交换机与路由器配置项目式教程（第4版）教案全套 殷玉明 任务1-9 认识计算机网络- 静态路由实现网络互联

《交换机与路由器配置项目式教程（第4版）》教学单元设计单元名称：【任务一】认识计算机网络授课教师：授课班级：学时数：5授课时间：第周教学地点：单元简介介绍了教材中涉及的网络基础知识，网络的层次结构、协议、数据的封装格式、IP地址和数据通信的概念。教学目标1．理解计算机网络的层次化结构，能够描述每个层次的功能和作用。2．掌握数据传输过程中可能遇到的问题和解决方法。3．理解协议头的结构和各字段的含义，以及不同协议之间的关系和适用场景。重点难点分析重点：掌握数据传输过程中可能遇到的问题和解决方法难点：理解协议头的结构和各字段的含义教学过程设计1、任务背景计算机网络是相当复杂的系统，对网络的体系结构进行分层，可以将复杂的系统分成若干个局部问题来研究和处理。所谓网络体系结构，是指网络的层次结构和各层协议的结合。2、开课宣讲（时间：25分钟）（1）课程教学团队介绍（2）主要学习内容（3）考核方式介绍（4）学习要求3、任务引入（时间：2分钟）本项目教学目标4、教学内容分析与设计本任务旨在让学生从层次化角度完成对计算机网络的认识，解释数据在计算机网络中的传输过程，要求学生课前线上完成对理论知识的自学，线下通过实训强化理论学习。教学组织（时间：170分钟）：（1）在线自学（80分钟）视频观看：《计算机网络微课堂》（/video/BV1c4411d7jb/?spm_id_from=333.337.search-card.all.click&vd_source=158e5c598977e77131a7a2161ffb06c4）PPT学习在线讨论1：计算机网络中，不同层次的功能和作用是如何协同工作的？在线讨论2：在数据通信中，数据被分组、封装、传输和解封装的过程中可能会遇到哪些问题？自学自测：21题（2）线下课堂（90分钟）知识点精讲（针对课前线上自测题错误点进行）实训任务1从层次化角度认识计算机网络实训任务2分析数据在网络中的传输过程实训任务3分析不同协议封装格式实训任务4认识IP地址实训任务5区分数据通信的几个概念5、单元小结（时间：3分钟）任务一知识点6、课后作业请结合本任务所学知识，完成课后习题。教学准备与教学资源1.知识点教学视频1个2.在线讨论题2个3.知识点自测题4.教学ppt单元考核在线讨论情况评价学生参与积极度通过学习平台中每个知识点的随堂测验评价学生知识点掌握情况教学体会备注单元名称：【任务二】认识交换机授课教师：授课班级：学时数：5授课时间：第周教学地点：单元简介介绍了交换机的数据交换过程和Cisco交换机的基本配置命令、端口安全性、端口聚合。教学目标1.了解以太网交换机的基本概念、功能和特点。2.分析交换机的数据交换过程，包括学习、转发和过滤。3.认识Cisco交换机的品牌和特点，理解其在网络中的应用场景。4.掌握配置Cisco交换机的方法和命令，包括登录、基本配置和端口设置。重点难点分析重点：分析交换机的数据交换过程难点：掌握配置Cisco交换机的方法和命令教学过程设计1、任务背景本任务介绍什么是以太网交换机，介绍交换机的工作原理以及Cisco交换机的组成，着重介绍交换机的本地配置方法、配置模式、常规参数配置、端口聚合和交换机端口安全性。2、任务引入（时间：2分钟）本项目教学目标3、教学内容分析与设计本任务旨在让学生完成了解交换机的工作原理，着重认识交换机的本地配置方法、配置模式、常规参数配置、端口聚合和交换机端口安全性，要求学生课前线上完成对理论知识的自学，线下通过实训强化理论学习。教学组织（时间：195分钟）：（1）在线自学（90分钟）视频观看：《交换机本地配置视频》、《交换机端口安全性配置视频》PPT学习在线讨论1：以太网交换机与集线器相比，有何优势和差异？在线讨论2：在配置交换机端口安全性时，常见的安全措施包括哪些？自学自测：23题（2）线下课堂（105分钟）知识点精讲（针对课前线上自测题错误点进行）实训任务1认识以太网交换机实训任务2分析交换机的数据交换过程实训任务3认识Cisco交换机实训任务4了解Cisco交换机的配置方法和命令实训任务5配置交换机端口安全性实训任务6配置二层交换机端口聚合实训任务7配置交换机端口镜像实训任务8本地配置交换机实训4、单元小结（时间：3分钟）任务二知识点5、课后作业请结合本任务所学知识，完成课后习题。教学准备与教学资源1.知识点教学视频2个2.实训任务在线讨论题2个3.知识点自测题4.教学ppt单元考核在线讨论情况评价学生参与积极度通过学习平台中每个知识点的随堂测验评价学生知识点掌握情况教学体会备注单元名称：【任务三】企业网络划分虚拟局域网授课教师：授课班级：学时数：5授课时间：第周教学地点：单元简介介绍了基于端口的VLAN划分和VTP协议在企业网中的应用。教学目标1.理解虚拟局域网（VLAN）的概念、原理和作用。2.掌握配置VLAN的命令和方法。3.能够在企业网络中进行VLAN的划分和配置。4.进行单个交换机上的VLAN配置实训重点难点分析重点：理解虚拟局域网（VLAN）的概念难点：能够在企业网络中进行VLAN的划分和配置教学过程设计1、任务背景本任务通过完成企业网的VLAN划分和IP地址规划来理解VLAN的应用、概念、划分方式、创建、命名、删除，以及VLAN成员的添加和删除，着重介绍VTP协议的使用、VLAN的封装和修剪。2、任务引入（时间：2分钟）本项目教学目标3、教学内容分析与设计本任务旨在让学生理解虚拟局域网（VLAN）的概念、原理和作用，掌握配置VLAN的命令和方法，要求学生课前线上完成对理论知识的自学，线下通过实训强化理论学习。教学组织（时间：195分钟）：（1）在线自学（90分钟）视频观看：《交换机基于端口的VLAN划分视频》、《跨交换机的VLAN创建视频》PPT学习在线讨论1：虚拟局域网（VLAN）在企业网络中的划分和应用有哪些优势和实际意义？在线讨论2：在配置VLAN时，如何避免可能出现的常见问题和故障？自学自测：22题（2）线下课堂（105分钟）知识点精讲（针对课前线上自测题错误点进行）实训任务1了解虚拟局域网实训任务2了解配置VLAN的命令实训任务3在企业网中划分VLAN实训任务4虚拟终端远程配置交换机实训实训任务5单交换机VLAN配置实训实训任务6基于VTP协议的跨交换机VLAN配置实训4、单元小结（时间：3分钟）任务三知识点5、课后作业请结合本任务所学知识，完成课后习题。教学准备与教学资源1.知识点教学视频2个2.在线讨论题2个实训任务知识点自测题4.教学ppt单元考核在线讨论情况评价学生参与积极度通过学习平台中每个知识点的随堂测验评价学生知识点掌握情况教学体会备注单元名称：【任务四】解决交换机组网过程中的环路问题授课教师：授课班级：学时数：5授课时间：第周教学地点：单元简介介绍了生成树协议在负载均衡及加速收敛方面的应用。教学目标1.理解生成树协议的基本原理、作用和实现方式。2.能够配置多实例生成树协议来解决交换机组网过程中可能出现的环路问题。3.进行生成树协议配置实训，包括配置生成树协议的基本参数和优先级，以及对端口进行角色划分和优先级设置。重点难点分析重点：理解生成树协议的基本原理难点：能够配置多实例生成树协议来解决交换机组网过程中可能出现的环路问题教学过程设计1、任务背景本任务通过生成树协议解决网络环路问题，重点介绍了支持多生成树实例的PVST协议在解决环路和负载均衡方面的应用，以及加速生成树收敛的方法。2、任务引入（时间：2分钟）本项目教学目标3、教学内容分析与设计本任务旨在让学生理解生成树协议的基本原理、作用和实现方式，进行生成树协议之改变根桥实训，通过更改交换机的优先级来调整生成树的根桥，并观察生成树的重新计算和拓扑改变。教学组织（时间：195分钟）：（1）在线自学（90分钟）视频观看：《生成树协议之负载均衡视频》、《解决网络中环路之生成树改变根桥视频》、《解决网络中环路之生成树改变阻塞端口视频》、《解决网络环路之生成树选举视频》PPT学习在线讨论1：生成树协议是如何保证交换机组网过程中不存在环路的？在线讨论2：在配置多实例生成树协议时，应该如何选择合适的实例ID？自学自测：17题（2）线下课堂（105分钟）知识点精讲（针对课前线上自测题错误点进行）实训任务1了解生成树协议实训任务2配置多实例生成树协议解决环路问题实训任务3生成树协议配置实训实训任务4生成树协议之改变根桥实训实训任务5生成树协议之改变阻塞端口实训实训任务6生成树协议之负载均衡实训4、单元小结（时间：3分钟）任务四知识点5、课后作业请结合本任务所学知识，完成课后习题。教学准备与教学资源1.知识点教学视频4个2.在线讨论题2个3.知识点自测题4.实训任务教学ppt单元考核在线讨论情况评价学生参与积极度通过学习平台中每个知识点的随堂测验评价学生知识点掌握情况教学体会备注单元名称：【任务五】解决交换机常见问题授课教师：授课班级：学时数：5授课时间：第周教学地点：单元简介介绍了Cisco交换机的操作系统恢复、升级和密码恢复的方法。教学目标1.了解交换机文件的备份、恢复和升级方法。2.能够使用TFTP协议进行备份和升级交换机的操作系统，掌握TFTP服务器的配置和使用方法。3.能够使用XMODEM协议从串口恢复交换机的操作系统。4.了解XMODEM协议的基本原理和使用步骤。重点难点分析重点：了解XMODEM协议的基本原理和使用步骤难点：掌握TFTP服务器的配置和使用方法教学过程设计1、任务背景互联网操作系统(IOS)是Cisco交换机的核心，就和计算机的操作系统一样，一旦被破坏，交换机就不能工作。而且，IOS需要根据不同的应用进行升级。因此，网络管理员就要为IOS做好备份，一旦设备的IOS被破坏或升级不成功，还能够进行恢复。另外，从用户模式进入特权模式通常需要特权密码，由于企业的交换机不是经常需要修改配置的设备，所以很容易造成特权密码的丢失。这个任务主要解决交换机的IOS和配置文件的备份、升级和特权密码的恢复等问题。2、任务引入（时间：2分钟）本项目教学目标3、教学内容分析与设计本任务旨在让学生了解交换机文件的备份、恢复和升级方法，能够使用XMODEM协议从串口恢复交换机的操作系统，要求学生课前线上完成对理论知识的自学，线下通过实训强化理论学习。教学组织（时间：195分钟）：（1）在线自学（90分钟）视频观看：《解决交换机常见问题视频》PPT学习在线讨论1：交换机文件的备份、恢复和升级在网络管理中的重要性是什么？在线讨论2：在进行交换机密码恢复或路由器密码恢复时，可能会面临一些挑战和限制。请列举可能遇到的问题。（2）线下课堂（105分钟）知识点精讲（针对课前线上自测题错误点进行）实训任务1了解交换机文件的备份、恢复和升级方法.实训任务2用TFTP协议备份和升级交换机操作系统实训任务3用XMODEM恢复交换机操作系统实训任务4了解交换机密码恢复思路实训任务5恢复交换机密码实训任务6了解路由器密码恢复思路实训任务7恢复路由器密码4、单元小结（时间：3分钟）任务五知识点5、课后作业请结合本任务所学知识，完成课后习题。教学准备与教学资源1.知识点教学视频1个2.在线讨论题2个3.知识点自测题4.教学ppt单元考核在线讨论情况评价学生参与积极度通过学习平台中每个知识点的随堂测验评价学生知识点掌握情况教学体会备注单元名称：【任务6】认识路由器授课教师：授课班级：学时数：5授课时间：第周教学地点：单元简介本单元将介绍路由器的基本原理和功能，包括路由器如何根据目的地址来选择最佳路径，并将数据包从一个网络转发到另一个网络。学习者将学习到路由选择协议和路由转发协议的区别，以及Cisco路由器的基本配置方法和配置命令。此外，学习者还将学习如何使用直连路由实现两个局域网的互联。教学目标1.熟悉路由器的工作原理；2.掌握路由选择协议与路由转发协议的区别；3.了解路由器选择原则；4.具备基本的Cisco路由器配置方法和配置命令的能力；5.能够配置直连路由器实现两个局域网的互联，并进行本地路由器的配置。重点难点分析重点：熟悉路由器的工作原理。难点：能够配置直连路由器实现两个局域网的互联，并进行本地路由器的配置。教学过程设计1、任务背景路由器是一种多端口设备。各种端口是用来连接各种各样网络的。根据每个端口连接网络的不同，需要用不同的协议来驱动不同端口。如以太网口需要以太网协议驱动，以太网口的以太网协议是默认的。广域网口需要相应的广域网协议驱动，由于广域网协议众多，需要配置相应的协议，默认为HDLC协议。2、任务引入（时间：2分钟）本项目教学目标3、教学内容分析与设计讲解路由器的工作原理：讲解数据包的转发和路由选择的过程，图示和动画可以帮助学生更好地理解。区分路由选择协议与路由转发协议：通过比较和对比，解释两者的区别和作用。路由器选择原则：介绍常见的路由选择原则，如最短路径优先、负载均衡等，并讲解其实际应用场景。Cisco路由器的基本配置方法和配置命令：介绍Cisco路由器的基本配置方法和常用的配置命令，通过实例演示和实践操作，让学生熟悉配置过程。配置直连路由器实现两个局域网的互联：通过实际案例，引导学生进行直连路由器的配置，实现两个局域网的互联。教学组织（时间：195分钟）：（1）在线自学（90分钟）视频观看：《路由器拆解和工作原理详解》PPT学习在线讨论1：路由器是如何工作的？请解释一下其基本原理和功能。在线讨论2：路由选择协议和路由转发协议有什么区别？请举例说明。自学自测：15题（2）线下课堂（105分钟）知识点精讲（针对课前线上自测题错误点进行）6.1了解路由器的工作原理6.2区分路由选择协议与路由转发协议6.3了解路由器选择原则6.4了解Cisco路由器基本配置方法和配置命令6.5直连路由实现两个局域网互联6.6配置本地路由器4、单元小结（时间：3分钟）任务六知识点5、课后作业请结合本任务所学知识，完成课后习题。教学准备与教学资源1.知识点教学视频1个（/video/BV1d3411C7tY）2.在线讨论题2个3.知识点自测题4.教学ppt单元考核在线讨论情况评价学生参与积极度通过学习平台中每个知识点的随堂测验评价学生知识点掌握情况教学体会备注单元名称：【任务7】解决VLAN之间的通信问题授课教师：授课班级：学时数：5授课时间：第周教学地点：单元简介本任务将介绍如何使用路由器和三层交换机解决VLAN之间的通信问题。学习者将学习到使用路由器解决VLAN之间通信问题的方法和步骤，以及三层交换机如何解决VLAN之间通信问题的工作原理。此外，学习者还将进行单臂路由和三层交换机配置实训，以加深对VLAN通信问题解决方案的理解。教学目标1.解决VLAN之间的通信问题；2.熟悉使用路由器解决VLAN之间的通信问题；3.掌握使用三层交换机解决VLAN之间的通信问题；4.具备进行单臂路由实训和三层交换机配置实训的能力。重点难点分析重点：掌握使用三层交换机解决VLAN之间的通信问题。难点：具备进行单臂路由实训和三层交换机配置实训的能力。教学过程设计1、任务背景交换机在数据链路层上根据MAC地址表转发数据，从一个端口接收到数据帧后，交换机会查看帧头中的目的MAC地址，然后通过查找MAC地址表来转发数据。如果MAC地址表中没有对应的端口，就以广播的方式，发送给除接收端口以外的所有端口。2、任务引入（时间：2分钟）本项目教学目标3、教学内容分析与设计使用路由器解决VLAN之间的通信问题：讲解如何配置路由器以实现VLAN之间的通信，包括创建子接口、配置IP地址和VLAN间路由等。使用三层交换机解决VLAN之间的通信问题：介绍三层交换机的基本原理和功能，讲解如何配置三层交换机以实现VLAN之间的通信。单臂路由实训：通过实际案例，引导学生进行单臂路由的配置实践，让他们亲自体验VLAN之间的通信解决方案。三层交换机配置实训：通过实际案例，引导学生进行三层交换机的配置实践，让他们掌握使用三层交换机解决VLAN之间的通信问题的方法。教学组织（时间：195分钟）：（1）在线自学（90分钟）视频观看：《单臂路由实现VLAN之间的通信视频》、《三层交换机实现VLAN之间的通信视频》PPT学习在线讨论1：如何使用路由器解决VLAN之间的通信问题？请描述解决方法和步骤。在线讨论2：三层交换机是如何解决VLAN之间的通信问题的？请解释其工作原理。自学自测：15题（2）线下课堂（105分钟）知识点精讲（针对课前线上自测题错误点进行）7.1使用路由器解决VLAN之间的通信问题7.2使用三层交换机解决VLAN之间的通信问题7.3单臂路由实训7.4三层交换机配置实训4、单元小结（时间：3分钟）任务七知识点5、课后作业请结合本任务所学知识，完成课后习题。教学准备与教学资源1.知识点教学视频2个2.在线讨论题2个3.知识点自测题4.教学ppt单元考核在线讨论情况评价学生参与积极度通过学习平台中每个知识点的随堂测验评价学生知识点掌握情况教学体会备注单元名称：【任务8】认识IPv6授课教师：授课班级：学时数：5授课时间：第周教学地点：单元简介本任务将介绍IPv6的基本概念和术语，包括IPv6数据包的封装过程和相关字段，地址前缀的概念和IPv6地址的表示方法。此外，学习者还将学习IPv6相邻节点搜索协议和地址自动配置的知识。教学目标1.熟悉封装IPv6数据包的过程；2.掌握IPv6网络基本术语；3.了解IPv6地址的概念；4.认识IPv6相邻节点搜索协议5.了解IPv6地址自动配置的方法。重点难点分析重点：掌握IPv6网络基本术语。难点：了解IPv6地址自动配置的方法。教学过程设计1、任务背景IPv6在1998年12月由互联网工程工作小组以互联网标准规范（RFC2460）的方式正式公布。与IPv4相比，IPv6的显著特征是具有更大的地址空间。IP地址大小从IPv4中的32位增加到IPv6中的128位，从而可以支持更多层的寻址分层结构。IPv6还在许多方面改进了Internet功能，更改了IP数据包头选项的编码方式，从而提高了转发效率。而且，对IPv6选项长度的限制也不那么严格。这种更改为以后引入新选项提供了更大的灵活性。2、任务引入（时间：2分钟）本项目教学目标3、教学内容分析与设计封装IPv6数据包：讲解IPv6数据包的封装过程，包括IPv6首部和扩展首部的结构和功能。认识IPv6网络基本术语：介绍IPv6网络中常用的术语，如地址前缀、链路本地地址、全局地址等，帮助学生理解IPv6网络的特点。认识IPv6地址：讲解IPv6地址的表示方法和结构，包括IPv6地址类型、地址格式和地址分配等。认识IPv6相邻节点搜索协议：介绍IPv6网络中的相邻节点搜索协议，包括邻居发现协议和无状态地址自动配置协议。IPv6地址自动配置：讲解IPv6地址自动配置的方法，包括无状态地址自动配置和DHCPv6自动配置。教学组织（时间：195分钟）：（1）在线自学（90分钟）视频观看：《静态路由实现网络互联视频》PPT学习在线讨论1：IPv6数据包是如何封装的？请解释封装过程和相关字段。在线讨论2：在IPv6网络中，什么是地址前缀？它与IPv4中的子网掩码有何区别？自学自测：15题（2）线下课堂（105分钟）知识点精讲（针对课前线上自测题错误点进行）8.1封装IPv6数据包8.2认识IPv6网络基本术语8.3认识IPv6地址8.4认识IPv6相邻节点搜索协议8.5IPv6地址自动配置4、单元小结（时间：3分钟）任务八知识点5、课后作业请结合本任务所学知识，完成课后习题。教学准备与教学资源1.知识点教学视频1个2.在线讨论题2个3.知识点自测题4.教学ppt单元考核在线讨论情况评价学生参与积极度通过学习平台中每个知识点的随堂测验评价学生知识点掌握情况教学体会备注单元名称：【任务9】静态路由实现网络互联授课教师：授课班级：学时数：5授课时间：第周教学地点：单元简介本任务主要完成使用各种路由协议（RIP、IGRP、OSPF、EIGRP）实现小、中、大不同规模的网络互联，实现不同自治系统(AS)之间的网路互联。重点介绍了广泛应用于小型网络的RIP协议和可应用于各种网络的OSPF协议；简单介绍了Cisco公司的专有路由协议IGRP和EIGRP。教学目标1.熟悉静态路由的概念；2.掌握实现两个局域网互联的方法；3.能够实现多分支机构局域网互联，实现分布层与核心层交换机之间的互联，以及实现企业局域网接入互联网的方法；4.具备静态路由配置实训和IPv6静态路由实训的能力。重点难点分析重点：能够实现多分支机构局域网互联难点：具备静态路由配置实训和IPv6静态路由实