计算机网络技术项目化教程 全套课件 项目1-10 认识计算机网络 -常见网络故障排除

项目1认识计算机网络

项目1认识计算机网络

项目导入知识准备1.1计算机网络定义与发展1.2计算机网络的组成1.3计算机网络的分类1.4计算机网络的功能1.5计算机网络的性能指标项目实施任务1.1

认识了解网络实训室及相关设备任务1.2

认识了解校园网项目1认识计算机网络

【知识目标】1.了解用户使用网络的情形2.理解计算机网络核心定义与本质3.了解计算机网络的历史、功能和分类4.了解计算机网络的基本组成与关键组件5.熟悉计算机网络的性能指标【技能目标】1.具备识别常见网络设备与传输介质的能力2.学会观察与描述身边的网络场景3.掌握基础网络连接状态的检查方法【素质目标】1.培养对计算机网络的兴趣与探索意识2.建立初步的网络逻辑思维的能力3.树立基础的网络安全与规范使用意识项目导入课程思政：习近平总书记指出，互联网核心技术是我们最大的“命门”，核心技术受制于人是我们最大的隐患。互联网核心技术是支撑网络强国建设和推动高质量发展的战略性、基础性和前瞻性技术。我们要健全新型举国体制，尽快突破和提升互联网核心技术的科研实力。我国成功发射卫星互联网技术试验卫星人们使用计算机网络的情景1.办公自动化2.通信与社交3.信息检索与发布4.电子商务5.教育与远程学习6.娱乐与媒体7.信息管理系统与企业应用8.政府与公共服务9.科学研究10.金融与投资知识准备1.计算机网络的定义计算机网络是指将地理位置不同的具有独立功能的多台计算机及其外部设备，通过通信线路连接起来，在网络操作系统，网络管理软件及网络通信协议的管理和协调下，实现资源共享和信息传递的计算机系统。2.计算机网络的发展（1）面向终端的计算机网络（20世纪50年代-60年代中期）（2）计算机-计算机网络（20世纪60年代中期-70年代中后期）（3）标准化网络（20世纪70年代中后期-90年代）（4）网络互联与高速网络（20世纪90年代至今）1.2计算机网络的组成2.软件系统3.通信协议4.网络服务5.网络安全1.硬件设备1.3计算机网络的分类1.‌按照覆盖范围分类（1）‌局域网（LAN）（3）‌广域网（WAN）（2）‌城域网（MAN）（4）个人区域网（PAN）2.‌按照传输介质分类（1）有线网络（2）无线网络3.按照网络的交换方式进行分类（2）报文交换网（1）电路交换网（3）分组交换网（4）信元交换网1.4计算机网络的功能1.数据传输通信

数据通信是计算机网络最基本和最重要的功能。主要实现数据交换，通过网络传输数据，如文件、邮件、视频等。实时通信：支持实时语音、视频通话和即时消息。2.资源共享

资源共享可以是软件共享、数据共享和硬件共享3.分布式处理4.提高可靠性5.负载均衡6.网络管理1.5计算机网络的性能指标1.速率（DataRate）2.‌带宽（Bandwidth）3.‌时延（Latency）4.丢包率（PacketLossRate）5.‌利用率（Utilization）6.可扩展性（Scalability）7.安全性（Security）项目实施任务1.1认识了解网络实训室及相关设备任务1.2认识了解校园网项目2计算机网络传输介质

与常见网络设备项目2计算机网络传输介质与常见网络设备

项目导入知识准备2.1网络传输介质介绍2.2常见网络设备介绍项目实施

任务2.1双绞线的制作

任务2.2网线模块插座的安装

项目2计算机网络传输介质与常见网络设备

【知识目标】1.掌握双绞线（UTP/STP）、同轴电缆、光纤（单模/多模）的特性与适用场景2.理解无线传输介质（无线电波/微波/红外）的频段划分与传播特性3.识别交换机、路由器、防火墙等设备的功能差异【技能目标】1.能使用压线钳制作T568A/B标准网线并通过测线仪验证2.学会网线模块插座的安装3.学会交换机、路由器的简单配置【素质目标】1.养成标准化施工习惯2.培育工匠精神3.培养设备配置文档的规范书写意识思政融入，传输介质中的国家科技自强中国工程院院士赵梓森是中国光纤通信技术的主要奠基人和公认的开拓者，被誉为“中国光纤之父”。

他研制出我国第一根实用型石英光纤，创立了我国自主光纤通信技术方案，被誉为“中国光纤之父”，由他作为技术带头人的武汉邮科院，建成了我国第一条光缆通信工程，架设起连通全国的光纤通信线路和推动光纤到户工程；他领衔吁请党中央、国务院批准在武汉建设“中国光谷”，并推动其成为全球最大的光纤、光缆、光电器件生产基地、最大的光通信技术研发基地和我国在光电子信息领域参与国际竞争的标志性品牌项目导入知识准备2.1网络传输介质介绍计算机网络传输介质是数据在网络中传输的物理媒介，主要分为有线和无线两大类。1.双绞线（TwistedPair）双绞线一般由两根绝缘铜导线相互缠绕而成，“双绞线”的名字也是由此而来。最早双绞线只有2芯，用于电话数据传输，现在已经淘汰，目前主流的双绞线都是4对8芯。双绞线内部介质也是铜线，内部传输为电信号，双绞线传输速率高、应用广泛、技术成熟、成本低。2.1.1有线传输介质1.1双绞线的分类按照有无屏蔽层分类:根据有无屏蔽层，双绞线分为非屏蔽双绞线（unshieldedtwistedpair，UTP）与屏蔽双绞线（shieldedtwistedpair，STP）。非屏蔽双绞线屏蔽双绞线双绞线按照传输速率分类五类非屏蔽双绞线超五类双绞线六类屏蔽双绞线六类屏蔽双绞线1.2双绞线连接规范1.2双绞线连接规范T568A：绿白、绿、橙白、蓝、蓝白、橙、棕白、棕T568B：橙白、橙、绿白、蓝、蓝白、绿、棕白、棕（目前生活中最常使用的线序）1.3双绞线的连接方式标准网线：两边都是568A或568B的线序交叉网线：一边是568A，一边是568B2.同轴电缆（CoaxialCable）2.光纤2.1.2无线介质（Wireless）1.无线电波：是一种电磁波，通过天线发射和接收。可以在自由空间中传播，传播距离远，能绕过障碍物。频率范围广，可用于不同的通信系统。传播特性受环境影响较大，信号容易受到干扰和衰减。广泛应用于广播、电视、移动通信、无线网络等领域。如手机通信、Wi-Fi网络、蓝牙等都使用无线电波进行数据传输。2.微波（Microwave）是一种频率较高的电磁波，波长较短，通常在1毫米到1米之间。微波通信需要在视线范围内进行，一般采用点对点的传输方式。微波传输带宽大，数据传输速率高，受外界干扰小。但传输距离有限，且容易受到障碍物的影响。微波常用于长途通信、卫星通信、无线接入等领域，如微波接力通信用于跨越山区、沙漠等地区的通信，卫星通信利用微波与卫星进行数据传输。3.红外线（Infrared）是一种不可见光，通过红外线发射和接收装置进行数据传输。红外线通信需要在视线范围内，且不能穿透障碍物。红外线成本低，保密性较好，抗干扰能力强。但传输距离短，传输速率相对较低。常用于短距离通信，如家电的遥控器、红外线鼠标、红外线打印机等，在一些特定的局域网环境中也有应用。4.激光：利用激光束进行数据传输，激光具有高度的方向性和单色性，可实现高速率的数据传输。激光传输速率极高，带宽大，抗干扰能力强，保密性好。但激光通信需要在视线范围内，对环境要求较高，易受天气等因素影响。可用于短距离的高速数据传输，如在一些特殊的军事通信、近距离的无线光通信系统中应用。2.2常见网络设备1.网卡：2.交换机（Switch）3.路由器（Router）项目实施任务2.1双绞线的制作一、任务准备1.材料：非屏蔽双绞线（UTP），常见的有超五类、六类等，RJ-45水晶头，要选择质量较好的产品，以保证连接的稳定性。RJ-45水晶头如图2-11所示2.工具：网线钳，用于裁剪网线、剥去网线外皮以及将RJ-45水晶头压接到网线上；剥线刀：用于剥去双绞线外皮网线测试仪，用于检测制作好的网线是否能够正常传输数据。2.剥线：使用网线钳的剥线刀口将双绞线的外层保护套剥去，一般剥去长度约2-3厘米。操作时要注意力度，避免剪伤内部的导线。二、任务实施步骤1.裁剪网线，根据实际使用需求，使用网线钳裁剪出合适长度的双绞线。在裁剪时，要预留一定的长度，以防止后续操作中长度不够。3.理线：双绞线内部有

8根不同颜色的导线，需要按照一定的线序排列整齐。常见的线序标准有T568A和T568B两种：T568A线序：白绿、绿、白橙、蓝、白蓝、橙、白棕、棕。T568B线序：白橙、橙、白绿、蓝、白蓝、绿、白棕、棕。在实际应用中，T568B标准更为常用。将导线按照选定的线序排列整齐，然后用手将导线捋直，确保导线之间没有交叉。6.压线将插好导线的水晶头放入网线钳的压线口中，用力压下网线钳手柄，使水晶头内的金属触点嵌入导线中，完成压线操作。压线时要确保力度足够，使金属触点与导线紧密连接。4.剪线将排列整齐的导线前端剪齐，使导线的长度一致，一般露出长度约1.2厘米。剪线时要保证切口平整，避免导线参差不齐影响与水晶头的接触。5.插线将剪齐的导线按照线序插入RJ-45水晶头中。插入时要注意导线要插到水晶头的底部，确保每根导线都与水晶头内的金属触点充分接触。可以通过水晶头的透明部分检查导线是否插好。8.测试将制作好的网线两端分别插入网线测试仪的对应接口，打开测试仪电源。如果测试仪上的指示灯按照顺序依次亮起，说明网线制作成功，可以正常使用；如果指示灯不亮或亮起顺序异常，则说明网线存在问题，需要重新检查和制作。7.重复步骤三至六制作网线的另端按照同样的线序标准，对网线的另一端进行理线、剪线、插线和压线操作，完成整个网线的制作。任务2.2计算机网络信息模块安装一、任务准备1.提前了解网络信息模块相关知识。网络信息模块内部结构图

2.材料准备，网络信息模块、相应规格的双绞线、面板（墙面安装时需要）、螺丝等。3.工具准备，网线钳、打线刀（用于将网线压入模块）、螺丝刀、剥线器（剥去网线外皮）、网线测试仪2.整理线序将8根线芯按模块标注的线序（T568A或T568B）排列整齐，通常采用T568B，将线芯拉直并紧密排列，确保导线之间没有交叉。T568A：白绿、绿、白橙、蓝、白蓝、橙、白棕、棕。T568B：白橙、橙、白绿、蓝、白蓝、绿、白棕、棕。二、任务实施步骤安装时首先要确定信息模块的安装位置，墙面安装时要考虑使用方便和美观，机柜安装时要根据机柜布局进行规划。1.剥去网线外皮使用剥线刀在网线一端剥去约2-3厘米的外皮，注意不要损伤内部线芯。4.固定模块安装信息模块到面板。如果是墙面安装，将打好线的信息模块插入面板的相应插槽中，确保模块安装牢固。使用螺丝刀将面板固定在墙面上的面板上，注意螺丝不要拧得太紧，以免损坏面板将模块安装到墙面或配线架上，用螺丝固定。对于机柜安装，将信息模块安装在机柜的配线架上，按照机柜的安装说明进行操作，通常需要使用螺丝或卡扣将模块固定在配线架上。3.将线芯压入模块将理好的线芯按模块上的颜色标识插入对应槽位，使每根导线准确对应到模块上的相应线槽内，使用打线刀将导线压入线槽中，打线刀的刀口对准导线，用力按下，使导线与模块内的金属触点紧密连接。打线时要确保每根导线都被完全压入线槽，并且没有松动，确保与金属触点接触良好。打完线后，将多余的导线剪掉。5.测试连通性将制作好的网线一端插入信息模块，另一端插入网线测试仪的对应接口。

打开网线测试仪电源，检查指示灯的显示情况。如果指示灯按照顺序依次亮起，说明信息模块安装成功，网线可以正常传输数据；如果指示灯不亮或亮起顺序异常，则需要检查压线否正确、导线是否接触良好等问题，并进行相应的调整和修复，确保信号传输正常。项目3熟悉网络协议与网络体系结构项目3熟悉网络协议与网络体系结构项目导入知识准备3.1数据通信基础3.2网络协议与网络体系结构3.3OSI参考模型3.4TCP/IP参考模型3.5IP地址与子网划分项目实施任务3.1

双机互联的实现任务3.2

规划与配置IP地址项目3熟悉网络协议与网络体系结构【知识目标】1.了解数据通信相关知识2.准确阐述协议、接口、服务等基本概念，并能区分三者的关系与差异3.理解网络体系结构分层的设计思想与目的，掌握分层的优点4.掌握OSI（开放系统互连）参考模型的七层结构，能准确说出每一层的名称和核心功能5.掌握TCP/IP参考模型的四层结构，理解其与OSI模型的对应关系6.掌握IP地址和子网掩码的定义作用【技能目标】1.能够分析一个简单的网络通信过程，并描述数据从源端到目的端的封装与解封装流程2.学会利用IP地址和子网掩码进行子网划分3.掌握双机互联的相关操作4.学会组建网络IP地址的规划和配置【情感目标】1.培养采用分层和模块化的系统思维来分析和解决复杂工程问题的能力。2.认识到开放标准和协议在全球化互联中的至关重要性，树立遵循行业标准的职业意识。3.体会分层模型中各层之间既独立又协作的关系，类比到团队协作中的分工与配合。4.理解抽象在计算机网络设计与理解中的重要性，能够透过具体的技术实现看到其背后的逻辑架构。5.激发对网络底层工作原理的好奇心，培养探索与创新精神。思政融入，从“各自为政”到“天下大同”——网络协议中的规则与协作精神科技自强。项目导入

在网络发展的早期，20世纪70-80年代，许多大型公司（如IBM、DEC）都有一套自己的网络通信规则（协议）。这些系统内部通信效率很高，但不同系统之间却无法互联互通，形成了一个个“信息孤岛”。这就像在一个房间里，一群人各自说着不同的方言，无法协作完成一件大事。这种“各自为政”的局面严重阻碍了信息技术的发展和生产力的提升。为了解决这个问题，计算机科学家们借鉴了人类社会的智慧，建立共同的标准和规则。这就是我们今天要学习的网络协议和网络体系结构。其中，尤其是TCP/IP协议族的诞生和采纳，就像为全球互联网世界确立了“普通话”和“通用语法”。它要求所有想接入网络的设备都必须遵循这套统一的规则，最终打破了壁垒，实现了全球网络的互联互通，才有了我们今天繁荣的互联网时代。这启示我们，无论是在技术开发还是社会生活中，都要树立强烈的规则意识和标准意识。尊重规则、遵守规范（如行业标准、法律法规）是保障整体效率与公平的基石。

数据通信是指通过传输介质在不同设备之间交换数据的过程。数据通信是现代信息技术的基础。数据通信技术涉及信号、传输介质、通信协议、发送设备、接收设备、数据传输方式传输模式等相关技术，数据通信技术确保信息能够准确、高效地传递。数据通信

网络协议是指一组定义设备在网络中如何通信的规则和标准。这些协议确保不同类型的计算机和网络设备能够相互理解，进而顺利地传输数据。网络协议的主要作用是：网络协议规定了数据在传输过程中的格式和结构，定义了设备之间的通信规则，提供了错误检测和纠正机制，处理错误和重传，提供了设备寻址和路由的机制，并支持多种网络服务，以确保数据能够被正确传输。网络协议

网络体系结构是指整个网络系统的逻辑组成和功能分配，定义和描述了一组用于计算机及其通信设施之间互连的标准和规范的集合。网络体系结构是一个计算机网络的功能层次及其关系的定义，网络体系结构为全球网络通信提供了标准模型，使得不同厂家的网络设备和软件能够遵循相同的协议进行通信，实现了网络的互联互通。网络体系结构知识准备3.1数据通信基础

数据通信是指通过传输介质在不同设备之间交换数据的过程。它是现代信息技术的基础，广泛应用于计算机网络、电信、互联网等领域1.数据通信涉及的基本概念数据：在计算机科学中，数据是所有能输入计算机并被计算机程序处理的符号的介质的总称，是用于输入电子计算机进行处理，具有一定意义的数字、字母、符号和模拟量等的通称。信息的数字化表示，可以是文本、图像、音频、视频等。信号:数据的物理表示，分为模拟信号和数字信号。模拟信号:连续变化的信号，如电话线中的声音信号。数字信号:离散的信号，由0和1组成，如计算机数据。2.数据通信系统组成3.数据传输方式4.数据通信模式全双工通信:又称双向同时通信，同一时刻双方能在两个方向上传输数据信息，如电话，双方可以同时讲话，全双工通信效率高，但结构复杂，成本高。单工通信:单向传输，数据信号固定的从发送端传输到接收端，即信息流仅沿一个方向流动，如广播。半双工通信:又称双向交替传输，半双工通信中，数据信号可以双向传送，但不能同时在两个方向上传送，通信双方都有发送器和接收器，但在同一时刻只能容纳一个方向的信息传送，如对讲机，当甲方讲话时，乙方只能听，乙方不能讲话，等甲方讲完话后，乙方才能开始说话。5.数据传输技术传输方式同步传输异步传输发送方式在同步传输中，数据以块或帧的形式发送在异步传输中，数据以字节或字符的形式发送速度同步传输速度很快异步传输很慢成本同步传输成本很高异步传输成本较低间隔在同步传输中，传输的时间间隔是恒定的在异步传输中，传输的时间间隔不是恒定的，而是随机的3.2网络协议与网络体系结构网络协议是指一组定义设备在网络中如何通信的规则和标准，是通信双方必须遵守的规则和约定。协议确保不同类型的计算机和网络设备能够相互理解，进而顺利地传输数据。协议是一组控制数据交互过程的通信规则，这些规则明确地规定所交换数据的格式和时序。这些为网络数据交换制定的通信规则、约定与标准称为"网络协议"。协议的三要素：语法：规定用户数据与控制信息的结构和格式等。语义：规定需要发出何种控制信息以及完成的动作与做出的响应。时序：规定对事件实现顺序控制的时间。1.网络协议2.网络体系结构计算机网络体系结构是指整个网络系统的逻辑组成和功能分配，定义和描述了一组用于计算机及其通信设施之间互连的标准和规范的集合，是网络层次结构模型与各层协议的集合，对计算机网络系统应该实现的功能进行精确定义。

计算机网络体系结构从功能上描述是分层的,分为两方面，垂直方向的分层结构，水平方向是两端功能相同的层之间的协议，每层遵循某个（些）网络协议完成本层功能。网络体系结构是一个计算机网络的功能层次及其关系的定义。3.3

OSI参考模型国际标准化组织（ISO,internationalstandardsorganization）于1978年提出了开放系统互连（OSI,opensysteminterconnection）参考模型，是一个逻辑上的、标准化的网络通信模型，OSI模型是设计和描述网络通信的基本框架，它将计算机网络的各个方面分成互相独立的7层，描述了网络硬件和软件如何以层的方式协同工作进行网络通信。3.4

TCP/IP参考模型TCP/IP参考模型（TransmissionControlProtocol/InternetProtocolReferenceModel）是互联网的基础架构模型，起源于20世纪60年代末美国国防部高级研究计划局（ARPA）的ARPANET项目。OSI七层网络模型TCP/IP四层模型对性的网络协议应用层应用层HTTP,TFTP,FTP,NFS,TELENT,DNS,SMTP表示层数据加密，压缩，格式转换会话层建立维护终止回话

RPC传输层传输层TCPUDP网络层网络层IP,ICMP,ARP数据链路层网络接口层PPP,Wi-Fi,以太网协议物理层物理介质与信号OSI参考模型和TCP/IP之间的对应关系3.4IP地址与子网掩码1.IP地址IP地址（InternetProtocolAddress）是互联网协议地址，用于在网络中标识设备的位置，以便实现设备之间的通信和数据传输。（1）IP地址的表示根据TCP/IP协议规定，IPV4地址由32位二进制数组成，为了记忆方便，通常采用点分十进制表示法，即将32位二进制数分成4个字节，每个字节用十进制数表示，中间用点号分隔。每个字段是一个字节，8位，最大值是255.如下表3-3所示1是一个点分十进制表示的IP地址。IP地址32位二进制数11000011001000001101000100001011分成四个字节11000011001000001101000100001011转换为十进制数1953220911点分十进制1（2）IPv4地址分类IPv4地址由两部分组成，即网络地址和主机地址。网络地址表示其属于互联网的哪一个网络，主机地址表示其属于该网络中的哪一台主机，二者是主从关系。IPv4地址根据网络号和主机号来分，分为A、B、C三类及特殊地址D、E。全0和全1的都保留不用，如A类中的和55都不使用。A类：（-54）（默认子网掩码：或0xFF000000）第一个字节为网络号，后三个字节为主机号，表示为网络--主机--主机--主机。该类IP地址的最前面为“0”，所以地址的网络号取值于1~126之间。共有16777214个主机地址，一般用于大型网络。B类：（-54）（默认子网掩码：或0xFFFF0000）前两个字节为网络号，后两个字节为主机号。该类IP地址的最前面为“10”，所以地址的网络号取值于128~191之间。共有65534个主机地址，一般用于中等规模网络。C类：（-54）（子网掩码：或0xFFFFFF00）前三个字节为网络号，最后一个字节为主机号。该类IP地址的最前面为“110”，所以地址的网络号取值于192~223之间。共有254个主机地址，一般用于小型网络。D类：是组播地址。（-54）该类IP地址的前面4位为“1110”，所以网络号取值于224~239之间；后面28位为组播地址ID。这是一个专门保留的地址。它并不指向特定的网络，目前这一类地址被用在多点广播（Multicasting）中。多点广播地址用来一次寻址一组计算机，它标识共享同一协议的一组计算机。E类：是保留地址，为将来使用保留。（---54）该类IP地址的最前面为“1111”，所以网络号取值于240~255之间。私有地址（虚拟IP）一般的IP地址是由网络信息中心（NetworkInformationCenter，NIC）统一管理并分配给提出注册申请的组织机构的，这类IP称为公有IP地址，通过他们可以直接访问因特网。而私有地址属于非注册地址，专门为组织机构内部使用，常用私有IP地址如下表私有地址类别范围A类-55B类-55C类-553.子网划分IPv4地址如果只使用有类（A、B、C类）来划分，会造成大量的浪费或者不够用，为了解决这个问题，可以在有类网络的基础上，通过对IP地址的主机号进行再划分，把一部分划入网络号，就能划分各种类型大小的网络了。子网（Subnet）或子网络，是指在一个更大的网络中划分出来的较小的、相对独立的网络单元。子网的存在使得网络更加高效，能够有效地管理网络流量和资源。（1）子网划分的基本思想通过VLSM实现子网划分的基本思想很简单：就是借用现有网段的主机位的最左边某几位作为子网位，划分出多个子网。对于标准的A类、B类、C类地址来说，它们只有网络号和主机号两层结构。为了划分子网，可以将其主机号分为两个部分（有的书上称为向网络号借位），其中一部分用于子网编号，剩余部分用于主机号的编制。（2）子网掩码子网掩码（subnetmask）又叫网络掩码、地址掩码、子网络遮罩，它用来指明一个IP地址的哪些位标识的是主机所在的子网，以及哪些位标识的是主机的位掩码。子网掩码不能单独存在，它必须结合IP地址一起使用。子网掩码的主要作用是两方面的：划分网络和主机地址：它允许网络管理员将一个大型网络划分为更小、更易于管理的子网络。这样做可以提高IP地址的利用率，减少资源浪费。确定网络归属：通过将IP地址与子网掩码进行逻辑“与”运算，可以确定一个设备是否属于同一子网。如果两个设备的网络地址部分相同，它们就在同一子网内，可以直接通信。序号IP地址子网掩码12判断上述两个IP是否同属于一个网段。具体计算如下：序号IP地址子网掩码111000000.10101000.00001100.0000001011111111.11111111.11111111.00000000211000000.10101000.00001010.0000010111111111.11111111.11111111.00000000序号IP地址IP地址与子网掩码相与结果111000000.10101000.00001100.0000001011111111.11111111.11111111.0000000011000000.10101000.00001100.00000000转换成十进制即网络地址211000000.10101000.00001100.0000010111111111.11111111.11111111.0000000011111111.11111111.11111111.00000000转换成十进制即网络地址IP地址0011000000101010000000000101100100给定IP地址和子网掩码，00/29=48求网络地址、主机地址和广播地址子网掩码4811111111111111111111111111111000将上述IP地址与子网掩码进行与运算11000000101010000000000101100000网络地址192168196IP地址与子网掩码进行与运算11000000101010000000000101100000上述网络地址主机位部分全部设为111000000101010000000000101100111广播地址19216811032.广播地址计算例3-2某公司有生产部、销售部、财务部、客服部四个部门，每个部门主机数最多不超过50台。若该公司获得了一个C类地址/24，应该如何划分子网呢？四个部门即4个子网，2n=4,n=2,至少借2位网络位，主机位剩8-2=6位，每个部门就有62（26-2）台主机子网掩码：11111111.11111111.11111111.11000000子网掩码十进制表示：92生产部网段：-3

销售部网段：4-26财务部网段：28-91客服部网段：92-54项目实施任务3.1

双机直联的实现1.两台计算机（PC1和PC2），计算机配有RJ45网络接口，安装有操作系统Windows10/11支持静态IP配置。2.交叉网线（T568A-T568B线序），适用于早期无“自动MDI/MDI-X”功能的网卡，直通网线（T568B-T568B）：适用于支持自动翻转功能的现代网卡。3.PC1和PC2两台电脑登录账户具备“管理员权限”（用于修改网络适配器属性）。二、任务实施步骤1.硬件连接将网线一端插入主机PC1的RJ45网口，另一端插入主机C2的RJ45网口，将PC1和PC2通过RJ45接口直接连接。配置网络参数PC1配置：

（1）打开设置,网络和Internet项。

（2）点击“更改适配器设置”。

（3）右键点击“以太网”或“本地连接”，选择“属性”。

（4）双击“Internet协议版本4（TCP/IPv4）”。

（5）配置IP地址：，子网掩码：，默认网关可不填。

（6）点击“确定”保存配置。PC2配置：

（1）重复PC1的步骤。

（2）配置IP地址：，子网掩码：，默认网关可不填。

（3）点击“确定”保存配置。（4）验证网络连通性3.PC1与PC2连通性测试在PC1上：

（1）打开命令提示符（CMD）。

（2）输入命令：ping

（3）观察是否收到回复，确认网络连通性。在PC2上：

（1）打开命令提示符（CMD）。

（2）输入命令：ping。

（3）观察是否收到回复，确认网络连通性。双方都能收到回复，表明双向连通。4.文件共享及数据传输功能

（1）设置共享文件夹（以Windows操作系统为例）

（2）在主机PC1上选择一个文件夹，右键点击选择“属性”。

（3）在“共享”选项卡中，点击“共享”按钮选择高级共享，勾选“共享此文件夹”。

（4）点击权限，在共享权限,组或用户名（G）选择“Everyone”。

（5）在Everyone的权限中选择允许完全控制、更改、读取权限”→“共享”→“高级。

（6）在主机PC2上打开“文件资源管理器”。

（7）在地址栏输入\\，按回车

（8）即可访问主机PC1共享的文件夹。

（9）可以在主机PC2上设置并进行测试双向共享5.文件传输测试：​从主机PC1向共享文件夹复制1个文件，从主机主机PC2复制该文件到主机PC2，或从主机PC2选择一个文件复制至主机PC1

的共享文件夹，验证双向传输稳定性，无文件损坏或中断即为正常。项目4组建小型局域网项目4组建小型局域网

项目导入知识准备4.1局域网概述4.2传统以太网4.3以太网交换机4.4ARP协议4.5虚拟局域网4.6无线局域网技术项目实施任务1

共享式对等网络的组建任务2

交换式对等网络的组建项目4组建小型局域网

【知识目标】1.掌握局域网的特点及其基本组成。2.理解局域网的模型与标准。3.掌握局域网的关键技术及以太网组网技术。4.了解无线局域网技术。【技能目标】1.掌握局域网组建技术。2.掌握虚拟局域网的配置方法。【素质目标】1.培养学生解决实际问题的能力，树立团队协助、团队互助等意识。2.培养工匠精神，要求做事严谨、精益求精、着眼细节、爱岗敬业。CONTENTS目录01项目导入与目标02局域网概述03传统以太网04以太网交换机CONTENTS目录05ARP协议06虚拟局域网07无线局域网技术08项目实施项目导入与目标01项目背景与意义局域网的现实应用支撑在教室通过校园网共享教学资源、实验室用局域网完成设备协同调试、企业办公区依靠内部网络传输核心数据，局域网是支撑学习、工作与创新的关键技术载体。国家战略的微观基石局域网是国家数字基础设施建设、产业数字化转型及科技自立自强战略落地的“微观基石”，从“东数西算”工程中的局域网集群到“智慧校园”“智慧工厂”的局部网络系统，均体现其重要性。科技报国的责任担当我国网络技术从依赖国外设备与标准到自主研发华为交换机、华三路由器等，无数网络技术工作者以“科技报国”信念攻克难题，学习局域网技术是接过“科技强国”接力棒的起点。学习目标知识目标掌握局域网的特点及其基本组成；理解局域网的模型与标准；掌握局域网的关键技术及以太网组网技术；了解无线局域网技术。技能目标掌握局域网组建技术，能完成共享式、交换式对等网络的组建；掌握虚拟局域网的配置方法，包括端口划分、VLAN标签处理等操作。素质目标培养解决实际问题的能力，树立团队协助、互助意识；培养工匠精神，要求做事严谨、精益求精、着眼细节、爱岗敬业，为投身国家数字基础设施建设奠定素养基础。局域网概述0201局域网的定义与特点局域网的定义局域网（LocalAreaNetwork，LAN）是在有限地理范围（如办公室、单位）内，将计算机及外部设备互联，实现数据传输和资源共享的通信网络。02覆盖范围有限服务于机关、公司、学校等有限区域，满足局部范围内设备联网需求。03传输速率高且误码率低传输速率通常为10Mbit/s~10000Mbit/s，误码率低于10⁻⁸，数据传输快速可靠。04管理便捷且介质多样由单一单位建设管理，易于维护；可选用双绞线、光纤等有线介质及微波、红外线等无线介质。05协议模型简化仅包含OSI参考模型物理层和数据链路层，专注通信子网功能实现。

局域网的组成硬件组成：计算机与网络设备包括服务器（提供服务）、工作站（使用服务）、网卡（实现数据转换与协议处理）、传输介质（如双绞线、光纤）及网络互连设备（交换机、集线器等）。

硬件组成：外围设备涵盖打印机、存储设备等，通过网络实现资源共享，扩展局域网应用功能。

软件组成：网络操作系统作为核心软件，管理网络资源、协调设备通信，如WindowsServer、Linux等。

软件组成：通信协议与应用软件通信协议规范数据传输规则（如TCP/IP）；应用软件支持文件共享、邮件传输等具体业务需求。星型结构拓扑结构由中央节点（如交换机）和分支节点组成，分支节点间需经中央节点转发数据。结构简单、易于扩展，但中央节点故障会导致全网瘫痪，适用于办公网络等场景。总线结构采用无源广播总线，设备通过电缆抽头接入，需终结器防止信号反射。布线成本低，但总线故障影响整个网络，曾用于早期以太网。环型结构环接口设备串接成闭合环路，数据沿环路单向传输，每个节点仅与相邻节点连接。传输延迟固定，但某节点故障可能断环，适用于对实时性要求较高的环境。混合型结构融合多种基本拓扑，如树型（总线演变或总线与星型混合）、环星型（星型与环型混合）。兼顾不同结构优势，满足复杂网络需求，广泛应用于大型局域网。传统以太网03

以太网的产生与发展以太网的起源1973年，施乐公司帕洛阿尔托研究中心（PARC）的罗伯特・梅特卡夫团队提出基于“共享传输介质”的网络方案，以实验室所在建筑名称“Ethernet”命名，1976年发表《以太网：局域计算机网络的分布式分组交换技术》，确立技术框架，初始传输速率仅2.94Mbps，采用同轴电缆和CSMA/CD机制。

以太网的标准化与早期发展1983年，IEEE制定并发布IEEE802.3标准，统一帧格式、传输速率等关键参数，为不同厂商设备互联互通奠定基础，此时以太网传输速率为10Mbit/s，采用细同轴电缆、粗同轴电缆、双绞线等传输介质，即传统以太网。以太网的产生与发展

以太网的高速化演进1995年快速以太网（100Base-T）标准问世，速率提升至100Mbps；2000年千兆以太网（1000Base-T）技术商用，速率突破1Gbps；近年来万兆以太网（10GBase-T）、40G/100G以太网技术逐步推广，支持多种传输介质，适配复杂应用场景，成为主流技术。细同轴电缆以太网的传输介质

也称10Base-2，“10”表示数据传输速率10Mbit/s，“Base”指基带传输，“2”代表最大干线段185m，曾用于早期以太网组网，但因布线不便、抗干扰性差等逐渐被淘汰。粗同轴电缆

即10Base-5，“5”表示最大干线段500m，是标准以太网传输介质，相比细同轴电缆传输距离更远，但同样存在安装复杂、柔韧性差等问题，目前已很少使用。双绞线

包括10Base-T等类型，“T”表示采用双绞线，具有安装方便、价格低廉、管理和连接便捷、扩充性好、升级容易等优点，是目前以太网中应用最广泛的传输介质，常见的有超五类、六类双绞线等。

高速以太网快速以太网（100Mbit/s）协议标准为IEEE802.3U，支持100Mbit/s数据传输速率，兼容共享式与交换式环境，交换式环境可实现全双工通信，物理层采用4B/5B编码方式，提升了编码效率。

千兆以太网（1000Mbit/s）IEEE802.3Z和IEEE802.3ab标准定义，支持1000Mbit/s/2000Mbit/s半双工/全双工通信，对电缆长度要求严格（多模光纤至多500m，5类双绞线100m），有自动协商功能，主要作为校园网和企业网主干网。高速以太网万兆以太网（10Gbit/s）2002年发布802.3ae10GE标准，物理层仅支持光纤传输介质，分LANPHY（工作速率10Gbit/s，局域网组网，最大范围40km）和WANPHY（9.58464Gbit/s，与SONET/SDH设备兼容，可用于城域网和广域网），MAC子层仅支持全双工方式。以太帧帧结构EthernetII格式包含D.MAC地址（6字节，目的地址）、S.MAC地址（6字节，源地址，仅单播）、Type类型（2字节，标识载荷数据类型，如0x0800为IPv4Packet）、Data载荷数据（46-1500字节）、FCS字段（4字节，检错校验）。IEEE802.3格式与EthernetII格式相比，部分字段功能相同（目的MAC、源MAC、载荷数据、FCS等），增加了长度字段、DSAP字段等，承载特殊协议信息时使用，目前绝大部分以太帧使用EthernetII格式。以太帧类型根据目的MAC地址分为单播帧（目的为单播MAC地址）、组播帧（目的为组播MAC地址）、广播帧（目的为广播MAC地址，是组播帧的特例，所有比特为1）。以太网交换机04

交换机的转发操作泛洪操作交换机将从某一端口收到的帧通过除入端口外的所有其他端口转发出去，属于点到多点转发行为。常用于广播帧、组播帧或目的MAC地址未知的单播帧转发。

转发操作交换机根据MAC地址表，将从某一端口收到的帧通过指定的另一端口转发出去，属于点到点转发行为。仅当目的MAC地址在MAC地址表中有对应表项且端口非入端口时执行。

丢弃操作交换机直接丢弃从某一端口收到的帧，不进行转发。通常发生在收到的有标记帧VLANID与端口PVID不同，或目的MAC地址对应端口为入端口等情况。

交换机的工作原理MAC地址学习交换机接收帧后，检查源MAC地址，将其与入端口的映射关系存入MAC地址表，若该MAC地址已存在则更新端口和计时器。MAC地址表初始为空，通过动态学习逐步建立。

单播帧转发流程收到单播帧时，交换机在MAC地址表中查找目的MAC地址。查不到则执行泛洪；查到且对应端口非入端口则执行转发；查到但对应端口为入端口则执行丢弃。

广播帧与组播帧处理广播帧目的MAC地址为全1，交换机直接执行泛洪操作；组播帧处理较复杂，通常也采用泛洪方式（简单交换机），高级交换机可基于组播组表转发。

交换机的组成硬件单元包括接口（RJ-45以太网口、光纤接口、Console配置口）、CPU芯片（控制管理核心）、存储器（RAM运行内存、Flash闪存、ROM只读存储器）及背板（连接各组件的通道）。

操作系统软件不同厂商开发独立操作系统，如华为的VRP、思科的IOS，实现网络互联、优化及管理功能，支持生成树协议、路由协议等，形成不同命令体系。

可网管与不可网管交换机区别不可网管交换机无Console口，功能类似高端集线器，无法配置；可网管交换机有Console口，支持通过终端软件配置，实现VLAN划分、QoS等高级功能，价格较高。MAC地址表MAC地址表

作用与表项内容用于存储MAC地址与交换机端口的映射关系，表项包含MAC地址、对应端口号及计时器。交换机基于此表实现数据帧的精准转发，提升网络效率。

老化机制表项设有倒数计时器，初始值默认为300秒（可配置）。若在计时周期内未收到源MAC地址对应帧，表项将被删除，确保表项动态更新以适应网络拓扑变化。

容量与性能低档交换机MAC地址表容量通常为数千条，中档数万条，高档可达数十万条。容量越大，支持接入设备越多，转发效率越高，适应不同规模网络需求。ARP协议05

ARP的作用IP与MAC地址映射的桥梁ARP协议解决了网络层IP地址与数据链路层MAC地址的映射问题，通过IP地址查询目标设备的MAC地址，确保以太网帧能准确送达物理接口。

以太网数据传输的必要环节交换机依据MAC地址转发数据帧，终端访问目标IP时需先通过ARP获取其MAC地址，否则无法完成以太网帧封装与传输，是局域网通信的基础协议。

ARP的工作过程01ARP请求：广播查询目标MAC源终端发送广播ARP请求帧（目的MAC为FF-FF-FF-FF-FF-FF），包含源IP、源MAC及目标IP，同一网络内所有终端接收并检查目标IP是否匹配。

02ARP响应：单播回复MAC地址目标终端匹配IP后，以单播帧回复源终端，包含自身MAC地址；源终端接收后更新ARP缓存表，建立IP与MAC的映射关系。

03ARP缓存表：动态与静态映射缓存表分动态（自动学习，2分钟未使用删除）和静态（手动配置，永久有效）两种类型。Windows系统可通过arp-a命令查看，arp-s命令添加静态条目。虚拟局域网06

虚拟局域网概述01虚拟局域网的概念虚拟局域网（VLAN）是以局域网交换机为基础，通过交换机软件实现根据功能、部门、应用等因素将设备或用户组成虚拟工作组或逻辑网段的技术，可把一个LAN划分成多个逻辑的LAN，每个VLAN是一个广播域。

02虚拟局域网的特点最大特点是组成逻辑网时无须考虑用户或设备在网络中的物理位置，可在一个交换机或者跨交换机实现，同组内工作站和服务器共享同一VLAN，不管物理连接和位置。

03解决传统以太网广播域问题的优势传统共享式以太网中所有节点位于同一广播域，广播会浪费带宽，过量广播易产生广播风暴。VLAN能将广播报文限制在一个VLAN内，降低广播开销，控制广播传遍整个网络，提升网络性能和安全性。

虚拟局域网的组网方法基于交换机端口的虚拟局域网通过将虚拟局域网交换设备端口进行分组来划分，配置过程简单方便，是常用方法，但不支持用户移动，用户移动至新位置需网络管理员重新配置，属于物理层组网。

基于硬件MAC地址的虚拟局域网由网络管理人员指定属于同一个虚拟局域网中各站点的MAC地址，属于MAC层组网。MAC地址具有唯一性，站点移动到其他物理网段能自动保持虚拟局域网成员资格，但大型网络初始配置较麻烦。

基于网络层的虚拟局域网也叫基于策略的划分，可按网络层协议类型或IP地址组网。优势在于能按传输协议划分网段、利于组成基于具体应用或服务的虚拟局域网且用户成员移动无需重新配置网络地址，但对设备要求较高，需防止IP盗用。虚拟局域网的组网方法

基于IP广播组的虚拟局域网建立是动态的，一个广播组就是一个虚拟局域网，IP广播中的所有节点属于同一个虚拟局域网，能跨越路由器与广域网互联，灵活性高，但效率不高，不太适合局域网。01VLAN数据帧格式VLAN标签结构及各字段含义IEEE802.1Q协议规定在以太网数据帧目标MAC地址和源MAC地址字段后、协议类型字段前加入4字节VLAN标签，包含TPID（2字节，标签协议标识符）、PRI（3位，数据帧优先级）、CFI（1位，标准格式指示位）、VID（12位，VLAN的ID）字段。02以太网帧的两种形式有标记帧：加入4字节VLAN标签的帧；无标记帧：原始的、未加入4字节VLAN标签的帧。交换机内部处理的数据帧都是有标记帧，从用户终端接收无标记帧后会添加标签，向用户终端发送前会去除标签。03以太网链路类型及对VLAN标签的处理接入链路用于连接交换机和用户终端，只承载1个VLAN的数据帧，传输无标记帧；干道链路用于交换机间互联或连接交换机与路由器，承载多个不同VLAN的数据帧，传输有标记帧。

以太网交换机端口类型PVID的概念PVID即PortVLANID，代表端口的默认VLAN，默认情况下交换机每个端口的PVID都是1。交换机需给收到的无标记帧添加标签，配置端口默认VLAN可实现此目的，收到无标记帧时会加上该默认VLAN的标签。

接入端口用于连接用户主机，只能连接接入链路，只允许唯一的VLANID通过。收到无标记帧时添加端口PVID标签，收到有标记帧时检查VLANID是否与PVID相同，相同则接收，不同则丢弃；发送数据帧时总是先剥离标签，发送无标记帧。

干道端口用于交换机间互联或连接交换机与路由器，连接干道链路，允许多个VLAN的帧通过。收到无标记帧时添加端口PVID标签，收到有标记帧时检查VLANID是否在允许通过列表，允许则携带原有标签转发，否则丢弃；发送时，VLANID与PVID相同则去标签发送，不同则带原有标签发送。以太网交换机端口类型

混合端口既可以连接用户主机又可以连接其他交换机，可连接接入链路和干道链路，允许多个VLAN的帧通过，并可在出端口方向将某些VLAN帧的标签去掉。华为设备默认端口是混合端口，其收发报文处理方式结合了接入端口和干道端口的特点。无线局域网技术07

WLAN概述WLAN的定义无线局域网（WLAN）是应用无线通信技术将计算机设备互联起来，构成可互相通信和实现资源共享的网络体系，通过射频技术利用电磁波传输数据。

WLAN的组成主要由无线访问点（AP）、无线网卡、无线路由器等设备组成，家用无线路由器最为普遍，可实现设备间无线连接。

WLAN的关键技术包括红外线技术（波长小于1μm，方向性强，受太阳光干扰大，速率1-2Mbit/s）、微波扩频通信技术（覆盖范围大，抗干扰等能力强，WLAN主要采用），以及调制、加解扰、无线分集接收等技术。

WLAN的优势与不足优势：灵活性和移动性高，安装便捷，易于规划调整，故障定位容易，易于扩展。不足：性能易受障碍物影响，传输速率较有线低（最大1Gbit/s），安全性较差（信号易被监听）。

WLAN技术标准

IEEE802.11标准的发展历程1997年IEEE802.11标准颁布，速率1-2Mbit/s；1999年802.11b（11Mbit/s）；2001年802.11a（54Mbit/s）；2003年802.11g（兼容802.11b，54Mbit/s）；后续802.11n（4G，下行极限150Mbit/s，理论600Mbit/s）、802.11ac（5G，下行极限1Gbit/s，理论10Gbit/s）。

主流标准及传输速率目前使用最多的是802.11n（4G）和802.11ac（5G）。802.11n工作在2.4GHz和5GHz频段，802.11ac为真正5G网络，仅工作在5GHz频段。WLAN技术标准标准应用情况802.11b曾推动WLAN在公共场所（机场、宾馆等）部署无线热点；802.11g兼容802.11b且速率提升，促进WLAN产品成熟；802.11n和802.11ac因高速率成为当前主流，支持双频的路由器多基于这些标准，满足不同网络应用需求。项目实施08

共享式对等网络的组建

实训目的掌握共享式对等网络基本组建方法，学会识别和使用网络设备，完成简单网络连接任务并测试连通性，培养规范操作意识与问题排查思维，为后续复杂网络组建奠定基础。

任务准备设备与工具：计算机（装系统及驱动）、共享式交换机、超五类/六类网线（检测通断）、标签纸、记号笔、网络线缆测试仪（可选）。知识：共享式网络工作原理（共享带宽、CSMA/CD机制）、网线线序标准（T568A/T568B）、ping命令使用。环境：电源稳定，设备摆放整齐，测试交换机通电指示灯。实施步骤共享式对等网络的组建设备识别与标注：分组观察设备，区分计算机、交换机，标注设备信息（如“共享网-主机1（IP预留：0）”）。网络连接：用直连网线连接计算机与交换机不同端口，交换机通电。连接检查：确认网线无松动，观察交换机端口指示灯（常亮或闪烁为正常）。网络连通性测试：设置静态IP（如主机1：0，主机2：1），用ping命令测试，可选共享文件夹验证传输功能。成果验收实物成果：2台（或多台）计算机与共享式交换机物理连接完成，设备标注清晰，指示灯状态正常。测试记录：提交网络连通性测试截图（含ping结果），标注IP、时间及结果判定。问题排查：模拟故障（如网线松动、IP错误），5分钟内定位修复。共享式对等网络的组建总结与拓展总结：共享式对等网络特点（共享带宽、易冲突、适合小规模场景），关键操作要点（直连网线使用、交换机指示灯判断）。拓展：用网络线缆测试仪检测网线，了解广播风暴原因及避免方法，绘制拓扑图标注设备、IP、连接介质及端口号。

交换式对等网络的组建实训目的识别交换式网络核心设备（如二层交换机）及功能差异，掌握计算机与交换机连接、交换机级联规范操作，学会测试网络连通性，理解交换式网络“端口独享带宽”优势，提升组建与故障排查能力。

实训准备设备与工具：计算机（装系统及驱动）、二层交换机（含普通端口、级联端口/支持Auto-MDI/MDI-X）、直连网线、交叉网线（备用）、标签纸、记号笔、ping命令工具、网络测试仪。知识：交换式网络工作原理（MAC地址表、端口隔离）、交换机级联方式、Auto-MDI/MDI-X功能。环境：清理实训台，分组摆放设备，检查交换机级联端口及网线。交换式对等网络的组建实施步骤设备识别与标注网络连接连接检查配置检查基础测试故障模拟交换式对等网络的组建

成果验收与总结拓展实操成果：完成计算机与交换机连接（含级联），标注规范，连接牢固，指示灯正常。测试报告：提交连通性测试记录（含ping结果截图）、文件传输速度记录，对比共享式网络差异。技能验证：独立演示交换机级联，说明网线选择依据，解释指示灯含义。总结优势（端口独享带宽等），拓展查看MAC地址表、了解链路聚合技术、撰写对比分析报告。THEEND谢谢观看项目5构建中型局域网项目5构建中型局域网

项目导入知识准备5.1网络互连概述5.2网络互连设备5.3网络互连路由选择协议5.4路由的优先级5.5路由的度量值5.6VLAN间通信5.7动态路由协议项目实施任务1

交换机的基础配置任务2

路由器的基础配置项目5构建中型局域网

【知识目标】1.理解网络互联的基本概念、类型和层次。2.掌握网络互联设备的功能及其特点、工作原理。3.理解路由的基本概念、分类4.了解主要的动态路由协议原理。【技能目标】1.掌握交换机、路由器的基础配置方法。2.掌握静态路由配置的方法。3.掌握VLAN间通信的方法【素质目标】1.培养学生解决实际问题的能力，树立团队协助、团队互助等意识。2.培养工匠精神，要求做事严谨、精益求精、着眼细节、爱岗敬业。CONTENTS目录01项目引入与目标02网络互连概述03网络互连设备04网络互连路由选择协议CONTENTS目录05VLAN间通信06动态路由协议07项目实施08习题与总结项目引入与目标01中型局域网的社会价值校园领域：支撑教学科研校园网满足师生日常学习、教学资源访问及科研数据传输需求，是智慧校园建设的核心基础设施，保障教学活动与学术研究高效开展。企业场景：助力协同办公企业内网实现部门间数据共享、业务系统联动及远程办公支持，提升组织协作效率，是企业数字化转型的重要支撑。关键行业：保障业务运转医疗领域局域网支撑电子病历管理、医疗设备数据交互；金融领域保障交易系统稳定与客户信息安全，均为行业核心业务正常运转的关键。我国网络技术发展历程与网络安全

发展历程：从依赖进口到自主突破上世纪90年代，国内局域网核心设备如交换机、路由器多依赖国外品牌，面临高成本与技术封锁；如今华为S系列交换机、中兴智慧园区解决方案实现自主研发，广泛应用于校园、企业，打破国外垄断。

安全警示：局域网与国家网络安全“棱镜门”事件及某高校局域网防护漏洞致科研数据泄露案例表明，局域网是国家信息安全的重要防线，其安全直接关系数据安全与国家利益。学习目标知识目标理解网络互联的基本概念、类型和层次。掌握网络互联设备的功能及其特点、工作原理。理解路由的基本概念、分类了解主要的动态路由协议原理。技能目标1掌握交换机、路由器的基础配置方法。掌握静态路由配置的方法。掌握VLAN间通信的方法素质目标团队成员在设备选型、配置调试、故障排查等环节各司其职、协同配合，共同完成局域网构建任务，诠释“集体智慧”的力量与团队协作精神。网络互连概述0201网络互连的基本概念网络连接（InterConnection）指网络在应用级的互连，是一对同构或异构的端系统通过多个网络或中间系统提供的接续通路进行连接，目的是实现系统之间端到端的通信，主要强调协议的接续能力以完成端到端数据传递。02网络互连（InternetWorking）指不同子网借助网桥、路由器等网络设备实现互相连接，目的是解决子网间的数据交互，但尚未扩大到系统与系统间。可将子网看作链路、子网间连接看作交换节点形成超级网络，涉及网络产品、处理过程和技术。03网络互通（InterWorking）指网络不依赖具体连接形式的能力，不仅是端系统间数据传输和转移，还表现为各自业务间相互作用的关系。网络连接和互连解决数据传送，而互通是在连通条件下为支持应用间相互作用创建的协议环境。

网络互连的层次物理层互连在不同电缆段之间复制位信号，主要连接设备是中继器，起信号放大作用以延伸局域网长度。如粗同轴电缆网段用中继器连接，遵循“5-4-3原则”，但随集线器发展其使用渐少。

数据链路层互连解决网络间数据帧存储转发问题，主要设备是网桥，可接收、过滤与转发数据帧，允许互联网络数据链路层与物理层协议相同或不同，能隔离网段故障、提高网络可靠性。

网络层互连负责不同网络间分组存储转发，设备为路由器，涉及路由选择、拥塞控制等。若网络层协议相同解决路由选择，不同则用多协议路由器，允许互联网络网络层及以下各层协议相同或不同。

高层互连针对传输层及以上各层协议不同的网络，设备是网关（如应用网关），可实现不同体系结构网络或局域网与主机系统连接，能进行信息格式、地址、协议等变换，功能复杂。

网络互连的类型与目的要求网络互连的类型同构网指协议相同的网络，异构网指协议不同的网络。互连形式有LAN与LAN、LAN与WAN、WAN与WAN、LAN通过WAN与另外LAN互连，如企业不同部门LAN互连、校园网接入Internet。

网络互连的目的突破网络覆盖范围限制，如用中继器延长局域网距离；提高网络使用效率和管理能力，如分割大网络为子网减少冲突；实现不同网络结点互联互通，屏蔽网络差异融合不同厂家产品。

网络互连的要求提供物理链路及控制规程；为不同网络进程提供合适路由；不修改参与互连网络的硬件、软件、结构和协议；不影响各子网传输性能，以实现主机跨网络通信及资源共享。网络互连设备03中继器的功能与工作原理中继器与集线器

中继器工作于物理层，主要功能是放大、再生和重定时物理信号，补偿信号在传输介质中的衰减和噪声，以延长局域网的传输距离。例如，粗同轴电缆网段最大长度500m，通过中继器可扩展网络覆盖范围。中继器的应用场合与特性

适用于连接同类局域网的不同电缆段，典型应用是延长以太网长度，但受“5-4-3原则”限制（最多4个中继器连接5个网段，3个网段可带主机）。其特性包括：仅作用于物理层，对高层协议透明，可连接不同传输介质的同类局域网。集线器的类型与功能

集线器是多端口中继器，工作于物理层，具备信息转发、信号再生和减少网络故障功能。类型分为被动集线器（仅作连接点）、主动集线器（信号再生与诊断）、智能集线器（资源共享与异常报告）和高性能集线器（冗余电源与模块化设计）。中继器与集线器

中继器与集线器的异同相同点：均工作于物理层，用于扩展网络，对高层协议透明。不同点：中继器为单端口信号放大，集线器为多端口集中连接；集线器支持级联和网络分区，功能较中继器更丰富，逐渐替代传统中继器。

网桥网桥的适用场合适用于连接多个局域网网段，解决不同部门、办公楼或地理范围超单个局域网覆盖的网络互连需求。例如，将企业按部门划分为多个网段，通过网桥互连以减少冲突、提高性能，或连接相距较远的办公楼局域网。

网桥的核心特性工作于数据链路层，基于MAC地址过滤数据帧，隔离广播域（仅转发跨网段数据）；对高层协议透明，支持TCP/IP、IPX等多种协议；可连接不同MAC子层协议的局域网（如802.3以太网与802.5令牌环网），实现帧格式转换。

网桥的工作原理采用存储转发机制，接收完整数据帧后，根据目的MAC地址查询转发表：若源与目的网段相同则丢弃，不同则转发。转发表通过“向后自学习”建立（记录源MAC地址与端口对应关系），路径选择方式包括透明桥（自学习）和源路由桥（帧携带路由信息）。网桥

网桥在局域网中的作用主要作用包括：隔离网段以减少通信量，提高网络性能；扩大网络物理覆盖范围；隔离故障网段，提升网络可靠性。例如，某网段故障时，网桥可阻止故障扩散至整个网络，保障其他网段正常运行。

网关网关的工作原理工作于OSI模型高层（传输层及以上），实现不同体系结构网络的协议转换。例如，NetWare节点与TCP/IP主机通信时，网关将NetWare报文转换为TCP/IP格式，反之亦然，通过协议转换实现异种网络互通。

网关的主要变换项目包括信息格式变换（调整数据长度、代码、格式以适配目标网络）、地址变换（转换不同网络的地址格式）和协议变换（转换各层控制信息，如流量控制、差错处理机制）。例如，IPX协议与TCP/IP协议的地址和分组格式转换。

网关的分类及应用分为协议网关（如TCP/IP与SNA协议转换）、应用网关（特定应用系统数据翻译，如邮件网关）和安全网关（即防火墙，控制网络访问）。应用场景包括大型主机访问、异构网络互联，如企业内网与互联网的安全隔离及协议适配。网关

网关在网络互联中的重要性是解决异种网络（不同协议、体系结构）互联的核心设备，打破了网络技术壁垒。例如，通过网关实现Windows与Linux系统的文件共享，或企业私有网络与公共云平台的数据交互，保障不同系统间的互操作性与安全性。网络互连路由选择协议04路由的定义路由与路由器路由是指导IP报文从源端发送到目的端的路径信息，也可理解为通过相互连接的网络把数据包从源地点移动到目标地点的过程。路由器的主要功能路由功能：包括路由表的建立、维护和查找；交换功能：在网络之间转发分组数据，涉及解封装、处理、查找路由表、封装等过程；隔离广播、指定访问规则：阻止广播报文通过，可设置访问控制列表控制流量；异种网络互联：支持不同数据链路层协议连接异种网络；子网间的速率匹配：利用缓存及流控协议适配不同端口速率。路由器在不同网络环境中的作用骨干网：负责路由选择，维护庞大路由表并快速响应连接状态变化；地区网：连接下层基层园区网，负责下层网络间数据转发；园区网内部：分隔子网，负责子网间报文转发和广播隔离，边界路由器负责与上层网络连接。路由原理与路由表路由表的构成及各字段含义Destination：目的地址，标识IP报文的目的地址或目的网络；Mask：网络掩码，与目的地址一起标识目的主机或路由器所在网段地址；Proto：生成、维护路由的协议或方式，如Static、RIP、OSPF等；Pre：路由加入IP路由表的优先级；Cost：路由开销；NextHop：下一跳地址，IP报文要经过的下一个设备；Interface：输出端口，IP报文将从该路由器哪个端口转发。路由原理与路由表路由过程示例以RTA左侧连接网络，RTC右侧连接网络为例，网络数据包发送到网络：网络数据包发送到RTA的ETH1端口，RTA查找路由表，下一跳地址为，从ETHO端口发出交给下一跳；RTB的ETH0端口收到数据包，查找路由表，下一跳地址为，从ETH1端口发出交给下一跳；RTC的ETHO端口收到数据包，查找到目的地址是直连网段，下一跳地址为，从ETH1端口送出交给目的地址。

路由的分类直连路由概念：与路由器直连的网段的路由条目；特点：无需特别配置，由链路层发现，链路层协议为Up则路由表出现相应条目，Down则消失，无需维护，但只能发现直连网段路由；配置方法：在路由器端口上设置IP地址即可；适用场景：简单网络环境，仅需连接直连网段。

静态路由概念：系统管理员手动设置的路由；特点：不占用网络带宽和系统资源、安全，但网络故障后不会自动修正，需管理员手动配置，不能自动调整；配置方法：根据不同出端口类型指定出端口和下一跳地址，点到点接口需指定出接口，广播接口和VT接口必须指定下一跳，NBMA类型端口只需配置下一跳地址；适用场景：网络拓扑简单且固定的环境。路由的分类动态路由概念：由动态路由协议发现的路由；特点：能自动发现和修改路由，无需人工维护，但开销大，配置复杂；配置方法：通过配置动态路由协议如RIP、OSPF、ISIS、BGP等实现；适用场景：网络拓扑复杂且经常变化的环境。

特殊路由01默认路由概念：网络地址和子网掩码全部为0的特殊路由；特点：当路由表中没有与目的地址匹配的路由条目时，使用默认路由转发数据包；应用场景：管理员可手动配置，某些动态路由协议在边界路由器上也可生成并下发给其他路由，适用于网络出口单一等场景。示例：目的地址/0，下一跳，出接口Ethernet0/0/0。

02主机路由概念：针对主机的路由条目，子网掩码为32位；特点：精确到单个主机的路由；应用场景：用于控制到达某台主机的路径。示例：目的地址/32，下一跳，出接口Ethernet0/0/0。特殊路由

黑洞路由概念：指向NULL0虚拟端口的路由条目，NULL0永远开启不可关闭；特点：匹配黑洞路由的数据在此路由器上被终结，且不向源端通告信息；应用场景：安全防范、路由防环等场景。示例：目的地址/16，下一跳，出接口NULL0。

路由的优先级与度量值路由优先级的概念及判定规则概念：判定路由条目是否能被优选的重要条件，各路由协议（包括静态路由）被赋予优先级；判定规则：对于相同目的地，优先级高（值较小）的路由协议发现的路由成为最优路由，直连路由优先级最高为0，不同路由协议优先级可手动配置，相同优先级时系统通过内部优先级决定。华为路由协议外部优先级示