过 SC 接口显得更扁些 其明显区别还是里面的触片 如果是 8 条细的铜触片 则是 RJ 45 接口 如果是一根铜柱则是 SC 光纤接口 如图 2 5 所示 图 2 5SC 光纤接口模块 步骤步骤 3 认识 认识 Console 接口接口 第第 1 步 在交换机上找到步 在交换机上找到 Console 口口 可进行网络管理的交换机上一般都有一个 Console 端口 它是专门用于对 交换机进行配置和管理的 通过 Console 端口连接并配置交换机 是配置和管 理交换机必须经过的步骤 因为其他方式的配置往往需要借助于 IP 地址 域名 或设备名称才可以实现 而新购买的交换机显然不可能内置有这些参数 所以 Console 端口是最常用 最基本的交换机管理和配置端口 不同类型的交换机 Console 端口所处的位置并不相同 有的位于前面板 而有的则位于后面板 通常是模块化交换机大多位于前面板 而固定配置交换 机则大多位于后面板 在该端口的上方或侧方都会有类似 CONSOLE 字样的 标识 如图 2 6 所示 图 2 6 Console 接口 除位置不同之外 Console 端口的类型也有所不同 绝大多数交换机都采用 RJ 45 端口 但也有少数采用 DB 9 串口端口或 DB 25 串口端口 如图 2 7 所示 图 2 7 Console 线 知识链接知识链接 1 交换机概述 交换机的英文名称之为 Switch 它是集线器的升级换代产品 从外观上来看的话 它与集线器基本上没有多大区别 都是带有多个端口的长方形盒状体 交换机是按照通信 两端传输信息的需要 用人工或设备自动完成的方法把要传输的信息送到符合要求的相应 路由上的技术统称 广义的交换机就是一种在通信系统中完成信息交换功能的设备 交换 机是一种基于 MAC 网卡的硬件地址 识别 能完成封装转发数据包功能的网络设备 交换机可以 学习 MAC 地址 并把其存放在内部地址表中 通过在数据帧的始发者和目 标接收者之间建立临时的交换路径 使数据帧直接由源地址到达目的地址 2 交换机的分类 1 根据网络覆盖范围分 局域网交换机和广域网交换机 2 根据传输介质和传输速度划分 以太网交换机 快速以太网交换机 千兆以太网交换机 10 千兆以太网 交换机 ATM 交换机 FDDI 交换机和令牌环交换机 3 根据交换机应用网络层次划分 企业级交换机 校园网交换机 部门级交换机和工作组交换机 桌机型交 换机 4 根据交换机端口结构划分 固定端口交换机和模块化交换机 5 根据工作协议层划分 第二层交换机 第三层交换机和第四层交换机 6 根据是否支持网管功能划分 网管型交换机和非网管理型交换机 3 以太网的分类 1 标准以太网 最开始以太网只有 10Mbps 的吞吐量 它所使用的是 CSMA CD 带有 冲突检测的载波侦听多路访问 的访问控制方法 通常把这种最早期的 10Mbps 以太网称之为标准以太网 以太网主要有两种传输介质 那就是双绞 线和同轴电缆 所有的以太网都遵循 IEEE 802 3 标准 下面列出是 IEEE 802 3 的一些以太网络标准 在这些标准中前面的数字表示传输速度 单位是 Mbps 最后的一个数字表示单段网线长度 基准单位是 100m Base 表示 基带 的意思 Broad 代表 带宽 10Base 5 使用粗同轴电缆 最大网段长度为 500m 基带传输方法 10Base 2 使用细同轴电缆 最大网段长度为 185m 基带传输方法 10Base T 使用双绞线电缆 最大网段长度为 100m 1Base 5 使用双绞线电缆 最大网段长度为 500m 传输速度为 1Mbps 10Broad 36 使用同轴电缆 RG 59 U CATV 最大网段长度为 3600m 是一种宽带传输方式 10Base F 使用光纤传输介质 传输速率为 10Mbps 2 快速以太网 Fast Ethernet 随着网络的发展 传统标准的以太网技术已难以满足日益增长的网络数据 流量速度需求 100Mbps 快速以太网标准又分为 100BASE TX 100BASE FX 100BASE T4 三个子类 100BASE TX 是一种使用 5 类数据级无屏蔽双绞线或屏蔽双绞线的快 速以太网技术 它使用两对双绞线 一对用于发送 一对用于接收数据 使用 同 10BASE T 相同的 RJ 45 连接器 它的最大网段长度为 100 米 它支持全 双工的数据传输 100BASE FX 是一种使用光缆的快速以太网技术 可使用单模和多模 光纤 62 5 和 125um 多模光纤连接的最大距离为 550 米 单模光纤连接的 最大距离为 3000 米 100BASE FX 特别适合于有电气干扰的环境 较大距离 连接 或高保密环境等情况下的适用 100BASE T4 是一种可使用 3 4 5 类无屏蔽双绞线或屏蔽双绞线的 快速以太网技术 最大网段长度为 100 米 3 千兆以太网 Gigabit Ethernet 千兆以太网技术作为最新的高速以太网技术 给用户带来了提高核心网络 的有效解决方案 这种解决方案的最大优点是继承了传统以太技术价格便宜的 优点 由于该技术不改变传统以太网的桌面应用 操作系统 因此可与 10M 或 100M 的以太网很好地配合工作 升级到千兆以太网不必改变网络应用程序 网管部件和网络操作系统 能够最大程度地投资保护 因此该技术的市场前景 十分看好 Gigabit Ethernet 支持的网络类型 如下表 2 1 所示 传输介质距离 1000BaseCX Copper STP25M 1000BaseT Copper Cat UTP100M 1000BaseSX Multi mode Fiber 500M 1000BaseLX Single mode Fiber3000M 表 2 1 Gigabit Ethernet 的传输介质 二 Console 口与反转线的使用 步骤步骤 1 在计算机找到 在计算机找到 com 口口 在到计算机上去找到计算机的串口 com 口 如图 2 11 所示 图 2 11 Console 接口 步骤步骤 2 认识配置线的 认识配置线的 2 个头个头 学生取出配置线 如果交换上 console 口是 RJ 45 接口 那么配置线的一 段是 RJ 45 头 另一头是串口头 如果 console 口也是串口那么配置线的 2 端 都是串行接口头 如图 2 12 所示 图 2 12 Console 接头 步骤步骤 3 将配置线与计算机连接 将配置线与计算机连接 将配置线的串形口与计算机的串口连接 串口在计算机上有针 上面有 5 针 下面有 4 针 因此配置线上的接头也是对应 应该上面行有 5 孔 下面行 有 4 孔 对应插入将螺丝拧紧 如图 2 13 图 2 13 Console 连接方法 步骤步骤 4 将配置线与交换机连接 将配置线与交换机连接 第第 1 步步 如果是 如果是 RJ 45 配置接口配置接口 如果交换机的配置 Console 口是用 RJ 45 接口 那么将配置线的另一端 RJ 45 头插入 Console 口中 如图 2 14 所示 图 2 15 RJ 45 配置口 第第 2 步步 如果是串行配置接口 如果是串行配置接口 如果交换机的配置 Console 口是用串行接口 那么将配置线的另一端串口 接口头插入 Console 口中 如图 2 15 所示 图 2 15 串行配置接口 知识链接知识链接 1 console 口以 RJ 45 为例 一般交换机提供了一个符合 EIA TIA 232 异步串行规范的配置口 Console 通过这个接口 用户可完成对交换机的本地配置如图 2 16 所示 图 2 16 连接示意 2 连接电缆 配置口电缆是一根 8 芯屏蔽电缆 一端是压接的 RJ 45 插头 插入路由器 的 Console 口里 另一端则同时带有一个 DB 9 孔 和 DB 25 孔 插头 可 根据实际情况选择其中一个插入配置终端的 25 芯 针 或 9 芯 针 串口插 座 配置口电缆如下图 2 17 所示 图 2 17 配置电缆 3 接口参数 交换机上的接口参数如表 2 2 所示 属性描述 连接器类型RJ 45 接口标准异步 EIA TIA 232 波特率 9600bps 115 2kbps 缺省 9600bps 支持服务 命令行接口 与字符终端相连 与本地 PC 的串口相连并在 PC 上运行终端 仿真程序 表 2 2 交换机接口参数 三 认识计算机上超级终端的设置和三 认识计算机上超级终端的设置和基本命令基本命令 步骤步骤 1 1 利用电脑超级终端与交换机建立连接 利用电脑超级终端与交换机建立连接 可进行网络管理的交换机上有一个 Console 端口 它是专门用于对交换机 进行配置和管理的 可以通过 Console 端口连接和配置交换机 用 Cisco 自带 的 Console 线 RJ 45 端接入 Cisco 交换机 Console 口 Com 口端接入电脑 Com1 或 Com2 口 必须注意的是要记清楚接入的是那个 Com 口 如图 2 17 所示 图 2 17 设备连接 第第 1 步 连接设备步 连接设备 打开与交换机相连的计算机电源 运行计算机中的 Windows xp 操作系统 第第 2 步 检查是否安装超级终端步 检查是否安装超级终端 检查是否安装有 超级终端 Hyper Terminal 组件 如果在 附件 Accessories 中没有发现该组件 可通过 添加 删除程序 Add Remove Program 的方式添加该 Windows 组件 第第 3 步步 启动超级终端启动超级终端 按照步骤开启超级终端 单击 开始 程序 附件 通 讯 超级终端 命令 如图 2 18 所示 图 2 18 打开超级终端 点击 文件 新建连接 如图 2 19 所示 图 2 19 新建连接 输入超级终端名称 选择数据线所连端口 注意选择 Com 口时候要对应 Console 线接入电脑的 Com 口 如图 2 20 所示 图 2 20 选择连接口 单击 确定 再点击 还原为默认值 按钮 如图 2 21 所示 点击 确定 按钮后开启交换机 图 2 21 连接口属性设置 此时交换机开始载入 IOS 可以从载入 IOS 界面上看到诸如 IOS 版本号 交换机型号 内存大小等数据 当屏幕显示 Press RETURN to get started 的时候按回车就能直接进入交换机 步骤步骤 2 2 学习交换机的一些初级命令 学习交换机的一些初级命令 首先我们要知道 Cisco 配置界面分两种 一种是基于 CLI Command line Interface 命令行界面 一种是基于 IOS Internetwork Operting System 互联网操 作系统 暂时我们先探讨基于 IOS 的 Cisco 交换机 第第 1 步步 基本配置模式基本配置模式 基于 IOS 的交换机有三种模式 用户模式 特权模式 CONFIG 全局模式 第第 2 步 进入不同模式命令步 进入不同模式命令 在用户模式输入 enable 进入特权模式 在特权模式下输入 disable 回到用 户模式 在特权模式下输入 configure terminal 进入全局模式 在特权模式下输 入 disable 回到特权模式下 Switch Switch 用户模式 Switch enableSwitch enable 进入特权模式 Switch Switch 特权模式 Switch configureSwitch configure terminalterminal 进入全局模式 Switch config Switch config 全局配置模式 Switch config exitSwitch config exit 退到特权模式 Switch disableSwitch disable 退到用户模式 第第 3 步 获得帮助的方法步 获得帮助的方法 刚进入交换机的时候 我们处于用户模式 如 switch 在用户模式我们 可以查询交换机配置以及一些简单测试命令 在用户模式输入 号可以查询可 以运行的命令 出现命令过多不能全部显示可以用 Enter 键逐行显示 空格键 整页翻动 Switch Switch Exec commands Session number to resume connect Open a terminal connection disconnect Disconnect an existing network connection enable Turn on privileged commands exit Exit from the EXEC logout Exit from the EXEC ping Send echo messages resume Resume an active network connection show Show running system information telnet Open a telnet connection terminal Set terminal line parameters traceroute Trace route to destination Switch Switch 第第 4 步 查看命令步 查看命令 show 的使用的使用 Show 命令是查看当前运行系统的基本信息 showshow versionversion 查看系统硬件的配置 软件版本号等 showshow running configrunning config 查看当前正在运行的配置信息 showshow interfacesinterfaces 查看所有端口的配置信息 showshow interfacesinterfaces 端口号端口号 查看具体某个端口号的配置信息 showshow interfacesinterfaces statusstatus 查看所有端口的状态信息 showshow interfacesinterfaces 端口号端口号 switchportswitchport 显示二层端口的状态 可以用来决 定此口是否为二层或三层口 showshow ipip 查看交换机的 IP 信息 知识链接知识链接 1 交换机的管理方式 什么是可网管交换机 按是否可网管 交换机分为可网管交换机和不可网管交换机 这两种交换 机的区别在哪里呢 不可网管的交换机是不能被管理的 这里的管理是指通过 管理端口执行监控交换机端口 划分 VLAN 设置 Trunk 端口等管理功能 而可 网管交换机则可以被管理 它具有端口监控 划分 VLAN 等许多普通交换机不 具备的特性 一台交换机是否是可网管交换机可以从外观上分辨出来 可网管 交换机的正面或背面一般有一个串口或并口 通过串口电缆或并口电缆可以把 交换机和计算机连接起来 这样便于设置 可网管交换机的管理方式 可网管交换机可以通过以下几种途径进行管理 通过 RS 232 串行口 或 并行口 管理 通过网络浏览器管理和通过网络管理软件管理 1 通过串口管理 任务中已经详细说明 2 通过远程管理 可网管交换机可以通过 Web 网络浏览器 或则 Telnet 管理 但是必须给 交换机指定一个 IP 地址 这个 IP 地址除了供管理交换机使用之外 并没有其 他用途 在默认状态下 交换机没有 IP 地址 必须通过串口或其他方式指定 一个 IP 地址之后 才能启用这种管理方式 使用网络浏览器管理交换机时 交换机相当于一台 Web 服务器 只是网页 并不储存在硬盘里面 而是在交换机的 NVRAM 里面 通过程序可以把 NVRAM 里 面的 Web 程序升级 当管理员在浏览器中输入交换机的 IP 地址时 交换机就 像一台服务器一样把网页传递给电脑 此时给你的感觉就像在访问一个网站一 样 这种方式占用交换机的带宽 因此称为 带内管理 In band 如果你 想管理交换机 只要点击网页中相应的功能项 在文本框或下拉列表中改变交 换机的参数就可以了 Web 管理这种方式可以在局域网上进行 所以可以实现 远程管理 Telnet 也是相同的方法 我们在后面的任务中会详细说明 3 通过网管软件管理 可网管交换机均遵循 SNMP 协议 简单网络管理协议 SNMP 协议是一整套 的符合国际标准的网络设备管理规范 凡是遵循 SNMP 协议的设备 均可以通 过网管软件来管理 你只需要在一台网管工作站上安装一套 SNMP 网络管理软 件 通过局域网就可以很方便地管理网络上的交换机 路由器 服务器等 通 过 SNMP 网络管理软件的界面 它也是一种带内管理方式 2 交换机的工作原理 交换机工作采用三种交换技术 1 端口交换 端口交换技术最早出现在插槽式的集线器中 这类集线器的背板通常划分 有多条以太网段 每条网段为一个广播域 不用网桥或路由连接 网络之间 是互不相通的 以大主模块插入后通常被分配到某个背板的网段上 端口交换 用于将以太模块的端口在背板的多个网段之间进行分配 平衡 根据支持的程 度 端口交换还可细分为 模块交换 将整个模块进行网段迁移 端口组交换 通常模块上的端口被划分为若干组 每组端口允许进行网 段迁移 端口级交换 支持每个端口在不同网段之间进行迁移 这种交换技术是 基于 OSI 第一层上完成的 具有灵活性和负载平衡能力等优点 如果配置得当 那么还可以在一定程度进行客错 但没有改变共享传输介质的特点 自而未能 称之为真正的交换 2 帧交换 帧交换是目前应用最广的局域网交换技术 它通过对传统传输媒介进行微 分段 提供并行传送的机制 以减小冲突域 获得高的带宽 一般来讲每个公 司的产品的实现技术均会有差异 但对网络帧的处理方式一般有以下几种 直通交换 提供线速处理能力 交换机只读出网络帧的前 14 个字节 便将网络帧传送到相应的端口上 存储转发 通过对网络帧的读取进行验错和控制 前一种方法的交换速度非常快 但缺乏对网络帧进行更高级的控制 缺乏 智能性和安全性 同时也无法支持具有不同速率的端口的交换 因此