学习情景四中小型企业局域网组建讲课教案

学习情景四中小型企业局域网组建

任务二中小型企业局域网的设计与配置

学时：10学时

教学目的：通过教学与项目任务实训，学生应能描述交换式以太网的特点；熟练进行VLAN 的划分；熟练完成单臂路由的配置；描述城域网的技术与标准；完成中小型企业局域网的设计与配置的综合实验。

教学方法：项目实战教学法

学习目标：

①掌握交换式以太网组网技术；

②掌握VLAN技术；

③了解城域网技术；

④掌握中小型局域网设计、安装与配置。

主要学习内容：

①交换式以太网的特点；

②VLAN作用与划分方法；

③三层交换机的功能；

④单臂路由的配置；

⑤城域网技术与标准；

⑥中小型局域网设计与配置综合实验。

一、交换式局域网

（一）交换式局域网简介

典型的交换式局域网是交换式以太网（Switched Ethernet），它的核心部件是以太网交换机（Ethernet Switch）。从共享型向交换型网络升级常采用以下几种方法。

用交换机取代原有的集线器，每个用户都有了专用带宽，从而消除了冲突的发生。

在服务器区中增加交换机，为服务器群中的每个服务器提供专用的带宽，来提供网络性能。

升级网络主干，可以为LAN中的每个工作组带来性能的改善。

（二）交换机

1、交换机的功能

2、交换机与集线器的区别

3、交换机的特点

4、交换机的选择

5、交换机的三种交换方式

6、交换机的工作原理

二、VLAN（虚拟局域网）

1、什么是VLAN

2、VLAN的功能

3、常用的划分VLAN的方法

4、划分VLAN的配置命令

5、VLAN中继

三、三层交换机简介

1、三层交换机的功能

2、三层交换机的选型

3、三层交换机与专用路由器的区别

4、单臂路由的配置

四、城域网技术概述

1 城域网的发展

二十世纪90年代初期，IEEE颁布了城域网（metropolitan area network-MAN）标准，即IEEE802.6（1993）。标准描述了分布式队列双总线DQDB（distributed queue dual bus）。应用较多的城域网定义是：城域网是适用于城市的信息基础设施，是国家信息高速公路（NH）与城市广大用户的中间环节。建造城域网的目的是：提供单一、通用和公共的网络构架，藉以高速有效地传输数据、声音、图像和视频等信息，满足用户日新月异的需求。目前在世界许多发达国家，城域网正在和国家信息高速公路同步的发展着。城域网的范围平均在80km 左右，一般局间中继距离大约为5—7km（依城市的大小而不同）。

2 城域网解决方案

城域网解决方案主要有四大类：

第一类是以SDH（同步数字系列）为基础的多业务平台；出发点是充分利用大家所熟悉和信任的SDH技术，加以改造以适应多业务应用，支持层２和／或层３的数据智能。

第二类是基于第二层交换和第三层选路的方案，主要指以太网解决方案；

第三类是城域网用WDM（波分复用）方案，即以WDM为基础的多业务平台；

第四类是以ATM（异步传输模式）为基础的多业务平台方案。

五、城域网的构成

城域网可分为业务网络层和传输网络层。传输网络层可分为核心层、汇聚层和接入层。核心层采用以IP技术为核心的设备，包括大容量路由器、三层高端交换机、优选路由器等。

汇聚层对用户接入数据汇聚、流量控制和管理，这一层是城域网实施业务管理的主要层面。由网络数据库、网络服务器、计费服务器等构成网络的业务部分，负责处理业务逻辑。

接入层支持各类用户的快速接入，包括多业务接入集中器、话音接入网关、远端接入服务器等。

城域接入网建设的目标是：

（1）开放的基础传送平台

（2）具备移动通信、数据、图像及话音的多种业务综合接入能力、数字化、宽带化、综合化的接入平台

（3）丰富的业务提供能力，满足集团用户、行业用户和商业用户及住宅用户不断增长的业务需求

（4）网络的管理能力和运营能力。

六、城域网涉及的一些技术与标准

1 同步数字光纤网络SDH

SDH（Synchronous Digital Hierarchy）同步数字光纤网络是由一些SDH网元（NE）组成的，在光纤上进行同步信息传输、复用、分插和交叉连接的网络。它的特点是：

（1）对网络节点接口（NNI）进行了统一的规范。

（2）SDH信号的基本模块是速率为155.520 Mbit/s的同步传输模的块第一级（STM-1）。（3）SDH信号的基本传输模块可以容纳北美、日本和欧洲的现有数字系列。

（4）采用了同步复用方式和灵活的复用映射结构。

（5）SDH同步和灵活的复用方式也使数字交叉连接（DXC）功能的实现大大简化。

（6）SDH的帧结构中安排了丰富的开销比特。

（7）SDH设备是智能化设备，兼有终结、上/下复接和交叉连接功能。

（8）SDH不仅构成了世界性统一的NNI接口的基础，而且也与世界性统一的UNI接口协调。

不足之处：

（1）频带利用率不如传统的PDH系统。

（2）技术和功能上的复杂性大大增加。

（3）在从PDH到SDH的过渡时期，会形成多个SDH“同步岛”经由PDH互连的局面。（4）由于ADM/DXC的自选路由以及难以区分来历的不同的2.048 Mbit/s信号，使得网络同步的规划管理和同步性能的保证增加了相当难度。

（5）由于大规模地采用软件控制和将业务量集中在少数几个高速链路和交叉连接点上，使软件几乎可以控制网络中的所有交叉连接设备和复用设备。

（6）SDH网络管理成本比PDH有望下降，但对于维护管理人员的素质要求提高，对于环境条件的要求也提高了。

2 波分数字复用技术WDM

波分复用WDM（Wavelength Division Multiplexing）是光纤通信中的一种传输技术。它利用一根光纤可以同时传输多个不同波长的光载波特点，把光纤可能应用的波长范围划分成若干个波段，每个波段用作一个独立的通道传输一种预定波长的光信号。光波分复用的实质是在光纤上进行光频分复用，只是因为光波通常采用波长而不用频率来描述、监测与控制。WDM系统基本上由五部分组成：光发射部分、光接收部分、光传输部分（光纤和放大器）、光监控部分和网管部分。

下面看几个实际应用的例子：

1. 点到点汇聚

2. 沿途上下业务

3. 环状结构

3 IP over SDH

IP over SDH以SDH网络作为IP数据网络的物理传输网络。它使用链路及PPP协议对IP 数据包进行封装，把IP分组根据RFC1662规范简单地插入到PPP帧中的信息段。然后再由SDH通道层的业务适配器把封装后的IP数据包映射到SDH的同步净荷中，然后向下，经过SDH传输层和段层，加上相应的开销，把净荷装入一个SDH帧中，最后到达光层，在光纤中传输。IP over SDH，也称Packet over SDH（PoS）。SDH是基于时分复用的，在网管的配置下完成半永久性连接的网，在IP over SDH中，SDH只有一种工作方式。

IP over SDH具有以下优点：

对IP路由的支持能力强，具有很高的IP传输效率。

符合Internet业务的特点，如有利于实施多路广播方式。

能利用SDH技术本身的环路，故可利用自愈合（Self-healing Ring）能力达到链路纠错；同时又利用OSPF（开放最短通路优先）协议防止设备和链路故障造成的网络停顿，提高网络的稳定性。

省略了不必要的ATM层，简化了网络结构，降低了运行费用。

缺点：

仅对IP业务提供好的支持，不适于多业务平台。

不能像IP over ATM技术那样提供较好的服务质量保障（QoS）。

对IPX等其它主要网络技术支持有限。

4 IP over WDM

IP over WDM也称光因特网。就是直接在光纤上运行的因特网。其基本原理和工作方式是：在发送端，将不同波长的光信号组合（复用）送入一根光纤中传输，在接收端，又将组合光信号分开（解复用）并送入不同终端。IP over WDM的帧结构有两种形式：SDH帧格式和千兆以太网帧格式。

SDH帧格式：主要网络再生设备大多采用SDH帧格式。

千兆以太网帧格式：在局域网中主要采用千兆以太网帧结构。

IP over WDM具有以下的优点：

充分利用光纤的带宽资源，极大地提高了带宽和相对传输速率。

对传输码率、数据格式及调制方式透明。可以传送不同码率的ATM、SDH/Sonet和千兆以太网格式的业务。

不仅可以与现有通信网络兼容，还可以支持未来的宽带业务网及网络升级，并具有可推广性、高度生存性等特点。

缺点：目前，对于波长标准化还没有实现。

WDM系统的网络管理应与其传输的信号的网管分离。但在光纤上加上开销和光信号的处理技术还不完善，从而导致WDM系统的网络管理还不成熟。

目前WDM系统的网络拓扑结构只是基于点对点的方式，还没有形成“光网”。

5 动态IP分组传输技术DPT

Cisco公司提出了动态传输技术（DPT），其核心是空间再用协议（SRP），它是一种新的MAC层协议，DPT位于Cisco公司五步战略的第四步。

1. DPT环结构：

DPT环由两个反向循环的光纤环组成，每个环可同时传送数据和控制包。

2. DPT的主要技术

为了提高网络带宽的效率，DPT采用了以下儿种技术：空间再用（SRP）协议、SRP公平算法、双光纤和统计复用。

七、城域网络应用现状与前景

城域网所承载的业务不同的角度可有不同的描述。

第一：从电信运营的角度来说，城域网的业务指的是：城域网对用户所提供的服务。

按业务类型分，提供的业务可以分为三类：

1、传统的TDM业务，包括N x 64 Kbit/s：，N x 2 Mbit/s，N x 34 Mbit/s or 45 Mbit/s，N x 140 Mbit/s，N x 155 Mbit/s，N x 622 Mbit/s直到10 Gbit/s。既有交换机中继线、基站业务，也有传送图像的34／45M接口。

2、ATM业务，ATM业务既可以是34/ 45Mbit/s，155Mbit/s接口，也可以是VC4-XC级连接口，或者是IP over ATM over SDH方式；

3、IP业务，一般以10Mbit/s、100Mbit/s、1 Gbit/s为主。按用户类型分，分为企业集团用户、行业集团用户、SOHO和写字楼用户、智能化住宅小区、出租业务等。

在上述带宽能力的基础上，要求满足两类业务的需求：

一类是QoS要求较高的互连业务和实时视频业务。

另外一类是QoS要求较低的Internet上网业务。

第二：从用户的角度来说，城域网的业务是指用户在网上所能实现的功能。

项目任务实训：中小型企业局域网的设计与配置

要求：在交换机、路由器中进行VLAN划分和单臂路由组网实验，通过模拟软件进行模拟操作完成。

小结：

在学习情景四的该任务中介绍以下主要内容：

交换式局域网的特点；

VLAN的配置和单臂路由的配置；

城域网的主要解决方案；

城域网的基本构成；

城域网采用的SDI、WDM等技术的特点；

城域网的发展趋势；

如何进行中小企业局域网的构建与设计。

思考题：

1、城域网与局域网的不同?

2、城域网的主要技术有哪几种？

3、城域网的基本构成？

4、交换式局域网与共享式局域网的不同点？

5、VLAN配置命令的各命令功能。

6、单臂路由配置命令的各命令功能。

7、中小企业局域网有什么特点？