工业互联网网络技术课件 任务4.3 配置和组建跨网段环网

任务4.3配置和组建跨网段环网一、任务说明任务目标任务实施流程使用三台三层交换机组建环网，涵盖设计、维护、边缘、产线及数据管理等多网段，实现全网互通与链路冗余保护。重点掌握VLAN划分、TRUNK链路配置及静态路由设置，确保不同网段间的通信与网络稳定性。二、知识准备-①工业交换机基础知识作用交换机是网络中使用最广泛的设备，一个中小型的网络中可能只有一台路由器，但是必有多台的交换机，因为交换机有一个很重要的功能就是扩充端口，用于将多台终端接入到网络中。种类交换机按工作方式可分为二层交换机，三层交换机；按在网络中部署的位置和性能可分为核心交换机，接入交换机等；按接口类型可为分普通双绞线交换机，光纤交换机等。与普通交换机的区别外观：铝合金/塑壳或钣金工作环境适应性：高防护等级安装方式：导轨机架/机架桌面散热：无风扇/风扇通信协议和网络管理：更多类型二、知识准备-②二层交换机的工作过程二层交换机根据MAC地址进行数据转发根据源MAC地址，确定数据源机器端口根据目的MAC地址，查找目标机器端口情况1：MAC地址表中有目标端口→直接发送至目标机器情况2：MAC地址表中没有目标端口→采用广播形式（FF-FF-FF-FF-FF-FF）→目标机器接收到广播→目标机器回复→数据发送，并且将目标机器MAC地址添加至MAC表问题：网络中设备多，广播寻址时间久，易感染风险等作用按照一定的逻辑把设备和用户组织在同一个网段，避免物理位置的影响。优点01.防范广播风暴划分多个VLAN子网，减少每个子网设备；VLAN可以建立防火墙机制02.增强数据传输安全数据只在同一个VLAN中传输。03.网络连接灵活不受物理位置限制。二、知识准备-③VLAN（虚拟局域网）二、知识准备-③VLAN（虚拟局域网）二层交换机划分VLAN方法二、知识准备-③VLAN（虚拟局域网）1.硬件准备：重置交换机，网线直连计算机2.软件准备：计算机IP：192.168.0.2，子网掩码：255.255.255.03.登录交换机管理网址：192.168.0.1二、知识准备-③VLAN（虚拟局域网）4.中继端口（TRUNK）和访问端口（ACCESS）区别中继端口（TRUNK）：可以通过多个VLAN数据（交换机与交换机之间，只设1个）访问端口（ACCESS）：只通过一个VLAN数据5.新增VLAN2，设置端口二、知识准备-③VLAN（虚拟局域网）6.设置两个VLAN的IP地址VLAN2：192.169.10.1VLAN1：192.168.0.201（原先是192.168.0.1，修改后会重新进入登录界面）问题：VLAN之间怎么通信？二、知识准备-④三层交换机的工作过程作用网络数据交换路由（网络设备从一个接口上收到数据包，根据数据包的目的地址进行定向并转发到另一个接口的过程。即根据路由的配置决定数据包的转发路径）根据IP（网络层）VLAN间路由:路由器或三层交换机设备提供中继服务二、知识准备-④三层交换机的工作过程A发给B先根据IP和子网掩码相“与”确认B与A是否同网段情况1：AB同一网段直接按照二层交换机MAC寻址方式发送接收数据情况2：AB不同网段A发送的数据给网关→生成网关MAC地址→路由模块查询B路由→添加B路由信息+网关MAC地址→网关+B的目标MAC地址→数据传达至B路由模块查询B路由1.静态路由：直接配置，固定2.动态路由：由三层交换机根据动态路由协议自动产生，变化二、知识准备-⑤静、动态路由配置方法静态路由配置：1.目的地址：要通信的IP地址；2.子网掩码：确保与目的地址相“与”后与源地址同一个网段3.下一跳地址：数据包去往目标网段的IP地址需要分别配置好三个三层交换机各自的VLAN端口和IP地址静态路由配置二、知识准备-⑤静、动态路由配置方法需要分别配置好三个三层交换机各自的VLAN端口和IP地址实现从交换机1到交换机2的静态路由（单向），目的地址为192.168.20.0解决办法1：还要在交换机2上配置到交换机1的路由问题1：交换机2数据不能到交换机1解决办法2：分别在交换机1和2上增加路由问题2：交换机1不能和交换机2边缘网络数据互通二、知识准备-⑤静、动态路由配置方法需要分别配置好三个三层交换机各自的VLAN端口和IP地址三台交换机配置：VLANIP与静态路由交换机设备VLAN及IP地址配置静态路由条目(StaticRoutes)SW1VLAN1:192.168.0.201VLAN2:192.168.10.1192.168.20.0via192.168.0.202192.168.21.0via192.168.0.203192.168.40.0via192.168.0.202192.168.41.0via192.168.0.203SW2VLAN1:192.168.0.202VLAN3:192.168.20.1VLAN4:192.168.21.1192.168.10.0via192.168.0.201192.168.40.0via192.168.0.203192.168.41.0via192.168.0.201SW3VLAN1:192.168.0.203VLAN5:192.168.40.1VLAN6:192.168.41.1192.168.10.0via192.168.0.201192.168.20.0via192.168.0.202192.168.21.0via192.168.0.202二、知识准备-⑤静、动态路由配置方法测试同网段网关在PC1上执行"Ping192.168.10.1"。验证本地网络配置是否正确，确保数据包能到达网关。测试跨网段通信执行"Ping192.168.20.2"测试与PC2的连通性。若成功，证明VLAN划分和静态路由配置生效。结果判定标准返回"Replyfrom..."且丢包率为0%，即表示网络连通性测试通过。二、知识准备-⑤静、动态路由配置方法交换机动态路由配置：启用RIP协议→添加交换机1网段192.168.0.0→添加交换机其他网段二、知识准备-⑥环网协议环网冗余三个交换机两两相连，如果任意一根线断开整个网络还能运转。STP（生成树协议）任一交换机中如果有两条或两条以上的链路到达根网桥，STP都根据算法仅仅保留一条，把其他切断，从而保证任意两个交换机之间只有一条单一的活动链路以实例（多个相同业务的VLAN集合）为维度，各个实例独立破环。通过VLAN和实例的映射，可以在这些实例上实现负载均衡MSTP（多生成树协议）提供快速的故障检测和切换，以确保网络在出现故障时能够迅速地从备用路径传输数据，减小网络中断的时间，从而有效保证用户通信质量ERPS（以太网保护切换）环：ERPS协议基本单位由一组配置了相同控制VLAN且互连的交换设备构成节点：加入的交换设备如SW1-SW3为3个节点环网保护链路RPL非故障状态下阻塞不通（owner和neighbour端口）RPLowner端口1个环路只有1个，用户配置RPLneighbour端口与RPLowner端口直接连接普通端口除RPLowner和RPLneighbour以外的端口二、知识准备-⑥环网协议端口角色RPLowner端口、RPLneighbour端口和普通端口ERPS环网配置：配置MSTP实例→配置ERPS环→配置ERPS端口二、知识准备-⑥环网协议三、任务实施规划并配置终端的IP地址配置EPRS环网配置三层交换机VLAN配置三层交换机的静态路由保存配置网络测试三、任务实施-①规划并配置终端的IP地址三、任务实施-②配置三层交换机VLAN3.端口类型（A、T）1.创建VLAN2.分配端口所属VLAN4.添加IP地址三、任务实施-③配置三层交换机的静态路由三个交换机分别添加到对方不同网络的静态路由交换机设备VLAN及IP地址配置静态路由条目(StaticRoutes)SW1VLAN1:192.168.0.201VLAN2:192.168.10.1192.168.20.0via192.168.0.202192.168.21.0via192.168.0.203192.168.40.0via192.168.0.202192.168.41.0via192.168.0.203SW2VLAN1:192.168.0.202VLAN3:192.168.20.1VLAN4:192.168.21.1192.168.10.0via192.168.0.201192.168.40.0via192.168.0.203192.168.41.0via192.168.0.201SW3VLAN1:192.168.0.203VLAN5: