交换式以太网教案
项目四--任务10 交换式以太网(已录)
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01 共享式以太网 02 交换式以太网 03 交换机级联 04 交换机堆叠
交换机的堆叠
1、堆叠定义
交换机的堆叠
2、堆叠模块与堆叠线缆
UP
DOWN
交换机的堆叠
3、堆叠方式 （1）单一菊花链堆叠总线
Catalyst 3500 series XL Catalyst 3500 series XL Catalyst 3500 series XL Catalyst 3500 series XL Catalyst 3500 series XL Catalyst 3500 series XL Catalyst 3500 series XL Catalyst 3500 series XL
什么是共享式以太网？
共享式以太网
HUB
HUB
HUB
A
B
C
D
E
F
不能发送
所有计算机不能在同一时间通信，且共享总线带宽
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01 共享式以太网 02 交换式以太网 03 交换机级联 04 交换机堆叠
交换式式以太网交换机HUBHUBAB
C
D
E
F
所有计算机可以在同一时间通信，且独享带宽
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01 共享式以太网 02 交换式以太网 03 交换机级联 04 交换机堆叠
交换机的级联
1、普通端口的级联
交换机的级联
2、Uplink端口的级联
交换机的级联
3、光纤端口的级联
交换机的级联
4、级联的优缺点 （1）级联的优点：易于安装，方便实现大量端口的接入；
（2）级联的缺点：当连接层数较多时，会导致延时增加， 从而引起网络性能下降。
实训3交换式以太网
实训3交换式以太网在计算机网络新应用技术发展过程中，局域网技术一直是最为活跃的领域之一。
局域网技术已经在企业、机关、学校乃至家庭中得到了广泛的应用。
本次实训利用多台计算机和交换机构建一个小型的交换式以太网。
【实训内容】◎局域网的特点（拓扑结构、工作模式、连接介质、介质访问控制方法）◎常用联网设备（交换机、路由器）◎以太网的特点以及新技术.1准备知识.1.1局域网局域网（LAN，Local Area Networks）是指在较小的地理范围内，将有限的通信设备互联起来的计算机通信网络。
从功能的角度来看，局域网具有以下几个特点：1．传输速率高局域网内计算机间数据传输速度非常快，根据传输介质和网络设备的不同，线路所提供的带宽最小也能达到10Mbps，稍快一些可达到100Mbps、1000Mbps，甚至是10Gbps，所以能支持计算机之间的高速通信，时延较低。
无论是普通的办公自动化、多媒体教学还是视频点播，都能非常轻松地实现。
2．区域范围小不同地传输介质所能够提供的传输距离是不同的。
一般，双绞线为100米，多模光纤为200～500米、单模光纤则可以达到10千米～100千米。
虽然借助于单模光纤和相应的网络设备，可以将局域网的传输访问扩大至数十千米，局域网往往不会拥有如此巨大的规模。
通常情况下，只需要使用多模光纤将各建筑物连接起来。
除非由于合并（如高等院校间的合并）或吞并（如企业间的购并）等特殊原因，将原来相隔较远的两个或两个以上地域内的计算机连接起来而形成的网络，才会用到单模光纤。
3．误码率低相对于广域网和城域网由于局域网的传输距离较短、经过的网络连接设备少，且受到外界干扰的程度也小，所以数据在传输过程中的误码率也相对较低。
误码率通常可控制在10-8。
4．易于维护和管理局域网通常由一个单位或组织建设和拥有，易于维护和管理5．局域网的拓扑结构网络中的计算机等设备要实现互联，就需要以一定的结构方式进行连接，这种连接方式就叫做"拓扑结构"。
任务一 组装简单的交换式以太网
任务一组装简单的交换式以太网一、实验目的通过实训使学生掌握计算机局域网的网络配置与测试方法。
二、实验设备WIN2000 计算机、局域网环境、交换机。
三、实验内容IP地址设置、网络测试四、实验步骤（一）Windows 2000/网络配置:IP地址配置一般情况下，中文Windows 2000会按照系统默认的方式设置本地连接的属性，我们需要根据实际情况设置TCP/IP协议，步骤如下：１.当网卡正确安装完后，您会发现在桌面上出现了一个“网上邻居”图标，用右键单击它并选中“属性”。
２.在“网络和拨号连接”窗口中用右键单击“本地连接”图标，并选中“属性”。
３.选择“本地连接属性”对话框中的“Internet协议（TCP/IP）”项，并单击“属性”按钮。
４.在“Internet协议（TCP/IP）属性”对话框中，选择“使用下面的IP地址”选项，依次输入网络中心提供给你的IP地址（202.***.***.***）、子网掩码（255.255.255.***）、默认网关（202.113.96.2）；再选择“使用下面的DNS服务器地址”选项，添入网络中心DNS服务器地址（202.113.96.10）。
５按“确定”结束TCP/IP设置。
到此，您就已经完成了上网所需的网络配置。
（二）Windows 2000/网络配置:网络测试当进行完网络的配置后，如果一切正常的话，用户的计算机应该与校园网连通了，接下来就可以使用一些常见的Internet服务了。
测试网络连通情况时，通常使用ping命令。
在Windows 2000环境中，从【开始】，选【运行(R)】项，在【运行】对话框中输入“cmd”后单击“确定”按钮，进入DOS环境下。
运行ping命令检测用户计算机与网关(路由器)的连通情况。
1．请先检测局域网的网关，例如：某局域网的网关为202.200.48.129，则运行命令：ping 202.200.48.129 ，如果网关连通正常，则出现如下信息，如图：如果网关不通，则会出现如下的信息：Request timed out.Request timed out.Request timed out.Request timed out.那么，请您仔细检查您的网卡安装及网络配置是否正确。
以太网交换技术(教案第2章)
4、可管理性。缺乏可运营性（认证、服务质量QoS等） 和可管理性（计费、带宽控制支持）等。
2.2 以太网交换工作原理 2.2.1 以太网交换概述
基本思路：交换器/机的端口之间通常是隔离的，但许 可条件下（可控制）也可以建立端口间数据传递、组 播或广播 ；即建立一种交换机制，克服共享广播机制 与碰撞；
2.2.3 以太网网桥和交换比较
80中后期，为了扩展局域网，网桥被大量使用，网桥将 LAN分割成不同的网段，限制了共享冲撞域，但转发广 播帧，所以存在广播风暴问题。
网桥的可扩展性限制是根本的问题：
在小规模网桥连接的网络上广播是合理，但在大型 网络中的广播实际是不能容忍的，为什么？所以网 桥连接的LAN规模不能太大，一般不多于几十个。
2、基于MAC地址的动态交换。
动态交换基于网桥原理，根据MAC源/目的地址，通过 自学习的端口/地址表，形成端口间的一次帧交换连接 和转递，然后通道自动关闭，是目前使用方式。
1、存储转发方式：可靠、延时大、交换速度低。
3、串并转 换，帧缓存 和CRC检验
取目的
地址
A
1234 56
1、串并转 换，帧缓存 和检验CRC
2.1.3 以太网特点和发展：
1、基于CSMA/CD的实现技术，核心是媒介共享、插孔广播 发送和碰撞检测处理，特点：简单、成本低和易推广； 2、网络速度始终高于同时代的其它技术和实际应用需求；
3、以太网技术和传统电信网技术不断产生深刻的融合； 4、从开始的局域网向城域网和广域网发展； 5、从企业级应用向运营商服务网络。
10、ห้องสมุดไป่ตู้叠功能：扩展交换端口时2台或多台交换机联合。
计算机网络实验 交换式以太网通信
本科实验报告课程名称：计算机网络实验项目：交换式以太网通信实验地点：专业班级：学号：学生姓名：指导教师：2011年11月实验二：交换式以太网通信一、实验目的和要求1、通过实验，了解主机通过交换式以太网交换机连接成局域网络及其通信过程，了解多个以太网络之间逻辑通信过程2、学习静态路由选择策略的配置方法。
3、深刻领会网络层和链路层在连接和数据传输的不同方式和作用。
二、实验内容与原理计算机网络往往由许多种不同类型的网络互连连接而成。
将网络互相连接起来要使用一些中间设备（或中间系统），ＩＳＯ的术语称之为中继（relay）系统。
根据中继系统所在的层次，可以有以下五种中继系统：1.物理层（即常说的第一层、层Ｌ1）中继系统，即转发器（repeater）。
2.数据链路层（即第二层，层Ｌ2），即网桥或桥接器（bridge）。
3.网络层（第三层，层Ｌ3）中继系统，即路由器（router）。
4.网桥和路由器的混合物桥路器（brouter）兼有网桥和路由器的功能。
5.在网络层以上的中继系统，即网关（gateway）.交换机交换机归于网桥，是数据链路层的设备，有些交换机也可实现第三层的交换。
路由器可以解决异性网络之间转发分组，作用于网络层。
他们只是从一条线路上接受输入分组，然后向另一条线路转发。
这两条线路可能分属于不同的网络，并采用不同协议。
相比较而言，路由器的功能较交换机要强大，但速度相对也慢，价格昂贵，第三层交换机既有交换机线速转发报文能力，又有路由器良好的控制功能。
交换机和路由器的区别：传统交换机从网桥发展而来，属于第二层即数据链路层设备。
它根据ＭＡＣ地址寻址，通过站表选择路由，站表的建立和维护由交换机自动进行。
交换机是快速，转发端口算法简单，便于硬件实现。
路由器属于网络层设备，它根据ＩＰ地址进行寻址，通过路由表路由协议产生。
路由器最大的好处实现网际互连，控制功能强大。
三、 主要仪器设备1、WindowsXP 系统计算机2、Packet Tracer 5.1路由模拟软件模拟网络实现3、参考Packet Tracer 5.1帮助提示四、 操作方法与实验步骤设置网络中的主机，使用Ping 命令测试主机间网络连接情况： 配置路由器之前测试主机连通情况。
计算机网络 实验3 交换式以太网的组建
实验3 简单以太网的组建一、实验目的1、掌握共享式以太网、交换式以太网的特点和区别。
2、掌握直通线和交叉线的使用。
3、掌握使用交换机组建简单以太网。
4、熟悉网络连通性测试，了解网络拓扑。
二、实验器材计算机、交换机、直通线、交叉线、简易电缆测试器等。
三、实验要求1、4人一组，合作完成。
2、记录实验数据，填写实验表格，分析实验结果。
四、实验原理1、两台计算机通过交叉UTP网线可以实现双机通信。
2、通过直通UTP网线将2台计算机和单一交换机连接组建简单以太网，可以实现计算机之间通信。
3、通过UTP网线（直通线、交叉线）将4台计算机和多交换机连接（级联）组建简单以太网，可以实现将计算机之间通信。
交换机级联方式：直通线级联：直通线的一端连接交换机的普通端口，另一端连接另一交换机的Uplink 端口。
交叉线级联：交叉线的两端连在两台交换机的普通端口上。
五、实验步骤1、选择并检测所需实验器材。
2、使用交叉UTP网线实现双机通信。
（1）按照图3.1所示结构，分别用直通线和交叉线将两台计算机直接连接。
（2）为两台计算机设置TCP/IP属性值。
（3）使用ping命令测试两台计算机的连通性。
计算机A 计算机B图3.1 两台计算机通过网线直接连接3、单一交换机组建简单以太网（1）按照图3.2所示结构，通过直通UTP网线将两台计算机和交换机连接。
（2）为两台计算机设置TCP/IP属性参数（分别使用2组不同的TCP/IP属性参数）。
（3）使用ping命令测试两台计算机的连通性。
计算机A 计算机B图3.2 使用直通线将两台计算机和交换机连接4、.多交换机组建简单以太网（1）分别按照图3.3和图3.4所示结构，通过直通或交叉UTP网线将四台计算机和两台交换机连接。
（2）为四台计算机设置TCP/IP属性值属性参数（分别使用2组不同的TCP/IP属性参数）。
（3）使用ping命令测试4台计算机的连通性。
计算机A 计算机B 计算机C 计算机D图3.3 Uplink端口-普通端口级联计算机A 计算机B 计算机C 计算机D图3.4 普通端口-普通端口级联六、实验记录表3-1 实验器材的选择与检测实验器材名称数量检测结果表3-2 两台计算机通过直通线和交叉线直接连接的实验记录3-3 两台计算机和单一交换机连接的实验记录表3-4 以太网传输介质实验记录表3-5 Uplink端口-普通端口级联的实验记录表3-6 普通端口-普通端口级联的实验记录七、习题与思考1、请查阅技术资料，完成下列选择题。
计算机网络应用基础教案-2.4交换式以太网（5篇范例）
计算机网络应用基础教案-2.4交换式以太网（5篇范例）第一篇：计算机网络应用基础教案-2.4交换式以太网2.4交换式以太网教学内容：交换式以太网。
教学目的：交换式以太网工作原理、特点、三层交换技术。
教学重难点：交换式以太网工作原理。
教学课时：3课时教学过程：一、引入课题。
共享式以太网，以集线器作为中心，随着网络增大，通信量增加，性能下降，为了提高服务质量，交换式以太网应运而生。
二、定义。
交换式以太网是以交换式集线器（switching Hub）或交换机（switch）为中心构成，是一种星型拓扑结构的网络。
简称为交换机为核心设备而建立起来的一种高速网络。
它同时提供多个通道，比传统的共享式集线器提供更多的带宽，传统的共享式10MBPS/100MPS以太网采用广播式通信方式，每次只能在一对用户间进行通信，如果发生碰撞还得重试，而交换式以太网允许不同用户间进行传送，比如，一个16端口的以太网交换机允许16个站点在8条链路间通信。
三、工作原理。
1、基本功能如下：地址学习转发/过滤决定2、交换方式：直接交换方式存储转发交换方式改进的直接交换方式各种方式的优缺点，及帧的检测任务由谁完成。
四、交换式以太网的特点：。
1、保留现在网络；2、与现有网络结全；3、易学易用，以以太网为基础；4、支持虚拟局域网；5、支持现在传输介质。
五、三层交换技术1、三层与二层的优缺点2、技术理由三层与二层有机结合，加快速度，有效控制广播。
3、三层交换应用作为主干交换机支持Trunk协议。
六、总结。
七、网络作业（在线作业）。
第二篇：计算机网络应用基础教案-3.2IP地址3.2IP地址教学内容： IP地址。
教学目的：掌握IP地址的基本概念、分类、子网掩码。
教学重难点：子网掩码。
教学课时：3课时教学过程：一、定义。
IP地址被用来给Internet上的电脑一个编号。
大家日常见到的情况是每台联网的PC上都需要有IP地址，才能正常通信。
我们可以把“个人电脑”比作“一台电话”，那么“IP地址”就相当于“电话号码”，而Internet中的路由器，就相当于电信局的“程控式交换机”。
1.5 交换式以太网
使用历史命令
(向上键 向上键) Switch# (向上键) (向下键 向下键) Switch# (向下键)
回顾
交换机的MAC地址表式如何生成的？ 交换机的MAC地址表式如何生成的？ MAC地址表式如何生成的 交换机如何对帧进行转发？ 交换机如何对帧进行转发？ 交换机的转发方式有哪些？ 交换机的转发方式有哪些？ 对交换机进行配置的方式有哪些？ 对交换机进行配置的方式有哪些？ 交换机在进行配置时有几种模式？ 交换机在进行配置时有几种模式？
1.6.4 交换机设备硬件组成
交换机设备=硬件构件+软件操作系统(RGNOS) 交换机设备=硬件构件+软件操作系统(RGNOS)
RAM
ROM
Flash
CPU
Interface
交换机性能参数
背板带宽
24X100MX2＝ 24X100MX2＝4.8G S2126G 12.8G
包转发率
S2126G 8K 6.6MPPS
进入接口配置模式
Switch(config)#interface fastethernet 0/1 Switch(configSwitch(config-if)#exit Switch(config)#
从子模式下直接返回特权模式
Switch(configSwitch(config-if)#end Switch#
基于WEB WEB的管理 3) 基于WEB的管理
在web页面中输入交换机的管理IP可以进入交换机的web管理页面 web页面中输入交换机的管理IP可以进入交换机的web管理页面 页面中输入交换机的管理IP可以进入交换机的web
基于WEB的管理（ 基于WEB的管理（续） WEB的管理
在web页面下对交换机进行管理 web页面下对交换机进行管理
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第课时
3、交换机的工作原理（简单介绍）
交换机是工作在OSI参考模型数据链路层的设备，外表和集线器相似。
它通过判断数据帧的目的MAC地址，从而将帧从合适的端口发送出去。
交换机的冲突域仅局限于交换机的一个端口上。
比如，一个站点向网络发送数据，集线器将会向所有端口转发，而交换机将通过对帧的识别，只将帧单点转发到目的地址对应的端口，而不是向所有端口转发，从而有效地提高了网络的可利用带宽。
交换机实现数据帧的单点转发是通过MAC地址的学习和维护更新机制来实现的。
以太网交换机的主要功能包括MAC地址学习、帧的转发及过滤和避免回路。
交换机可以有多个端口，每个端口可以单独与一个结点连接，也可以与一个共享介质式的以太网集线器连接。
如果一个端口只连接一个结点，那么这个结点就可以独占整个带宽，这类端口通常被称作“专用端口”；如果一个端口连接一个与端口带宽相同的以太网，那么这个端口将被以太网中的所有结点所共享，这类端口被称为“共享端口”。
例如一个带宽为100Mbps的交换机有10个端口，每个端口的带宽为100Mbps。
而Hub的所有端口共享带宽，同样一个带宽100Mbps的Hub，如果有10个端口，则每个端口的平均带宽为10Mbps，如下图所示。
二、交换机数据转发方式(讲解时间：20min)
交换机根据数据帧的MAC（Media Access Control）地址（即物理地址）进行数据帧的转发操作。
交换机转发数据帧时，遵循以下规则：
如果数据帧的目的MAC地址是广播地址或者组播地址，则向交换机所有端口转发（除数据帧来的端口）。
如果数据帧的目的地址是单播地址，但是这个地址并不在交换机的MAC地址表中，那么也会向所有的端口转发（除数据帧来的端口）。
如果数据帧的目的地址在交换机的MAC地址表中，那么就根据MAC地址表转发到相应的端口。
如果数据帧的目的地址与数据帧的源地址在一个网段上，它就会丢弃这个数据帧，交换也就不会发生。
以下图为例来看看具体的数据帧交换过程。
①当主机D发送广播帧时，交换机从E3端口接收到目的地址为ffff.ffff.ffff的数据帧，则向E0、E1、E2和E4端口转发该数据帧。
②当主机D与E主机通信时，交换机从E3端口接收到目的地址为0260.8c01.5555的数据帧，查找MAC地址表后发现0260.8c01.5555并不在表中，因此交换机仍然向E0、E1、E2和E4端口转发该数据帧。
③当主机D与主机F通信时，交换机从E3端口接收到目的地址为0260.8c01.6666的数据帧，查找MAC地址表后发现0260.8c01.6666也位于E3端口，即与源地址处于同一个网段，所以交换机不会转发该数据帧，而是直接丢弃。
④当主机D与主机A通信时，交换机从E3端口接收到目的地址为0260.8c01.1111的数据帧，查找MAC地址表后发现0260.8c01.1111位于E0端口，所以交换机将数据帧转发至E0端口，这样主机A即可收到该数据帧。
⑤如果在主机D与主机A通信的同时，主机B也正在向主机C发送数据，交换机同样会把主机B发送的数据帧转发到连接主机C的E2端口。
这时E1和E2之间，以及E3和E0之间，通过交换机内部的硬件交换电路，建立了两条链路，这两条链路上的数据通信互不影响，因此网络亦不会产生冲突。
所以，主机D和主机A之间的通信独享一条链路，主机C和主机B之间也独享一条链路。
而这样的链路仅在通信双方有需求时才会建立，一旦数据传输完毕，相应的链路也随之拆除。
这就是交换机主要的特点。
从以上的交换操作过程中，可以看到数据帧的转发都是基于交换机内的MAC地址表，但是这个MAC地址表是如何建立和维护的呢？下面我们就来介绍这个问题。
三、交换机MAC地址管理(讲解时间：20min)
1、交换机MAC地址学习
交换机的MAC地址表中，一条表项主要由一个主机MAC地址和该地址所位于的交换机端口号组成。
整张地址表的生成采用动态自学习的方法，即当交换机收到一个数据帧以后，将数据帧的源地址和输入端口记录在MAC地址表中。
思科的交换机中，MAC地址表放置在内容可寻址存储器（Content-Address able Memory，CAM）中，因此也被称为CAM表。
当然，在存放MAC地址表项之前，交换机首先应该查找MAC地址表中是否已经存在该源地址的匹配表项，仅当匹配表项不存在时才能存储该表项。
每一条地址表项都有一个时间标记，用来指示该表项存储的时间周期。
地址表项每次被使用或者被查找时，表项的时间标记就会被更新。
如果在一定的时间范围内地址表项仍然没有被引用，它就会从地址表中被移走。
因此，MAC地址表中所维护的一直是最有效和最精确的MAC地址/端口信息。
以下图所示为例，来说明交换机的地址学习过程
（1）最初交换机MAC地址表为空。
（2）如果有数据需要转发，如主机PC1发送数据帧给主机PC3，此时，在MAC地址表中没有记录，交换机将向除向E0/1以外的其它所有端口转发，在转发数据帧之前，它首先检查这个帧的源MAC地址（M1），并记录与之对应的端口（E0/1），于是交换机生成（M1，E0/1）这样一条记录，并加入到MAC地址表内。
交换机是通过识别数据帧的源MAC地址学习到MAC地址和端口的对应关系的。
当得到MAC地址与端口的对应关系后，交换机将检查MAC地址表中是否已经存在该对应关系。
如果不存在，交换机就将该对应关系添加到MAC地址表；如果已经存在，交换机将更新该表项。
（3）循环上一步，MAC地址表不断加入新的MAC地址与端口对应信息。
直到MAC地址表记录完成为止。
此时，如主机PC1再次发送数据帧给主机PC3时，由于MAC地址表中已经记录了该帧的目的地址的对应交换机端口号，则直接将数据转发到E0/3端口，不再向其他端口转发数据帧。