数据通信网络组建与维护(项目式教学课件)项目1 虚拟局域网组建

1、虚拟局域网组建虚拟局域网组建项目一项目描述 某计算机教育培训机构为了提高办公效率，减少因纸张浪费带来的办公开支，现欲构建一个局域网络。该培训机构现有行政、财务、培训三个部门。其中，行政部门有8台计算机；财务部门有3计算机；培训部门有30台计算机。为满足网络正常使用，网络组网要求：1）培训学员网络与办公网络隔离；2）财务部门只能互访，其他部门不能访问财务部；-2-局域网基础知识局域网基础知识IEEE802 IEEE802 局域网体系结构与标准局域网体系结构与标准与OSI参考模型对比，局域网体协结构如下： 以太网技术以太网技术 在1980年由DEC、Intel、施乐公司共同提出了10Mb/s以太网

2、的第一个版本DIX Ethernet V1,1982年修改为DIX Ethernet II ，该以太网采用CSMA/CD访问控制方式的网络，并且DIX Ethernet II标准与IEEE802.3标准只有很小的差别，故IEEE802.3也成了以太网标准。 在以太网中，提供一个以太网地址，也称为MAC地址或物理地址。该地址被固化在以太网网卡中，处于OSI的数据链路层，用于标志网络中的唯一节点。MAC地址的长度为48bit，常采用16进制数表示。如00-E0-4C-90-FD-DF。-5-以太网技术以太网技术-6-以太网拓扑图-7-以太网图例-8-局域网系统组成局域网系统组成1局域网硬件系统局域

3、网硬件系统网卡双绞线2.传输介质 有线传输介质有线传输介质 同轴电缆同轴电缆 双绞线双绞线 光纤光纤无线传输介质无线传输介质F 卫星卫星F 微波微波F 红外线红外线局域网系统组成局域网系统组成同轴电缆10base5 粗同轴电缆10base2 细同轴电缆以硬铜线为芯，外包一层绝缘材料。这层绝缘材料用密织的网状导体环以硬铜线为芯，外包一层绝缘材料。这层绝缘材料用密织的网状导体环绕，网外又覆盖一层保护性材料。有两种广泛使用的同轴电缆。一种是绕，网外又覆盖一层保护性材料。有两种广泛使用的同轴电缆。一种是50欧欧姆电缆，用于数字传输，由于多用于基带传输，也叫基带同轴电缆；另一种姆电缆，用于数字传输，由于

4、多用于基带传输，也叫基带同轴电缆；另一种是是75欧姆电缆，用于模拟传输。欧姆电缆，用于模拟传输。双绞线双绞线RJ-45 和AUIAttachment Unit Interface双绞线的模拟信号带宽可以达到250KHz，数据信号的数据速率随距离而不同。如，在100米距离内，速率可达到100Mbps。当距离很短,并且采用特殊的电子传输技术时,传输率可达100Mbps155Mbps。Side 1Side 2Side 112345678123456781=白白/橙橙2=橙橙3=白白/绿绿4=蓝蓝5=白白/蓝蓝6=绿绿7=白白/棕棕8=棕棕Side 2Side 1Side 2Side 1Side 21

5、2345678123456781=白白/橙橙2=橙橙3=白白/绿绿4=蓝蓝5=白白/蓝蓝6=绿绿7=白白/棕棕8=棕棕1=白白/橙橙2=橙橙3=白白/绿绿4=蓝蓝5=白白/蓝蓝6=绿绿7=白白/棕棕8=棕棕1=1=白白/ /绿绿2=2=绿绿 3=3=白白/ /橙橙4=4=蓝蓝5=5=白白/ /蓝蓝6=6=橙橙7=7=白白/ /棕棕8=8=棕棕技能训练：网络线缆制作技能训练：网络线缆制作三种三种UTPUTP线缆线缆1. 1. 直连线的作用和线图直连线的作用和线图直连线用于将计算机连入到HUB 或交换机，或在结构化布线中由接线面板连到HUB 或交换机等。两头都按T568B线序，直连线线图如表1所示

6、：表1 直连线线图技能训练：网络线缆制作技能训练：网络线缆制作2. 2. 交叉线（交叉线（crossover crossover ）的作用和线图）的作用和线图交叉线用于将计算机与计算机直接相连、交换机与交换机直接相连，也被用于计算机直接接入路由器的以太网口。一头按T568A线序,一头按T568B线序 ，对接线线图如表2所示：表2 对接线线图技能训练：网络线缆制作技能训练：网络线缆制作3. 3. 反接线（反接线（rolloverrollover）的作用和线图）的作用和线图反接线用于将计算机连到交换机或路由器的控制端口，在此计算机起超级终端作用。根据EIA/TIA 568-B 标准,将两端反接，反

7、接线线图如表3所示:表3 反接线线图光纤 光纤中心是光传播的玻璃芯，芯外面包围着一层折射率比芯低的玻璃封套，以使光纤保持在芯内 再外面的是一层薄的塑料外套，用来保护封套常见光纤接头FCPC型光尾纤接头外形图型光尾纤接头外形图SCPC型光尾纤接头外形图型光尾纤接头外形图局域网系统组成局域网系统组成3局域网硬件系统局域网硬件系统集线器交换机交换机软件操作系统交换机软件操作系统( ( RGNOS )RGNOS )交换机支持的接口类型交换机支持的接口类型交换机支持的接口类型交换机支持的接口类型CSMA/CD技术技术CSMA/CDCSMA/CD IEEE802.3局域网标准采用CSMA/CD技术对介质访

8、问进行控制。 CSMA/CD是英文Carrier Sense Multiple Access/Collision Detected 的缩写，称为“载波侦听多路访问/碰撞检测”技术，CSMA/CD又被称之为“先听后讲，边听边讲”；“载波侦听”是指每一个站在发送数据之前先要检测一下信道上是否有其他计算机在发送数据，如果有，则暂时不要发送数据，以免发生碰撞。 站点要求发送有载波？发送一帧信息有冲突？发出阻塞信号冲突 16？延时处理放弃发送另作处理一次发送结束图4.3 CSMA/CD发送过程流程图YNYNNYCSMA/CDCSMA/CD发送过程发送过程 CSMA/CDCSMA/CD的发送工作过程的发送

9、工作过程CSMA/CDCSMA/CD方法的发送步骤方法的发送步骤1）若要发送数据，先侦听信道，如果信道空闲就发送数据， 否则就等待。2）在发送开始的T长度时间内，监听总线，判断是否有冲突。3）如果在T长度时间内没有检测到冲突，就获得对信道的使用 权信息，直到被传输帧结束；4）如果检测随机时间段后，检测到冲突，则停止发送，并发 出一个阻塞信号，通知其他已发生节点冲突。5) 各节点收到阻塞信号后，等待一段随机时间，重新开始侦听与竞争信道 。发送前进行载波监听发送后进行总线冲突检测 网上的每个节点都在网上的每个节点都在监听总线，如果有信息监听总线，如果有信息传输，则接收信息，得传输，则接收信息，得到

10、到MACMAC帧，再分析和判帧，再分析和判断帧中的接收地址；如断帧中的接收地址；如果接收地址为本节点地果接收地址为本节点地址，则接收该帧；否则，址，则接收该帧；否则，简单丢弃该帧。简单丢弃该帧。 由于该方法具有由于该方法具有广播的特点，因此，广播的特点，因此，可以被多个节点接可以被多个节点接收。所以我们可以收。所以我们可以认为局域网通信是认为局域网通信是属于一种广播式通属于一种广播式通信方式。信方式。CSMA/CDCSMA/CD的接收工作过程的接收工作过程局域网组网方式分析局域网组网方式分析-29-一系碰撞域1、逻辑上仍是一个总线网、逻辑上仍是一个总线网2、是一个多接口的转发器、是一个多接口的

11、转发器3、集线器工作在物理层，、集线器工作在物理层，不进行碰撞检测不进行碰撞检测4、集线器可以堆叠、集线器可以堆叠使用集线器组建共享信道的局域网-30-某大学有三个系，各自有一个局域网三个独立的碰撞域一系二系三系碰撞域碰撞域碰撞域用多个集线器可连成更大的局域网-31-用集线器组成更大的局域网都在一个碰撞域中一系三系二系主干集线器一个更大的碰撞域碰撞域-32-优点 使原来属于不同碰撞域的局域网上的计算机能够进行跨碰撞域的通信。 扩大了局域网覆盖的地理范围。缺点 碰撞域增大了，但总的吞吐量并未提高。 如果不同的碰撞域使用不同的数据率，那么就不能用集线器将它们互连起来。 用集线器扩展局域网 -33-

12、站表接口管理 软件网桥协议 实体缓存接口 1接口 2网段 B网段 A111222站地址 接口网桥网桥接口 1接口 212网桥组建局域网-34-过滤通信量。 扩大了物理范围。提高了可靠性。可互连不同物理层、不同 MAC 子层和不同速率（如10 Mb/s 和 100 Mb/s 以太网）的局域网。 使用网桥带来的好处 -35-B2B1碰撞域碰撞域碰撞域ABCDEF网桥使各网段成为隔离开的碰撞域 -36-一系三系二系10BASE-T至因特网100 Mb/s100 Mb/s100 Mb/s万维网服务器电子邮件 服务器以太网交换机路由器用以太网交换机扩展局域网 -37-共享式以太网源主机1目的主机2源主机

13、2目的主机1交换式以太网源主机1目的主机1源主机2目的主机2交换机与集线器的区别交换机与集线器的区别-38- 以太网交换机的每个接口都直接与主机或另一个集线器相连(而网桥的接口往往是连接到以太网的一个网段上)，并且一般都工作在全双工方式。 交换机能同时连通许多对的接口，使每一对相互通信的主机都能像独占通信媒体那样，进行无碰撞地传输数据。 交换机和网桥一样是一种透明的即插即用的设备,通过自学习算法构造帧的转发表 。 以太网交换机由于使用了专用的交换结构芯片，其交换速率就较高。 以太网交换机的特点虚拟局域网虚拟局域网传统局域网的缺陷传统局域网的缺陷-40-1.1.广播风暴广播风暴 传统局域网的缺陷

14、传统局域网的缺陷2.小区宽带用户隔离 在LAN接入方式中，应该考虑用户之间的隔离问题。由于在局域网环境中，接入到局域网的用户都处于同一个广播域之中，也就是一个用户在通过局域网进行通信时，发出的广播信息同样能够被其他用户监听到。在一般的局域网网络环境下，当接入到同一LAN的不同用户处于互相信任的关系时，这种情况并不会产生严重的安全问题。但是，接入到同一LAN的各个用户之间都互不相干，即他们之间不存在互相信任的基础。因此，接入到LAN中的用户一般都不希望自己的网络的通信信息被其他的用户所获得。这时，就要求在实现LAN的接入中，充分考虑各个接入用户的隔离问题。-41-路由器隔离广播域路由器隔离广播域

15、-42-VLAN隔离广播域隔离广播域-43-为了降低网络建设成本和复杂度，使用VLAN（Virtual Local Area Network，VLAN）技术进行二层广播域的隔离。VLAN称为虚拟局域网。VLAN技术通过将局域网络划分为不同的广播域从而实现安全和隔离广播的目的，缩小了网络中的广播信息的覆盖范围，从而提高了网络的性能。VLAN的概念的概念-44-VLAN是将一个物理上互联的局域网交换网络划分为逻辑上相互隔离的虚拟局域网络。一个VLAN在逻辑上等价于一个广播域。VLANVLAN的优点的优点（1）能控制网络的广播风暴（2）能确保网络的安全性（3）简化网络管理（4）虚拟工作组-45-VL

16、AN的划分方法的划分方法1 1按交换机端口号的按交换机端口号的VLANVLAN按交换机端口号来划分的VLAN是划分虚拟局域网最简单也是最有效的方法。-46-VLAN的划分方法的划分方法2 2按按 MAC MAC 地址的地址的 VLAN VLAN-47-VLAN的划分方法的划分方法3 3按第按第3 3层协议划分的层协议划分的VLANVLAN-48-VLAN的划分方法的划分方法4 4IPIP组播划分组播划分VLANVLANIP组播代表着一种与众不同的VLAN定义方法。但在此种分组方法中，VLAN作为广播域的基本概念仍然适用。各站点可以自由地动态决定参加到哪一个或哪一些IP组播组中。一个IP组播组实

17、际上是用一个D类地址表示的。当向一个组播组发送一个IP报文时。此报文将被传送到此组中的各个站点处。从这个意义上讲，我们可以将一个IP组播组看成是一个VLAN。但此 VLAN中的各个成员都只具有临时性的特点，由IP组播定义VLAN的动态特性可以达到很高的灵活性。并且借助于路由器，此种VLAN可以是很容易地扩展到整个WAN上。-49-支持支持VLAN后的帧类型后的帧类型1.UNTAG1.UNTAG帧帧-50-2.TAG2.TAG帧帧VLAN的帧结构-51-图1-10 802.1Q帧格式没有携带Tag的帧携带Tag的帧0 x8100PRICFIVLAN ID（12b）2 bytes2 bytesDM

18、ACDataSMACTypeFCS6 bytes6 bytes2 bytes46-1500 bytes4 bytesDMACDataSMACTypeFCS6 bytes6 bytes2 bytes46-1500 bytes4 bytesTagTPIDTCI4 bytes交换机端口类型交换机端口类型1.Access端口2.Trunk端口3.Hybrid端口-52-VLAN的处理：的处理：接入链路-53-VLAN分配表分配表1234接入链路VLAN的处理：的处理：主干链路-54-主干链路VLAN分配表分配表端口的PVIDPVID1PVID2PVID2PVID3PVID3PVID1lPVID表示端口

19、在缺省情况下所属的VLAN。l缺省情况下，交换机每个端口的PVID是1。SWASWB主机A主机C主机B主机DVLAN2VLAN2VLAN3VLAN3端口类型 Access主机A主机C主机BUntaggedUntaggedPVID10PVID10PVID2Frame10lAccess端口在收到数据后会添加VLAN Tag，VLAN ID和端口的PVID相同。lAccess端口在转发数据前会移除VLAN Tag。SWAG0/0/1G0/0/2G0/0/3端口类型Trunkl当Trunk端口收到帧时，如果该帧不包含Tag，将打上端口的PVID；如果该帧包含Tag，则不改变。l当Trunk端口发送帧时

20、，该帧的VLAN ID在Trunk的允许发送列表中：若与端口的PVID相同时，则剥离Tag发送；若与端口的PVID不同时，则直接发送。主机A主机C主机B主机DUntaggedUntaggedFrame20UntaggedSWASWBUntaggedUntaggedPVID1PVID20PVID1PVID20PVID1PVID1Page 58端口类型-HybridlHybrid端口既可以连接主机，又可以连接交换机。lHybrid端口可以以Tagged 或Untagged方式加入VLAN 。G0/0/1主机A主机B服务器UntaggedFrameG0/0/1Frame32UntaggedUntag

21、gedSWASWBG0/0/2G0/0/2G0/0/3UntaggedVLAN的配置的配置 现行主要设备生产厂家生产的交换机，都支持和采用基于端口划分VLAN的方法，在交换机中对VLAN进行划分的具体步骤如下：（1）创建对应的VLAN；（2）为VLAN添加对应的成员端口。（3）配置端口类型-59-通信工程学院 数据通信课程团队-60-VLAN的配置的配置命令命令S2126G # show vlanS2126G # show runS2126G # show interfaces vlan1S2126G # show interfaces fa0/1S2126G # ping IP addres

22、sVLAN的配置的配置命令命令-61-创建创建VLAN100Switch # configure terminalSwitch(config) # vlan 100把把fastethernet 0/10作为作为access口加入了口加入了VLAN100 Switch(config) # interface fastethernet0/10Switch(config-if) # switchport access vlan 100例1：在交换机上划分vlan 10 ,vlan 20,把端口fa0/1至fa0/5加入vlan 10 ,把端口fa0/6至fa0/10加入vlan 20 。查看配置情况

23、。-62-操作步骤-63-SwitchenSwitch#show vlanVLAN Name Status Ports- - - -1 default active Fa0/1, Fa0/2, Fa0/3, Fa0/4Fa0/5, Fa0/6, Fa0/7, Fa0/8Fa0/9, Fa0/10, Fa0/11, Fa0/12Fa0/13, Fa0/14, Fa0/15, Fa0/16Fa0/17, Fa0/18, Fa0/19, Fa0/20Fa0/21, Fa0/22, Fa0/23, Fa0/241002 fddi-default act/unsup 1003 token-ring-de

24、fault act/unsup 1004 fddinet-default act/unsup 1005 trnet-default act/unsup -64-操作步骤Switch(config)#vlan 10Switch(config-vlan)#exitSwitch(config)#vlan 20Switch(config-vlan)#exitSwitch(config)#inte fa0/1Switch(config-if)#switchport access vlan 10Switch(config-if)#exitSwitch#show vlanVLAN Name Status P

25、orts- - - -1 default active Fa0/2, Fa0/3, Fa0/4, Fa0/5Fa0/6, Fa0/7, Fa0/8, Fa0/9Fa0/10, Fa0/11, Fa0/12, Fa0/13Fa0/14, Fa0/15, Fa0/16, Fa0/17Fa0/18, Fa0/19, Fa0/20, Fa0/21Fa0/22, Fa0/23, Fa0/2410 VLAN0010 active Fa0/120 VLAN0020 active 1002 fddi-default act/unsup 1003 token-ring-default act/unsup 100

26、4 fddinet-default act/unsup 1005 trnet-default act/unsup -65-操作步骤（端口批量增加到vlan ）Switch(config)#inte rang fa0/1-6Switch(config-if-range)#switchport access vlan 10Switch(config-if-range)#exitSwitch(config)#exitSwitch#Switch#show vlan组建虚拟局域网-66-第一步：搭建网络环境第一步：搭建网络环境第二步：配置交换机第二步：配置交换机第三步：设置第三步：设置IP地址和子网掩码

27、地址和子网掩码 (同一交换网络，无网关配置。）同一交换网络，无网关配置。）第四步：测试网络状态第四步：测试网络状态 ping、ipconfig、netstat第五步：网络应用第五步：网络应用 查看其他查看其他pc、共享文件、建立网络映射、共享文件、建立网络映射67工作过程1-搭建网络环境68工作过程2-配置交换机69工作过程3-配置PC机-70-工作过程3-配置PC机第一步：配置第一步：配置VLAN 10内各内各PC机机IP地址：地址：PC1：192.168.10.1 255.255.255.0 PC2: 192.168.10.2 255.255.255.0第二步：配置第二步：配置VLAN 2

28、0内各内各PC机机IP地址：地址：PC1：192.168.20.1 255.255.255.0 PC2: 192.168.20.2 255.255.255.071工作过程4-PC机上进行相互测试第一步：在第一步：在PC1 PING 本本VLAN 内内PC机：机：PC1：PING 192.168.10.2 第二步：在第二步：在PC1 PING VLAN 20 内内PC机：机：PC1：192.168.20.1 255.255.255.0 PC2: 192.168.20.2 255.255.255.01.3 VLAN的配置的配置-72-1.3 VLAN的配置的配置交换机A 的配置：ZXR10_A(c

29、onfig)#vlan 10ZXR10_A(config-vlan)#switchport pvid fei_3/1-2ZXR10_A(config-vlan)#exitZXR10_A(config)#vlan 20ZXR10_A(config-vlan)#switchport pvid fei_3/4-5ZXR10_A(config-vlan)#exitZXR10_A(config)#interface gei_7/1ZXR10_A(config-if)#switchport mode trunkZXR10_A(config-if)#switchport trunk vlan 10ZXR10

30、_A(config-if)#switchport trunk vlan 20-73-1.3 VLAN的配置的配置交换机B 的配置：ZXR10_B(config)#vlan 10ZXR10_B(config-vlan)#switchport pvid fei_3/1-2ZXR10_A(config-vlan)#exitZXR10_B(config)#vlan 20ZXR10_B(config-vlan)#switchport pvid fei_3/4-5ZXR10_A(config-vlan)#exitZXR10_B(config)#interface gei_7/1ZXR10_B(config

31、-if)#switchport mode trunkZXR10_B(config-if)#switchport trunk vlan 10ZXR10_B(config-if)#switchport trunk vlan 20-74-查看VLAN信息-75-上机实验：上机实验：优化网络优化网络任务一：组建任务一：组建SOHO网络网络【任务描述】【任务描述】李先生希望能组建SOHO网络，把三台计算机连接起来，共享SOHO网络中资源，共享接入Internet。【知识准备】【知识准备】SOHO网络，认识交换机【网络拓扑】【网络拓扑】【任务目标】【任务目标】:组建SOHO网络，共享SOHO网络中资源。【

32、设备清单】【设备清单】:交换机交换机（1台）、 计算机（=2台）、 双绞线（若干根）。【工作过程】【工作过程】 78工作过程第一步：搭建网络环境第一步：搭建网络环境第二步：设置第二步：设置IP地址和子网掩码地址和子网掩码 (同一交换网络，无网关配置。）同一交换网络，无网关配置。）第三步：测试网络状态第三步：测试网络状态 ping、ipconfig、netstat第四步：网络应用第四步：网络应用 查看其他查看其他pc、共享文件、建立网络映射、共享文件、建立网络映射任务任务二二：办公网中设备限速办公网中设备限速【任务描述】【任务描述】李先生把办公室中三台计算机连接起来，组成办公网络，共享接入Int

33、ernet。为防止有人下载电影占用带宽，希望把网络接入带宽限制为10M.。【知识准备】【知识准备】配置交换机设备【网络拓扑】【网络拓扑】【任务目标】【任务目标】:组建办公网，配置交换机设备，限速，优化网络。【设备清单】【设备清单】:交换机交换机（1台）、 计算机（=2台）、 双绞线（若干根）。【工作过程】【工作过程】 80工作过程第一步：搭建网络环境第一步：搭建网络环境第二步：设置第二步：设置IP地址和子网掩码地址和子网掩码 (同一交换网络，无网关配置。）同一交换网络，无网关配置。）第三步：测试网络状态第三步：测试网络状态 ping、ipconfig、netstat 第四步：配置交换机第四步：

34、配置交换机 show int fa0/1 conf int fa0/1 speed 10 no shut show int fa0/1 任务三：隔离办公网络广播风暴【任务描述】【任务描述】王先生所在公司为成立客户服务部，组建办公网，搭建网络内部服务器，共享办公网信息资源。公司楼上是公司的销售部，由于楼上销售部机位不够，因此销售部中有部分员工的计算机，不得不连接在客户服务部办公网交换机端口上。由于二个部门共享一台交换机办公，为避免办公网中二个部门之间的工作干扰，以及保护客户服务部客户信息资源安全的需要，需要把两个部门计算机分隔开，形成两个互不连通、互相不干扰的安全网络。【知识准备】【知识准备】【

35、网络拓扑】【网络拓扑】【任务目标】：【任务目标】：使用交换机组建办公网。【设备清单】：【设备清单】：交换机（1台）、 计算机（=2台）、双绞线（若干根）。【工作过程】【工作过程】-82-任务四：实现办公楼中成员组之间通信 跨交换机同一vlan通信【任务描述】【任务描述】王先生所在公司的销售部人员众多，销售部的人员办公场地分别有楼上和楼下二个办公区，其中楼上为销售部独立的办公区，楼下是销售部和客户服务部在一起的混合办公区。为避免楼下混合办公区中客户服务部和销售部二个部门计算机之间互相干扰，在交换机上配置，实现了混合办公区两个部门PC机隔离。但同时需要实现位于楼上和楼下整个销售部门所有计算机互相连通。【网络拓扑】【网络拓扑】【任务目标】：【任务目标】：使用交换机组建办公网。【设备清单】：【设备清单】：交换机（1台）、 计算机（=2台）、双绞线（若干根）。【工作过程】【工作过程】-83-EnConfiInt fa0/24Switchport