計算機網絡技術基礎課標教案

計算機網絡技術基礎課標教案課程名稱計算機網絡技術基礎課程類別適用專業計算機網絡及相關專業授課單位學分4學時72一、課程性質及作用通過課程的學習，學生能認識計算機網絡，能組建并管理小型局域網，互聯不同的網絡，能使用常用網絡服務及工具進行信息交流，培養學生具備良好的自主學習習慣以及細致嚴謹的工匠精神，為進一步學習專業知識奠定基礎。二、課程設計理念及思路1.設計理念本課程突出學生的主體地位，以高職學生的學習特點為中心進行課程教學活動設計，課程設計體現職業性、實操性和開放性，通過深入了解行業發展趨勢，調研計算機網絡領域職業崗位的能力要求，使課程設計與職業崗位能力緊密對應，課程內容整合緊扣技術應用這一主線，幫助學生“學其所用，用其所學”，同時注重學生的素質教育和能力培養。2.設計思路課程依據專業學生學情分析，以“實用、適度”為原則，將計算機網絡所需的基礎知識與技能按照由簡到繁，由淺入深的方式融入到課程單元中，使課程內容逐步擴展。課程安排有多媒體理論課和實操課，理論課力求讓學生了解計算機網絡領域的基本概念及原理；實操課通過完成計算機網絡領域具體組建、配置、使用及管理任務，掌握具體技能。在課程教學中融入項目教學法、任務驅動教學法、互動式教學法等多種教學方法的組合。適時選用提問、討論等生動花樣的形式，營造師生互動、生生互動的學習氛圍。考核方式突出“四個注重”。考核內容“注重”能力，考核形式“注重”多樣化，考核評價“注重”過程，考核機制“注重”多種獎勵。注重過程考核，堅持全面評價，強調知行統一，對學生掌握知識與技能起到積極作用。單元名稱單元1認識計算機網絡授課學時8學時教學目標通過本單元學習，引領學生了解計算機網絡的發展歷程和計算機歷史知識，并準確理解網絡與互聯網的相關概念。通過理解三網融合的概念，熟練掌握承載網絡的關鍵技術，并能夠深刻認識網絡對現實生活的影響，培養學生熟練使用互聯網的技能。能準確區分網絡和互聯網的區別；能深刻認識計算機網絡和互聯網的發展歷史；能正確認識計算機網絡的功能；能按照不同的分類方式劃分計算機網絡的類型；能熟練闡述三網融合中承載網絡的關鍵技術；能深刻理解網絡對現實生活的影響。重點難點重點:計算機網絡的類型難點:三網融合中承載網絡的關鍵技術教學資源1.出版社資源（1）《計算機網絡基礎教程》電子工業出版社2.學校資源（1）一體化實訓室（2）黑板（3）計算機教學方法1.教學方法：(學習方法)（1）任務驅動法（2）課堂討論法（3）分組合作學習法2.教學手段：（1）多媒體（2）案例教學時間安排、步驟、內容單元1認識計算機網絡主要內容：1.1網絡與互聯網1.1.1認識網絡與互聯網計算機網絡是指將地理位置不同的具有獨立功能的多臺計算機及其外部設備，通過通信線路連接起來，在網絡操作系統，網絡管理軟件及網絡通信協議的管理和協調下，實現資源共享和信息傳遞的計算機系統。互聯網（internet），又稱國際網絡，指的是網絡與網絡之間所串連成的龐大網絡，這些網絡以一組通用的協議相連，形成邏輯上的單一巨大國際網絡。1.1.2區分網絡與互聯網1.組成功能不同2.概念范圍不同1.1.3認識互聯網的發展歷程互聯網始于?1969?年，源于美國國防部高級研究計劃署?DARPA（DefenceAdvancedResearchProjectsAgency）的前身?ARPAnet。最初的ARPAnet?連接示意圖骨干網骨干網區域網絡區域網絡區域網絡接入網接入網接入網接入網接入網接入網最早的NSFNET連接示意圖1.1.4互聯網在中國1995—2010?年的這?15?年時間，互聯網?1.0?時代，為中國的?PC?互聯網階段。2010?年起，互聯網?2.0?時代，移動互聯網時代。2013?年起，互聯網?3.0?時代，商業社交互聯網時代。截至2021年，我國網民總體規模超過10億，移動互聯網用戶總數超過16億；5G網絡用戶數超過1.6億，約占全球5G總用戶數的89%。龐大的網民規模為推動我國經濟高質量發展提供強大內生動力。1.2網絡的功能與分類1.2.1認識網絡的功能1.數據通信2.資源共享3.分布式處理4.負載均衡1.2.2認識網絡的分類1.按地域范圍分類（1）局域網交換機交換機局域網示意圖（2）廣域網廣域網廣域網企業總部分部分部Internet廣域網示意圖（3）城域網城域網城域網城域網示意圖（4）國際互聯網LANLANWANLANLAN國際互聯網示意圖2.按傳輸技術分類（1）點到點式網絡點到點式網絡示意圖（2）廣播式網絡廣播式網絡示意圖1.3三網融合技術從信息技術角度看，最常用的網絡主要有三種類型，它們分別是電信網絡、有線電視網絡和計算機網絡。不同類型的網絡提供的服務是不同的，電信網絡提供的是電話、電報、傳真等服務。有線電視網絡則向用戶傳送各類電視節目。計算機網絡則使用戶在計算機之間傳送數據文件。在這三種類型的網絡中，發展最快并起到核心作用的是計算機網絡。隨著技術的發展，這些網絡技術相互融合，電信網絡和有線電視網絡，都逐漸融入了計算機網絡技術，擴大了原有的服務范圍，當然計算機網絡也向用戶提供電話通信，視頻通信，傳送視頻節目等服務。以前人們通過電話進行通信，通過電視進行休閑娛樂，現在都可以通過計算機網絡進行。電信網絡電信網絡有線電視網絡計算機網絡三網融合技術三網合一三網融合技術1.3.1三網融合的發展現狀與進展2010?年?7?月，國務院公布了三網融合的試點區域，第一批試點共包括北京、上海、南京、廈門，青島等?12?個城市。2012?年，國務院公布了三網融合第二階段的地區名單，共包含?42?個城市，由城市數量上可以看出，第二階段的試點范圍明顯的擴大。2015?年，國務院頒布了三網融合的推廣方案，也標志著我國三網融合進入了全面推廣階段。全國各地各個城市都推出了自己的三網融合方案。2016?年，國務院三網融合工作協調小組辦公室下發了特急文《關于在全國范圍全面推進三網融合工作深入開展的通知》，這更是為三網融合的推進奠定了堅實的基礎。各個省市推廣三網融合的實施方案，并將廣播電視網絡和電信網絡的雙向進入范圍進行進一步擴大。目前，我國利益相關方對于三網一體化融合的發展重視不斷提高，加強了三網一體化工業鏈的建設與發展。1.3.2承載網絡關鍵技術承載網絡是整個計算機網絡的基礎，是在網絡中用于傳送語音和數據業務的網絡通道，它負責按照業務網的要求把各個業務信息流從源端引導到目的端。通過調度網絡資源確保業務的功能和性能，實現多媒體業務對通信形態的特殊要求。承載網絡按照技術陣營可分為IP承載網和光傳送網。1.IP承載網2.光傳送網1.3.3三網融合下的業務平臺融合三網融合的技術與業務需求和?IPTV?業務是有很大契合度的。從業務運營層面上講，IPTV?是三網互通互利的突破口；從推進三網融合的作用上看，IPTV也能驗證三網融合政策推進的效果。IPTV完美地實現了電視服務與互聯網瀏覽、電子郵件、娛樂、教育等功能的結合。同時?IPTV?還可以根據用戶的選擇自動配置多種媒體服務功能，用戶可以隨時根據興趣進行點播，錄制屬于個人的專屬視頻，不受時間的限制。IPTV實現了電視媒體提供者與媒體消費者的實質性互動，人們看電視沒有了時間限制，它打破了傳統的電視模式，讓看電視的人們得到最佳的視聽享受。信息化時代的來臨，消費者消費意識的提高，也意味著IPTV用戶對IPTV的包括內容、形式、功能等方面的需求會變得越來越多，越來越復雜。這也促使了學者對IPTV行業的不斷探索和研究。1.4.1網絡與新傳媒新傳媒在改變人類經濟活動范式的同時，也改變著人們的交往方式，并進而影響人類的社會結構。首先，社會和個體之間的界限模糊化。互聯網推動人類社會出現一種雙重進程：個人空間的社會化和公共空間的個體化。前者如微信、微博、博客、QQ?和個人網頁等，使原本屬于個人空間的信息社會化，甚至只要一個人發起“人肉搜索”，其他人便沒有隱私可言；后者如地鐵車廂、會議現場、廣場、街道乃至餐廳中的“低頭族”，使原本的公共空間出現一種個體化趨向。這種雙重進程的后果致使生活領域分界線的模糊化。社會生活的宏觀、中觀和微觀層次之間的分界線，公共和私人領域之間的分界線，學習、工作、生活、娛樂和旅行之間的分界線，都在逐漸消失。其次，數字不平等出現結構化。通常認為網絡技術有助于減少或降低傳統的不平等，但是，網絡技術又在生成新的不平等。這種不平等既是數字鴻溝，在擁有計算機以及網絡接觸機會的人和沒有這樣機會的人之間形成一種差距。目前，由數字鴻溝形成的不平等正在加深，人類社會開始形成一種三層結構的網絡社會。它的核心層是“寬帶精英”，占人口的?15%；中間層是或多或少參與的大多數人，占人口的?50%～65%，屬于中產階層；圈外是與網絡媒體沒有接觸的人，大多屬于社會的最底層。而且，這種不平等產生一種“馬太效應”，使富者更富，使窮者更窮。第三，社會階層碎片化。網絡在開發和釋放個體興趣和潛能的同時，正在解構傳統社會中的單位共同體，形成新的各種各樣的微小共同體。這些共同體的特征是個性化、同質化和自主化。盡管這些共同體一般人數不多，但因為擁有互聯網技術，他們獲取資源的能力、相互支援能力和行動能力都超過以往很多倍人數的能力，從而對經濟發展、社會進步乃至國家治理能力而言，都既是重大的機遇，又是重大的挑戰。1.4.2網絡改變生活第一，改變了人們獲取信息的方式。以往在獲取相關信息時需要對大量的書籍、報紙進行翻閱，而在網絡當中，僅僅通過終端設備的應用進行查詢即可，且能夠在獲取對應信息的同時，能夠掌握信息相關因素，如探討以及評價等信息。第二，改變了人們的通信方式。寫信、打電話、發短信等通信方式已經被QQ、微信、視頻電話等方式所取代，接近人們的時空距離。第三，改變了人們的購物方式。隨著淘寶、京東等一大批購物網站的涌現，線下門店經銷模式已經逐漸被線上購物所取代，直播帶貨已成為今天的一種主要營銷方式，不用出門，你想買什么，網上訂貨，在線付款，一周內便可送上門。第四，網絡改變了人們的旅游方式。十幾年前，對于任何一個陌生地方，圖書館是唯一能查到旅游資料的地方。今天，對于任何想去的地方，網上都有無數的游記和攻略，借助數字地圖，網上定好機票酒店，第二天便可以開啟行程。第五，網絡改變了人們的交友方式。以前圍繞家庭、學校或單位構建“圈子”發展到圍繞共同點構建的“朋友圈”。學校里流行的筆友，寫信和遠處的陌生人交友方式，被層出不窮的社交網絡軟件，讓人們的關系網絡急速擴散，不經意間便聯系上一個和你多年未見的同學、同事。第六，網絡變了人們的工作方式。上班不再是讀書看報，電子郵件已經成為公司里最主要的溝通方式，所有部門的業務系統也都變成了網絡系統，上網即上班也成為提升工作效率的重要手段。1.4.3網絡對社會的影響1.網絡促進了社會的快速發展第一，方便公共服務。第二，影響輿論導向。第三，促進商業發展。第四，促進新職業發展。2.網絡對社會發展帶來的不利影響第一，網絡的管理還存在著很大的不規范性，網絡正成為目前許多組織和宣傳自身理論和思想的地方，甚至成為政治團體用來抨擊對手的工具。第二，信息基礎建設的差異性，致使網絡的發展影響了各國經濟發展的水平，甚至可能導致世界各國的經濟差距越拉越大，強的國家借助信息網絡變得更加強大。第三，網絡能夠促進人們快速對世界范圍內的信息有了解，網絡在世界范圍內普及以后，統一的操作系統、統一的信息獲取模式、統一的網絡語言將會致使許多地區的語言、文化、觀念受到沖擊。第四，網絡打破時間與空間上距離，會致使人們的集體意識變的愈來愈淡薄，人的社會意識也會隨之慢慢下降，導致人的社會性缺乏。本單元通過計算機網絡的發展歷程和計算機歷史知識的學習，向學生展示了計算機網絡的發展，以及網絡與互聯網的相關概念的學習，展示了如何正確認識網絡的功能和分類；然后通過三網融合的概念，以及承載網絡的關鍵技術，使學生深刻認識網絡對現實生活的影響。考核方式提問、回答、作業、實操教學后記單元名稱單元2組建小型局域網授課學時10學時教學目標通過本單元學習，引領學生正確認識計算機網絡的功能和分類，并能準確闡述OSI參考模型和TCP/IP參考模型的構成，通過深刻認識網絡傳輸介質，能夠運用不同的介質搭建網絡傳輸鏈路，培養學生的行業素養。1.能準確區分計算機網絡的拓撲結構；2.能按照不同的分類方式劃分計算機網絡的類型；3.能準確闡述數據的傳輸方式；4.能選擇不同網絡傳輸介質準確搭建傳輸鏈路。重點難點重點:計算機網絡的拓撲結構難點:搭建傳輸鏈路教學資源1.出版社資源（1）《計算機網絡基礎教程》電子工業出版社2.學校資源（1）一體化實訓室（2）黑板（3）計算機教學方法1.教學方法：(學習方法)（1）問題分析法（2）項目教學法（3）分組合作學習法（4）實操2.教學手段：（1）多媒體（2）案例（3）實物教學時間安排、步驟、內容單元2組建小型局域網主要內容：2.1認識計算機網絡拓撲數據通信是計算機網絡中的一種主要技術，對于計算機網絡來說，首先要解決的是計算機之間的通信問題，這是實現計算機網絡化的基礎。2.1.1區分計算機網絡拓撲1.星型拓撲結構星型拓撲結構是一個中心節點，多個分節點，每一個計算機都通過單一的通信線路與中心結點直接相連。在該拓撲結構中，中心節點執行集中式控制策略，即中心節點是唯一的轉換結點，其他節點之間的通信必須通過中心節點轉發，因此中心節點相當復雜，負擔比其他各節點重的多。星型拓撲結構的優點是結構簡單，易于在網絡中增加和移動節點，連接方便，管理和維護都相對容易，而且擴展性強；網絡延遲時間較小，傳輸誤差低；故障診斷和隔離容易，可以逐一地隔離開外圍節點與中心節點的連接，進行故障檢測和定位。星型拓撲結構圖2.環型拓撲結構環型拓撲結構是將入網計算機通過通信線路連接起來形成一個閉合的環。環型拓撲結構中各節點通過環路接口連在一條首尾相連的閉合環形通信線路中，環上任何節點均可請求發送信息。傳輸媒體從一個端用戶到另一個端用戶，直到將所有的端用戶連成環型。數據在環路中沿著一個方向在各個節點間傳輸，信息從一個節點傳到另一個節點。環型拓撲結構圖環型拓撲結構的優點是當網絡確定時，信息流在網中是沿著固定方向流動的，兩個節點僅有一條道路，簡化了路徑選擇的控制；環路上各節點之間無主從關系，都是自主控制，控制軟件簡單，易于實現。環型拓撲結構的缺點是信息源在環路中是串行地穿過各個節點，當環中節點過多時，勢必影響信息傳輸速率，使網絡的響應時間延長；環路是封閉的，節點加入和撤出復雜，不便于擴充；可靠性低，只要一個節點或一處鏈路發生故障，將會造成整個網絡癱瘓；維護難，對分支節點故障定位較難。3.總線型拓撲結構總線型拓撲結構是通過一條物理傳輸線路將所有的入網計算機連接起來，從而形成一條共享的信道，這條共享信道既稱為總線。總線型拓撲結構的每個節點上的網絡接口板硬件均具有收、發功能，接收器負責接收總線上的串行信息并轉換成并行信息送到?PC?工作站；發送器是將并行信息轉換成串行信息后廣播發送到總線上，總線上發送信息的目的地址與某節點的接口地址相符合時，該節點的接收器便接收信息。由于各個節點之間通過電纜直接連接，所以總線型拓撲結構中所需要的電纜長度是最小的，但總線只有一定的負載能力，因此總線長度又有一定限制，一條總線只能連接一定數量的節點。一般情況下，為了防止信號反射，需要在總線的兩端連接終結器，以匹配線路阻抗。總線型拓撲結構圖總線型拓撲結構優點有總線結構所需要的電纜數量少，線纜長度短，易于布線和維護；有較高的可靠性，局部節點的故障不會造成全網的癱瘓；多個節點共用一條傳輸信道，信道利用率高。總線型拓撲結構的缺點是故障診斷和隔離較困難，故障檢測需要在網上各個節點上進行；總線的長度有限，信號隨傳輸距離的增加而衰減；不具有實時功能，信息發送容易產生沖突，站點從準備發送數據到成功發送數據的時間間隔是不確定的。4.樹型拓撲結構樹型拓撲結構可以看作星型拓撲結構的一種變形，形狀像一棵倒置的樹，頂端是樹根，樹根以下帶分支，每個分支還可再帶子分支，樹根接收各站點發送的數據，然后再廣播發送到全網，我國電話網絡即采用樹型拓撲結構。樹型拓撲結構采用了分層結構，即將原來用單獨通信線路直接連接的結點通過多層交換結點進行分層連接。它也具有一定的集中控制功能，該拓撲中除最下層葉子節點外的所有根節點和子樹節點都是轉接節點，可以為其他節點轉發數據。樹型拓撲結構圖樹型拓撲結構的優點是與星型拓撲結構相比，樹型拓撲結構的通信線路總長度較短，成本較低；在網絡中，任意兩個節點之間不產生回路，每個鏈路都支持雙向傳輸；網絡中節點擴充方便靈活，尋找鏈路的路徑比較方便；故障隔離容易，容易將故障分支與整個系統隔開。樹型拓撲結構的缺點有結構較復雜，數據在傳輸的過程中需要經過多條鏈路，延時較大；在這種網絡系統中，除葉節點及其相連的鏈路外，任何一個節點或鏈路產生的故障都會影響整個網絡。5.網狀型拓撲結構網狀型拓撲結構，又稱為分布式結構，主要指各節點通過傳輸線互相連接起來，并且每一個節點至少與其他兩個節點相連。網狀型拓撲結構又分為全連接網狀型拓撲結構和不完全連接網狀型拓撲結構兩種形式。在全連接網狀型拓撲結構中，每一個結點與網中的其他結點均通過通信線路連接。在不完全連接網狀型拓撲結構中，兩個結點之間不一定有直接通信線路連接，它們之間的通信需要通過其他結點轉接。網狀型拓撲結構具有較高的可靠性，但其結構復雜，實現起來費用較高，不易管理和維護，不常用于局域網。網狀型拓撲結構的優點有網絡可靠性高，一般通信子網任意兩個節點交換機之間，存在著兩條或兩條以上的通信路徑；可擴充性好，網絡可建成各種形狀，采用多種通信信道，多種傳輸速率。網狀型拓撲結構的缺點有網絡結構復雜，不易擴充，管理難度大；成本較高，不易維護。

網狀型拓撲結構圖2.1.2繪制計算機網絡拓撲圖網絡拓撲結構圖主要用來反映整個網絡里的設備、傳輸、節點的網絡結構圖，繪制網絡拓撲結構圖的方法也有很多，本節主要介紹一種繪制網絡拓撲圖的方法，使用visio繪制網絡拓撲圖。【案例?1】星型網絡拓撲繪制1.案例描述學院學習興趣小組實訓場所要搭建計算機網絡，興趣小組共有?6?臺計算機終端，網絡設備包括?2?臺交換機，1?臺路由器，1?臺防火墻，1?臺無線接入等設備，要求搭建星型網絡，請繪制網絡拓撲圖。2.案例配置以Visio2013?為例，首先在電腦上下載并安裝Visio2013?軟件，然后打開該軟件。第一步：在打開的“新建”界面的“模板類別”下方選擇“網絡”模板，在打開的界面中選擇要創建的網絡拓撲圖類型，如選擇“基本網絡圖”，單擊“創建”按鈕。第二步：進入繪圖界面，在左側形狀列表里可以看到繪制基本網絡圖所需要的基本形狀。第三步：開始繪制網絡拓撲圖，首先單擊左側的形狀列表，找到計算機和顯示器形狀，將圖形拖到繪圖面板，作為網絡設備第四步：在圖形里繪制交換機，路由器，防火墻，無線接入等設備。第五步：選中連接線工具，可以將兩臺設備相連，右擊連接線，在彈出的快捷菜單中選擇“直線連接線”選項，達到美觀效果。第六步：當兩連接線相交會出現跨線情況，如果不想出現該效果，可以在“設計”中的“連接線”選項框下，單擊取消“顯示跨線”即可。第七步：最后選中“文本”添加上設備注釋，經過以上操作，一張簡單的網絡拓撲圖便繪制完成了。第八步：拓撲圖繪制完畢后，可以通過“另存為”功能將圖紙保存為?vsdx?圖片格式，方便非專業人士瀏覽。【拓展知識】有時候?visio?提供的圖庫不能滿足用戶正常的使用，所以需要自己去尋找更多的圖標，可以在“更多形狀”中，選擇“我的形狀”，添加自己下載的圖形，創建新的網絡圖形模具。創建新的網絡圖形模具2.2選用網絡設備網絡設備及部件是連接到網絡中的物理實體。網絡設備的種類繁多，無論是局域網、城域網，還是廣域網，在物理上通常都是由網卡、集線器、交換機、路由器、網線、RJ45?接頭等網絡連接設備和傳輸介質組成的。網絡設備又包括中繼器、網橋、網關、防火墻、無線接入點等設備。2.2.1認識交換技術1.交換技術交換機每一個接口都可以做到單獨的接收和發送數據，可以理解為交換機的每兩個接口之間都有獨立的連接，如此在物理上避免了沖突的可能。所以交換機的主要功能可以總結為隔離沖突域。

5?5?個獨立的沖突域隔離沖突域2.交換型以太網目前交換網絡應用最廣泛的協議是Ethernet_II協議，也叫以太網協議，該協議以MAC地址作為轉發數據的依據，其數據形式也叫以太網幀，結構如表所示。以太網幀結構目的MAC地址源MAC地址用戶數據校驗和一個MAC地址由?48?比特組成，為了方便記憶和書寫，通常分為?6?組，每組?2?個?16?進制數，中間用“-”間隔，如?00-11-22-33-44-55-AA。MAC地址由兩部分組成，分別是供應商代碼和序列號。其中前?24?位代表該供應商代碼，由IEEE管理和分配。剩下的?24?位序列號由廠商自己分配。24bit24bit24bit供應商代碼序列號MAC地址組成MAC地址還可以分成三種類型，第一種是單播，指從單一的源端發送到單一的目的端，單播的MAC地址第?8?個比特固定位?0；第二種是廣播，表示數據從單一的源發送給交換網絡下的所有主機，廣播幀的目的MAC地址為十六進制的FF:FF:FF:FF:FF:FF，也就是?48?個比特全為?1，所有收到該廣播幀的主機都要接收并處理這個幀；第三種為組播，目的地址為組播時，偵聽該組的所有終端都要接收并處理該組播幀，組播轉發可以理解為選擇性的廣播，組播的MAC地址第?8?個比特固定位?1，如表所示。MAC地址分類單播MAC地址00000000000000010000001000000011000001001010101016?進制00-01-02-03-04-AA廣播MAC地址11111111111111111111111111111111111111111111111116?進制FF-FF-FF-FF-FF-FF組播MAC地址00000001000000010000001000000011000001001010101016?進制01-01-02-03-04-AAG0/0/1G0/0/1G0/0/2G0/0/300-01-02-03-04-AA00-01-02-03-04-BBMAC地址接口00-01-02-03-04-AAG0/0/100-01-02-03-04-BBG0/0/2……MAC地址表交換機轉發的行為分為三種，第一種是泛洪。第二種是轉發。第三種是丟棄。

泛洪泛洪轉發丟棄圖?2-20交換機轉發行為3.廣域網廣域網是連接不同地區局域網的網絡，所覆蓋的范圍從幾十公里到幾千公里，它能連接多個地區、城市和國家，或橫跨幾個洲并能提供遠距離通信，形成國際性的遠程網絡。廣域網與局域網的區別具體體現在以下幾點：（1）局域網帶寬高但傳輸距離短，無法滿足長距離傳輸；（2）局域網屬于某一單位或組織，廣域網一般由運營商提供；（3）廣域網和局域網在物理層和數據鏈路層采用不同的技術和協議，其他層基本沒有區別；（4）廣域網中經常使用串行鏈路提供遠距離的數據傳輸，因為并行鏈路在長距離傳輸中很難保證數據同時到達，且高頻傳輸并行數據會受到較大影響。

2.2.2選擇交換機根據一般的企業內部局域網分為三層架構，分別是接入層、匯聚層和核心層。核心層核心層匯聚層接入層局域網架構交換機的主要功能包括物理編址、網絡拓撲結構、錯誤校驗、幀序列以及流量控制等。還支持多種網絡應用，如消除環路冗余，對VLAN（虛擬局域網）的支持，對鏈路匯聚的支持，甚至還具有防火墻的功能，這些功能極大地豐富了網絡間的互聯方式。其中由于三層網絡架構帶來的環路冗余問題最為重要。2.2.3認識路由技術以太網交換機工作在數據鏈路層，用于在網絡內進行數據轉發，所以一般用于小型局域網。而中大型企業網絡的拓撲結構一般會比較復雜，總部和分部，不同的部門，或者和銀行、其他企業之間處于不同的網絡中，此時需要使用路由器來連接不同網絡，實現不同網絡之間的數據轉發。1.選擇網絡傳輸路徑IP地址唯一標識了某個網絡中的節點，而每個IP地址又屬于某個網段，要確定這個唯一的IP地址就要先確定它所在的網段，整個互聯網是由眾多不同的組織機構的不同網段組成的，他們彼此互聯構成了一張大網，每個網段就是這張網上的一個節點，那么如何從其中一點到另一點就需要有一個或多個精確的路徑，這個路徑便稱為路由，而能記錄這些路徑，并能按照路徑正確轉發信息的設備便稱為路由器。SS網絡D網絡如何從S網絡去到D網絡？網絡路徑源路由器源路由器目的路由器走哪邊？路由選路2.路由表與路由條目路由器是根據路由表來轉發報文的，路由表就像路由器中記錄的一張地圖，它寫明了去往目的網絡應該走哪個路由器。路由表是由一條條詳細的路由條目組成，如果路由表中沒有目的網絡對應的路由條目，那么就像地圖上沒標注目的地一樣。路由表中記錄了路由條目，但不代表能夠記錄所有的路徑信息。路由表其中記錄的主要信息解讀如下：Destination/Mask（目的網段和掩碼）：表明此路由條目去往的目的網絡。Proto（協議）：該條路由條目是通過哪一種方式獲取到的。有以下三種方式：靜態路由（Static）：不隨網絡路徑變化的路由，可以理解為去往目的地規定好的一種路線。由管理員手工配置，如果網絡發生變化，可能需要手動重新更改；動態路由：隨網絡路徑變化的路由，就像手機導航軟件一樣，會根據道路是否連通、是否順暢、是否有臨時故障等動態調整去往目的網絡的路由。例如，現實生活中，以前開車可以走的道路，因為疫情中高風險而封閉了，那么就需要走其他路到達目的地。動態路由協議可以自動的重新學習，更改去往目的網絡的下一跳。直連路由（Direct）：表示是路由器直連接口啟動以后，自動感知到的路由，就像出門有兩條岔路，一條直通鄰居家，一條直通學校，這兩個目的地不需要別人來告訴你，你自己出門就能看見，沿著路走下去便能到達。Pre（優先級）：理解為優先選擇哪種方式。比如要發快遞，各家快遞公司都能送達，但是用戶認為順豐最好，那順豐的優先級就最高，都能到達目的地的情況下用戶就選順豐。在路由條目中體現在，去往相同的目的地可以通過不同的協議學習到，那么選哪種記錄在路由表中就根據優先級決定。Cost（開銷）：可以理解為去往目的地的所花的成本。不同的協議對于成本的定義是不同的，數字越大成本越高。NextHop（下一跳）：去往此目的網絡的數據包，下一步要交給誰。Interface（出接口）：去往此目的網絡的數據包，將從哪個接口發出去。【拓展知識】路由優先級當路由器從多種不同途徑獲得同一個目的網段的路由時，路由器會比較這些路由條目的優先級，路由來源的優先級值越小越優先，擁有最高優先級的路由條目將被添加進路由表。相同相同路由條目網段/掩碼優先級加入路由表不同誰的優先級更高路由優先級常見的路由優先級默認數值如表?所示，其中直連路由的優先級永遠是最高的。優先級默認數值來源類型優先級直連路由直連路由0靜態路由靜態路由60動態路由RIP路由100OSPF內部路由10【拓展知識】路由度量值當路由器發現了同種協議學習到了多條到達目的網絡的路徑時（表明多個路由條目有相同的優先級），就像同樣需要開車的路有兩條都能到達目的地，這時度量值將作為路由優選的依據之一。度量值又稱為開銷，是到達目的地所要花費的“成本”，不同的協議對于“成本”的定義是不一樣的，常用的度量值有跳數、帶寬、時延、負載、可靠性等。度量值越小越優先，同優先級下度量值最小的路由條目將被記錄到路由表中。相同相同路由條目網段/掩碼優先級加入路由表不同誰的優先級更高度量值相同誰的度量值更小路由度量值

3.路由選路當路由器收到一個IP數據包時，會將數據包的目的IP地址與路由表中的所有路由條目逐位比對，也就是一個比特一個比特位的對照，直到找到目的網絡一致的那個。4.路由信息的來源從路由器向路由表中填充路由條目的方式上看，路由信息的來源可以分為?3?種。（1）直連路由（2）靜態路由（3）動態路由2.2.4認識路由器1.認識路由設備本節學習的路由器與家用的路由器不同，專指企業路由器，與家用路由器的區別具體如下：性能不同，相比于家用路由器，企業級路由器性能更優越，能夠滿足更多人高速上網。企業級路由器大多采用高主頻網絡專用處理器，數據處理能力強，可以大幅度提高網絡的傳輸速度和吞吐能力，更好地滿足企業多人高速上網需求。接口不同，由于企業中的網絡建設以及組網方式要考慮的因素眾多，例如帶寬、連續性、兼容性等，所以企業級路由器必須同時支持多種接口類型，例如千兆接口、光接口等。端口不同，家用路由器只需支持三五臺終端，能實現網絡共享即可，而企業路由器則需兼顧現在以及未來的企業發展，從幾個端口到幾百個端口都需要根據實際情況來配置。協議不同。家用路由器一般支持靜態路由協議。而企業級路由器一般支持動態路由協議，不僅可自適應網絡狀態的變化，也可自動進行路由信息維護。功能不同，企業級路由器有各種各樣的功能，如負載均衡、虛擬專用網絡接入、用戶接入控制、防火墻、流量控制。企業級路由器還有上網行為控制能力，帶有認證、授權、應用、計費等功能。2.企業路由器的訪問方式第一種是支持網頁平臺訪問，以華為AR3200?系列路由器為例，華為為了方便客戶操作配置路由設備，開發了一套基于網頁的?Web?管理平臺，其特點是網頁登錄，無須下載客戶端，圖形化操作上手簡單，界面友好，降低了操作門檻。第二種是通過?consle?連接進入本地控制臺訪問路由器，通過命令行訪問路由器，需要一定的技術能力，并且必須在設備旁，操作空間不自由。第三種是通過遠程登錄協議進行訪問，Telnet?是一種常用的遠程登錄協議，使用遠程登錄協議訪問的前提是網絡必須暢通，所以無法在設備初裝時使用，適合在日后的運維管理中使用，如此便解決了管理員頻繁出入機房的問題，但由于?Telnet?協議在傳輸數據時沒有加密保護，所以一般只在企業內網中使用，如果需要在外網中訪問，一般用加密的?ssh?協議或者更安全的VPN技術。

3.路由器的基本配置第一，修改設備名。<Huawei>system-view[Huawei]sysnameRTA[RTA]第二，設置登錄賬號和密碼。[RTA]aaa例如，創建兩個賬號分別為?huawei?密碼為?huawei123?和?ruijie?密碼為?ruijie123。[RTA-aaa]local-userhuaweipasswordcipherhuawei123[RTA-aaa]local-userruijiepasswordcipherruijie123為兩個賬戶分別授予管理級別的權限，防止后期因權限不足無法操作設備，華為路由器的用戶等級為?0?到?15?級，其中?2?級以上用戶才能對設備進行配置，將新建的兩個賬號賦予?3?級權限。[RTA-aaa]local-userhuaweiprivilegelevel3[RTA-aaa]local-userruijieprivilegelevel3[RTA-aaa]local-userhuaweiservice-typeterminal[RTA-aaa]local-userruijieservice-typeterminal退出到系統視圖進入本地控制臺接口，將登錄認證模式修改為AAA認證即可。[RTA-aaa]quit[RTA]user-interfaceconsole0[RTA-ui-console0]authentication-modeaaa配置完成后退出到初始登錄界面，輸入兩個賬號任意一個和其對應的密碼均可訪問設備。圖?2-41本地控制臺賬號密碼登錄【拓展知識】AAA提供的安全服務認證（Authentication）：是對用戶的身份進行驗證，判斷其是否為合法用戶。授權（Authorization）：是對通過認證的用戶，授權其可以使用哪些服務。計費（Accounting）：是記錄用戶使用網絡服務的資源情況，這些信息將作為計費的依據。第三，基本配置。為路由器的接口配置IP地址，本節以IPv4?地址為例，配置命令如下：<RTA>system-view[RTA]interfaceg0/0/0[RTA-GigabitEthernet0/0/0]ipaddress24配置完成后可通過?displayIPinterfacebrief命令查看IP和接口的簡要信息。2.2.5認識無線網絡技術無線通信是利用電磁波信號在自由空間中傳播的特性進行信息交換的一種通信方式。無線通信技術自身有很多優點，成本較低，無線通信技術不必建立物理線路，不需大量的人力去鋪設電纜，而且無線通信技術不受工業環境的限制，對抗環境的變化能力較強，故障診斷也較為容易，相對于傳統的有線通信的設置與維修，無線網絡的維修可以通過遠程診斷完成，更加便捷；擴展性強，當網絡需要擴展時，無線通信不需要擴展布線；靈活性強，無線網絡不受環境地形等限制，而且在使用環境發生變化時，無線網絡只需要做很少的調整，就能適應新環境的要求。主要的無線技術有紅外技術有紅外技術、藍牙技術、蜂窩移動通信技術、WLAN無線局域網技術，其中無線局域網技術是目前在企業和家庭中最常用的一種技術。IEEE802.11?協議是現在無線局域網的通用標準，1990?年，IEEE正式啟動了?802.11?項目，無線局域網技術逐漸走向成熟。IEEE802.11（WiFi）標準誕生以來，先后有?802.11a，802.11b，802.11g，802.11e，802.11f，802.11h，802.11i，802.11j?等標準被制定出來，目前?802.11n?的應用已非常普遍，802.11n技術可提供高速度、高質量的服務，如表所示。802.11?協議演進版本年份頻段速率802.11-199719972.4GHz2Mbit/s802.11a19995GHz54Mbit/s802.11b19992.4GHZ11Mbit/s802.11g20032.4GHz54Mbit/s802.11n20092.4GHz、5GHz600Mbit/s802.11ac20135GHz>1Gbit/s2.2.6選擇無線路由器選擇無線路由器的幾個依據如下：1.入戶寬帶2.戶型特點3.無線頻段4.無線速率5.帶機量【分析/訓練1】管理交換機1.案例描述交換機初裝時無網絡環境，因此用戶無法進行遠程登錄設備，需通過Console?口登錄本地設備，對設備進行配置操作。2.案例配置（1）連接交換機。consle?口是進入網絡設備控制臺的特殊接口，一臺設備上僅有一個，可以通過?consle?接口對設備進行一些配置操作。連接?consle?接口需要用到?consle?線，常用的?consle?線一般一端是USB接口，用來連接配置電腦，另一端是RJ-45?接頭，用來連接?consle?口。（2）配置交換機。完成物理連接后，需要通過個人計算機的終端程序來對華為設備發起管理。終端程序有多種，如超級終端、SecureCRT、PuTTY等。成功登錄進入管理界面后，可通過命令行對交換機進行配置，交換機基本的通用配置一般有以下兩個：第一是修改設備名，華為交換機初始狀態下的系統名稱都為Huawei，局域網中設備眾多，不易分辨，所以需更改系統設備名稱。<Huawei>system-view [Huawei]sysnamesw1[sw1]第二是為交換機配置登錄密碼，網絡對企業至關重要，又具備一定的專業性，所以不能隨意讓他人觸碰，必須由專業的網絡管理員配置，為防止他人隨意登錄設備更改配置，應及時為設備配置登錄密碼。[sw1]user-interfaceconsole0[sw1-ui-console0]authentication-modepassword[sw1-ui-console0]setauthenticationpasswordcipherhuawei123配置完成后使用?quit?命令退出到登錄界面后需輸入密碼才可進入命令行配置界面，值得注意的是，為安全考慮，輸入密碼的過程中不會出現符號顯示。[sw1-ui-console0]quit[sw1]quit<sw1>quit通過?consle?登錄連接華為S3700?交換機。第一步，打開SecureCRT軟件，通過單擊“文件”→“快速連接”命令，新建一個連接。第二步，在“快速連接”窗口輸入參數，端口要選擇設備管理器里出現的端口號。第三步，單擊連接按鈕，輸入密碼連接成功。【分析/訓練2】管理路由器1.案例描述以華為路由器為例配置Telnet?遠程訪問協議管理路由器，最終目標在RTA上遠程訪問RTB。2.案例拓撲RTARTARTBG0/0/0/24G0/0/0/24路由直連拓撲3.案例配置第一步，按圖搭建網絡拓撲，并啟動設備。第二步，將路由器分別更名為RTA和RTB，并配置接口的IP地址為?/24?和?/24，配置完成后用?ping?測試是否可正常通信。在RTA上<Huawei>system-view [Huawei]sysnameRTA[RTA]interfaceg0/0/0[RTA-GigabitEthernet0/0/0]ipaddress24在RTB上<Huawei>system-view[Huawei]sysnameRTB[RTB]interfaceg0/0/0[RTB-GigabitEthernet0/0/0]ipaddress24第三步，在RTB上進入AAA模式創建一個新用戶，用戶名為?test，密碼為?123456，設置用戶級別為?3?級，服務類型為Telnet。[RTB]aaa[RTB-aaa]local-usertestpasswordcipher123456[RTB-aaa]local-usertestprivilegelevel3[RTB-aaa]local-usertestservice-typetelnet第四步，退出AAA模式進入遠程訪問虛擬接口?vty，設置可以?5?個人同時遠程登錄（vty?接口開通?0-4?即可），設置認證模式為?aaa?認證，設置遠程登錄用戶級別為?3?級，設置允許遠程登錄的協議為Telnet。[RTB-aaa]quit[RTB]user-interfacevty04[RTB-ui-vty0-4]authentication-modeaaa[RTB-ui-vty0-4]userprivilegelevel3[RTB-ui-vty0-4]protocolinboundtelnet第五步，在RTA上使用?telnet?命令遠程訪問RTB，后面接RTB的G0/0/0?接口IP地址，輸入賬號密碼后即可發現已經登錄到RTB的控制臺。【分析/訓練3】管理無線路由器1.案例描述現在無線設備越來越普遍，尤其是智能手機、平板電腦，都已具備了WIFI功能，請配置無線路由器參數，為網絡終端提供無線網絡。2.案例配置第一步，連接好路由器和調制解調器的電源線和網線。第二步，打開電腦連接無線網絡，初始名稱和密碼一般在路由器背面，連接好網絡后登錄瀏覽器輸入路由器管理地址，一般是??或?，進入路由器管理界面。第三步，進入上網設置界面輸入運營商提供的賬號和密碼。第四步，在無線設置界面設置?Wi-Fi?名和密碼，信道、模式等參數一般無須設置。2.3傳輸介質常用的傳輸介質分為有線傳輸介質和無線傳輸介質兩大類。2.3.1有線介質1.雙絞線（1）非屏蔽雙絞線（2）屏蔽雙絞線2.同軸電纜（1）同軸電纜按直徑的不同，可分為粗纜和細纜兩種：①粗纜②細纜（2）同軸電纜根據傳輸頻帶的不同，可分為基帶同軸電纜和寬帶同軸電纜兩種類型：①基帶同軸電纜②寬帶同軸電纜3.光纖按光在光纖中的傳輸模式可將光纖分為單模光纖和多模光纖。（1）單模光纖（2）多模光纖多模光纖的中心玻璃芯較粗（芯徑般為?50μm?或?62.5μm），采用發光二極（LED）作為光源產生熒光，定向性較差，在給定波長上，通過全反射，允許多條不同入射角度的光線在一條光纖中傳輸，即以多種模式進行傳輸。在無中繼條件下，多模光纖的傳輸速度低，傳輸距離短，一般在?2?千米以內。2.3.2無線介質1.無線電波2.微波3.紅外線4.激光5.衛星【分析/訓練4】制作雙絞線1.案例描述網線一般由雙絞線和水晶頭做成，當需要用網線連接網絡設備時，往往身邊沒有成品網線，這就需要手動加工，將網線和水晶頭連接好，做出一根符合標準的網線。正常連接是將雙絞線的兩端分別都依次按白橙、橙、白綠、藍、白藍、綠、白棕、棕色的順序（這是國際EIA/TIA568B標準）壓入RJ45水晶頭內。2.案例配置第一步，用壓線鉗將雙絞線一端的外皮剝去?3CM，然后按EIA/TIA568B標準順序將線芯捋直并攏。第二步，將芯線放到壓線鉗切刀處，8?根線芯要在同一平面上并攏，而且盡量直，留下一定的線芯長度約?1.5CM處剪齊。第三步，將雙絞線插入RJ45?水晶頭中，插入過程均衡力度直到插到盡頭。并且檢查?8?根線芯是否已經全部充分、整齊地排列在水晶頭里面。第四步，用壓線鉗用力壓緊水晶頭，抽出即可。2.4搭建小型局域網小型局域網是指在某一區域內由多臺計算機互聯成的計算機組。一般是方圓幾千米以內。局域網可以實現文件管理、應用軟件共享、打印機共享、工作組內的日程安排、電子郵件和傳真通信服務等功能。局域網是封閉型的，一個家庭、辦公室或小型公司往往有多臺電腦，為方便地交換數據、共享資源和共享上網，最簡單的方法是將這些電腦組建成一個小型的局域網。2.4.1搭建有線網絡1.雙絞線直連2.網絡延伸設備2.4.2搭建無線網絡1.無線網絡覆蓋2.無線網絡橋接本單元通過學習計算機網絡拓撲結構，交換機、路由器等網絡設備，網絡傳輸介質，小型局域網搭建方法等知識，使學生能正確區分及繪制計算機網絡拓撲圖，能正確選用網絡設備及傳輸介質，能夠做出小型局域網組網方案并完成小型局域網的搭建，讓學生把學習的知識運用到實踐之中，同時培養學生觀察力和動手能力。考核方式提問、回答、作業、實操教學后記

單元名稱單元3管理小型局域網授課學時10學時教學目標本單元旨在引領學生熟知IPv4/IPv6地址的編址方式、交換技術及無線傳輸技術，管理和維護簡單的網絡設備，部署小型局域網絡。經由劃分IP地址，選擇和安裝基本的網絡設備，正確部署小型的有線和無線網絡，以搭建小型局域網絡。1.能正確區分IPv4、IPv6?地址，準確說明IPv4/IPv6?地址的編址方式；2.能正確闡述交換技術及無線技術，準確說明交換設備的功能與應用；3.能正確選擇和安裝交換機，熟練創建與管理VLAN；4.能正確選用無線網絡設備，熟練搭建簡單的無線網絡。重點難點重點:IP地址的作用難點:搭建簡單的無線網絡教學資源1.出版社資源（1）《計算機網絡基礎教程》電子工業出版社2.學校資源（1）一體化實訓室（2）黑板（3）計算機教學方法1.教學方法：(學習方法)（1）問題分析法（2）課堂討論法（3）分組合作學習法（4）實操法（5）項目教學法2.教學手段：（1）多媒體（2）案例（3）網絡設備教學時間安排、步驟、內容主要內容：3.1設置網絡地址網絡地址是由網絡層協議決定的，網絡層協議有很多，但應用最為廣泛的就是IP（InternetProtocol）協議，所以給計算機配置的網絡地址常稱為IP地址。3.1.1設置IPv4?網絡地址1.認識IPv4?協議IP協議工作在TCP/IP協議棧中的網絡層，該層與OSI七層模型中的網絡層對應。IP協議就是在計算機所要發送的用戶數據前加了一個頭部數據，包含了尋址相關的網絡信息，就像生活中寄快遞在箱子上貼的快遞單，上面寫了發件人和收件人以及水運陸運等多項用于尋找對方的關鍵信息。IPv4?頭部位置IPv4?頭部用戶數據IP頭部長度在?20?到?60?字節之間，報文頭部中的信息可以用來指導計算機和網絡連接設備如何將用戶數據從源設備發送到目的設備，其中包含的內容。IPv4?報文格式版本頭部長度服務類型總長度標識標志片偏移生存時間協議號頭部校驗和源IP地址目的IP地址IPOption版本：該字段長度為?4?個比特位，標識IP報頭的版本和格式，值為?4（二進制為?0100）時表示IPv4；值為?6（二進制?0110）時表示IPv6。頭部長度：該字段長度為?4?個比特位，標識報頭的總長度，在?ipv4?中頭部被限制為最多?15?個?32?位字，有效報頭的最小值為?5。服務類型：該字段長度為?8?個比特位，用來指定特殊的數據包處理方式。總長度：該字段長度為?16?個比特位，表示整個IP數據包的長度。標識：該字段長度為?16?個比特位，通常與標記和分段偏移字段一起用于數據包的分段。標志：該字段長度為?3?個比特位，分片重組時用到該字段。片偏移：該字段長度為?13?個比特位，用來重排序，它標識分段在當前數據包的位置。生存時間：該字段長度為?8?個比特位，在網絡中標識數據包最大存活時間，用來防止路由環路，每經過一臺路由器則TTL字段減去?1，直到為?0，此數據包直接被丟棄。協議號：該字段長度為?8?個比特位，指出上層數據使用的何種協議，以便目的主機的IP層將數據部分交給哪個進程處理。頭部校驗和：該字段長度為?16?個比特位，用于檢測IP頭部的完整性和正確性。源IP地址：該字段長度為?32?個比特位，它標識發送者的IP地址。目的IP地址：該字段長度為?32?個比特位，它標識接受者的IP地址。IPOption：選項字段，該字段長度可變。該字段提供某些控制功能，但在大部分情況下不需要這些功能。其中源IP地址和目的IP地址就相當于“發件人”和“收件人”，其他字段都是為了解決尋址中產生的某些問題而存在的關鍵參數。2.IPv4?編址方式IP地址的長度是?32?個比特，由?4?個字節組成，IP地址包括兩部分，第一部分是網絡號，表示IP地址所屬的網段，第二部分是主機號，用來唯一標識本網段上的某臺網絡設備。為了閱讀和書寫方便，IP地址通常采用?三點分十進制的方式表示。IPv4?地址表示網絡位主機位11000000.10101000.00000001.00000001二進制與十進制轉換2726252423222120128643216842111000000每個網段上有兩個特殊地址不能分配給主機或網絡設備。第一個地址，該網絡的網段地址，IP?地址的主機位為全?0，表示一個網段，類似家庭住址信息定位到小區名稱，沒有具體的單元門牌號等信息，這表示一個網絡范圍；第二個地址，該網段中的廣播地址，主機位為全?1，目的地址為廣播地址的報文會被該網段中的所有網絡設備接收。除網絡地址和廣播地址外的其他IP地址都可以作為網絡設備的IP地址。IPv4?網段地址網絡位主機位11000000.10101000.00000001.00000000IPv4?廣播地址網絡位主機位5511000000.10101000.00000001.111111113.網絡掩碼IP地址雖然由網絡位和主機位組成，標識著某臺設備屬于哪個網絡下的幾號主機，但由于網絡設備發送IP地址時僅為一串二進制數，無特別標識，分不清網絡位、主機位，需要額外的參數進行區分，這個參數就叫網絡掩碼。網絡掩碼與IP地址的位數一樣，也是由?32?比特組成的一串二進制數，通常也以?3?點分十進制來表示。不同之處在于網絡掩碼在二進制上的表現為一串連續的?1?后面跟一串連續的?0，不存在中間已經出現?0?后面繼續出現?1?的情況。網絡掩碼一般與IP地址搭配使用，其中值為?1?的二進制位對應IP地址中的網絡位，置位0?的二進制位對應IP地址中的主機位。即掩碼中?1?的個數就為IP地址中網段號的位數，0?的個數就為IP地址中主機號的位數。IPv4?網絡掩碼網絡位主機位11000000.10101000.00000001.00000001IP地址11111111.11111111.11111111.00000000網絡掩碼IPv4?地址分類分類1～8?位9～16?位17～24?位25～32?位A類0XXXXXXX（0～127）主機位主機位主機位～55B類10XXXXXX（128～191）網絡位主機位主機位～55（續表）分類1～8?位9～16?位17～24?位25～32?位C類110XXXXX（192～223）網絡位網絡位主機位～55D類1110XXXX（224～239）多播組多播組多播組～55E類1111XXXX（240～255）保留保留保留～55【分析/訓練1】IPv4?地址的配置以?Windows10?系統舉例手動配置主機的IPv4?地址，具體步驟如下：第一步，啟動Windows10?系統，然后在左下角的開始菜單圖標上右擊，在彈出的快捷菜單中選擇“設置”選項，在彈出的“Windows?設置”界面中選擇“網絡和Internet”選項。圖?3-3“Windows?設置”界面第二步，在“高級網絡設置”下方的選項中選擇“更改適配器選項”，打開對應的操作面板。第三步，在“網絡連接”窗口中，右擊“WLAN”圖標，在彈出的快捷菜單中選擇“屬性”選項。第四步，在“WLAN屬性”面板中，雙擊“Internet?協議版本?4（TCP/IPv4）”選項。第五步，在“Internet?協議版本?4（TCP/IPv4）”面板中選擇“使用下面的IP地址”然后輸入相應的IP地址，單擊“確定”按鈕即可。【小技巧?3-1】快速打開“網絡連接”對話框按Win+R組合鍵，可以快速打開運行窗口；在運行窗口中，輸入?ncpa.cpl?命令，確定或回車，可以快速打開“網絡連接”對話框。3.1.2設置IPv6?網絡地址1.認識IPv6?協議隨著Internet?規模的擴大，IPv4?地址空間已經消耗殆盡。針對IPv4?的地址短缺問題，在?20?世紀?90?年代由國際互聯網工程任務組（TheInternetEngineeringTaskForce，簡稱IETF）提出了下一代互聯網協議-IPv6，但由于硬件發展限制以及技術轉換上的障礙，直到近些年IPv6?才在企業中大面積應用。IPv6?使用了全新的地址配置方式，使得配置更加簡單。IPv6?還采用了全新的報文格式，提高了報文處理的效率、安全性，最重要的是擴大了地址范圍，有近乎無限的地址空間。IPv4?與IPv6?地址空間對比版本長度（二進制）地址數量IPv432?位4,294,967,296IPv6128?位340,282,366,920,938,463,374,607,431,768,211,456IPv6?除將地址長度擴充到?128?比特外，還使用了全新的報文頭格式，IPv6?的基本報頭在IPv4?報頭的基礎上，增加了流標簽域，去除了一些冗余字段，一些非根本性的和可選擇的字段被移到了IPv6?協議頭之后的擴展協議頭中。這使得網絡中的中間路由器在處理IPv6?協議頭時，有更高的效率。IPv6?報文由IPv6?基本報頭、IPv6?擴展報頭，以及上層協議數據單元三部分組成。IPv6?基本報頭格式，具體說明如下：IPv6?基本報頭格式版本流類別流標簽有效載荷長度下一個報頭跳數限制源IPv6?地址目的IPv6?地址版本：4?該字段長度為?4?個比特位，值為?4?時表示IPv4；值為?6?時表示IPv6。流類別：該字段長度為?8?個比特位，等同于IPv4?報頭中的TOS字段，表示IPv6?數據報的類或優先級，主要應用于QoS。流標簽：該字段長度為?20?個比特位，用于區分實時流量。下一個報頭：該字段長度為?8?個比特位，表明緊跟在IPv6?報頭后面的第一個擴展報頭（如果存在）的類型。跳數限制：該字段長度為?8?個比特位，類似于IPv4?報頭中的生存時間字段，它定義了IP數據報所能經過的最大跳數。源IPv6?地址：該字段長度為?128?個比特位。目的IPv6?地址：該字段長度為?128?個比特位。IPv6?增加了擴展報頭，使得IPv6?報頭更加簡化。一個IPv6?報文可以包含?0?個、1?個或多個擴展報頭。2.IPv6?編址方式IPv6?地址長度為?128?比特，每?16?比特劃分為一段，每段由?4?個十六進制數表示，并用冒號隔開。IPv6?地址包括網絡前綴和接口標識兩部分，網絡前綴用來標識IPv6?網絡，接口ID用來標識接口，與IPv4?中的網絡位和主機位作用類似。由于IPv6?地址長度為?128?比特，書寫和記憶起來仍然非常不方便，此外，因為IPv6?巨大的地址空間，使得IPv6?地址中往往包含很多?0。因此，IPv6?提供了一種壓縮的方式對IPv6?地址進行了簡化，方便書寫記憶IPv6?地址。壓縮的具體規則如下：（1）每一組中開頭連續的?0?可以省略；（2）連續為?0?的組可以用雙冒號“：：”來代替。IPv6?地址由最開始的FE80：0FC7:0000:0000:0000:0000:1234:258F壓縮為FE80:FC7::1234:258F，需要注意的是，在一個IPv6?地址中只能使用一次雙冒號“::”，否則，設備將壓縮后的地址恢復成?128?位時，無法確定每段中“0”的個數。例如，IPv6地址FE80:0000:0000:0FC7:0000:0000:1234:258F應壓縮為FE80::FC7:0:0:1234:258F。目前，IPv6?地址空間中還有很多地址尚未分配。這一方面是因為IPv6?有著巨大的地址空間，足夠在未來很多年使用，另一方面是因為尋址方案還有待發展。目前已經對IPv6?地址進行了大致分類，如表?3-11?所示。IPv6?地址分類地址范圍描述2000::/3全球單播地址2001:0DB8::/32保留地址FE80::/10鏈路本地地址FF00::/8組播地址::/128未指定地址::1/128環回地址FC00::/7私網地址單播地址的格式：2000::/3，代表公共IPv6?網絡上任意可及的地址，與IPv4?中公網地址的作用類似。保留地址：2001:0DB8::/32?是預留給文檔示例的，不做討論。鏈路本地地址：是IPv6?中一個獨特的地址，它的前綴是FE80::/10，鏈路本地地址只能在連接到同一本地鏈路的節點之間使用。當某節點啟動IPv6?協議棧時，啟動時節點的每個接口會自動配置一個鏈路本地地址。這種機制使得兩個連接到同一鏈路的IPv6?節點不需要做任何配置就可以通信。組播地址：前綴是FF00::/8。IPv6?中沒有廣播地址。組播地址替代廣播地址可以確保報文只發送給特定的組播組而不是IPv6?網絡中的任意終端。未指定地址：::/128。如果沒有給接口分配IP地址，該接口的地址則為::/128。環回地址：::1/128，類似于IPv4?中的?。私網地址：范圍FC00::/7，類似于IPv4?中的??網段，任何沒有全球單播地址的組織機構都可以使用唯一本地地址。3.IPv6/IPv4?雙協議棧技術目前全球網絡正從IPv4?向IPv6?過渡，兩種協議共存將持續很長一段時間，那么如何平穩過渡，讓網絡安全、健康的發展便成為一個重要議題。現在已經有多種技術，適用于不同的過渡時期。IPv6?過渡技術其中IPv6/IPv4?雙協議棧技術是目前廣泛應用的一種過渡技術，就是網絡中的節點必須同時支持IPv4?和IPv6?協議棧，源主機根據目的主機的不同選用不同的協議棧，而網絡設備根據報文的協議類型選擇不同的協議棧進行處理和轉發。IPv6IPv6?和IPv4雙棧網絡雙棧主機IPv4?地址/24IPv6?地址2000::1/3IPv6/IPv4?雙協議棧【分析/訓練2】IPv6?地址的配置以?Windows10?系統舉例手動配置自己主機的IPv6?地址，具體步驟如下：第一步，打開Windows10?系統，按Win+R組合鍵，快速打開運行對話框；在運行窗口中輸入?ncpa.cpl?命令，單擊“確定”按鈕，快速打開“網絡連接”窗口。第二步，在“網絡連接”窗口中，右擊“網絡”圖標，在彈出的菜單中選擇“屬性”選項。在“WLAN屬性”對話框從中雙擊“Internet?協議版本?6（TCP/IPv6）”選項。第三步，在“Internet?協議版本?6（TCP/IPv6）”面板中選擇“使用下面的IP地址”，輸入相應的IP地址，單擊“確定”按鈕即可。3.1.3建立與驗證通信1.地址解析網絡設備發送數據給另一臺網絡設備時，須確定對方的網絡層地址（即IP地址），還須要知道對方的MAC地址，類似快遞需要收件人的姓名，但是僅有姓名是不夠的，還必須要有收件人的住址，才能形成一個完整的快遞單。IP數據報文必須封裝成幀才能通過數據鏈路進行發送。數據幀必須要包含目的MAC地址，因此發送端還必須獲取到目的MAC地址。通過目的IP地址而獲取目的MAC地址的過程是由ARP（AddressResolutionProtocol）地址解析協議來實現的。IP：/24MAC：00-01-02-03-04-AAIP：/24MAC：00-01-02-03-04-AAIP：/24MAC：00-01-02-03-04-BBEth_IIIPDataFCS目的IP：源IP：目的MAC：未知源MAC：00-01-02-03-04-AA數據幀封裝網絡設備都有一張ARP表，表中記錄的是IP地址與MAC地址的對應關系，主機A要給主機C發送數據，主機A會先查詢自己的ARP表，如果表中有記錄則按表封裝數據幀發送信息，如果ARP表中不存在C的MAC地址，則發送ARPrequest（請求）報文去獲取。可通過命令?arp-a查看ARP表中內容。主機A主機A主機C主機BPCA>arp-aInternetAddressPhysicalAddressType/2400-01-02-03-04-BB/2400-01-02-03-04-CC/2400-01-02-03-04-AAARP表未記錄MAC地址此時，由于主機A不知道主機C的MAC地址，所以目的MAC地址為廣播地址FF-FF-FF-FF-FF-FF。ARPrequest?報文內包含需要請求的目的MAC地址，因為此時還不知道目的MAC地址是多少，所以其中目的MAC地址的值為?0。ARPRequest?報文會在整個網絡上廣播，該網絡中所有主機包括網關都會接收到此ARPrequest?報文。

主機A主機A主機C主機B/2400-01-02-03-04-BB/2400-01-02-03-04-CC/2400-01-02-03-04-AAEth_IIARPFCS目的IP:源IP:目的MAC:00-00-00-00-00-00源MAC:00-01-02-03-04-AA類型:Request目的MAC:FF-FF-FF-FF-FF-FF源MAC:00-01-02-03-04-AAARP請求過程所有的主機接收到該ARPRequest?報文后，會檢查它的目的地址是否為自己，如果不是則不進行響應，如果是自己則回復一個ARPReply?報文。此時主機C回復給A一個ARPReply（回復）報文，此報文的目的IP以及目的MAC地址都通過之前的ARPRequest?報文已經明確，所以此報文不再以廣播回復，變為單播回復。主機A收到ARPReply?以后，會檢查ARP報文中目的MAC地址是否與自己的MAC匹配。如果匹配，ARP報文中的源MAC地址和源IP地址會被記錄到主機A的ARP緩存表中。2.互聯網控制消息網絡給人們帶來了很大的便利，讓人們產生了依賴性，因此如何保證網絡的穩定，及時排除故障保證網絡暢通就顯得尤為重要。Internet?控制報文協議（ICMP，InternetControlMessageProtocol）用來在網絡設備間傳遞各種差錯和控制信息，它對于收集各種網絡信息、診斷和排除各種網絡故障具有至關重要的作用。ICMP協議的一個重要作用就是差錯控制，主要使用兩種類型的ICMP報文，分別是EchoRequest和EchoReply。主機A測試去往主機B的連通性，主機A可以發送一個EchoRequest，收到主機B回應的EchoReply，說明可連通。

主機A主機A主機C主機B/2400-01-02-03-04-BB/2400-01-02-03-04-CC/2400-01-02-03-04-AAEth_IIARPFCS目的IP:源IP:目的MAC:00-01-02-03-04-AA源MAC:00-01-02-03-04-CC類型:Reply目的MAC:00-01-02-03-04-AA源MAC:00-01-02-03-04-CCARP回復過程主機A主機A主機BICMPEchoRequestICMPEchoReplyICMP差錯檢測當網絡設備無法訪問目標時，會自動發送ICMP目的不可達報文到發送端設備。并且一般還會附上不可達的原因，如果是網絡設備無法找到目的網絡（沒有路由），則發送目的網絡不可達消息；如果網絡設備無法找到目的網絡中的目的主機，則發送目的主機不可達消息。這些消息都是由ICMP協議中的Type（類型）和Code（編碼）來決定的。Eth_IIEth_IIIPICMPFCS不同類型和代碼標識不同的內容消息類型代碼校驗和ICMP報文格式表示消息類型：指的是哪種ICMP消息，比如，EchoRequest，EchoReply，不可達消息，重定向消息。代碼：包含該消息類型的具體情況，例如，可以通過代碼字段區分目的不可達、網絡不可達或主機不可達，是類型的子類。校驗和：用于檢查消息是否完整。ICMP定義了多種消息類型，用于不同的場景。通過不同類型和編碼的組合，可以用最簡短的報文格式檢測網絡，這就使得ICMP協議十分高效。但值得注意的是，ICMP協議僅能檢錯不能糾錯，所以需要對每種錯誤情況產生的原因都能有一定的掌握，具體ICMP類型及描述所示。ICMP消息類型和編碼類型Type?類型Code?編碼描述00EchoReply30網絡不可達31主機不可達32協議不可達33端口不可達Type?類型Code?編碼描述50重定向80EchoRequest110TTL超時111分片重組超時3.網絡連通性測試Ping?是ICMP的一個重要應用，是檢測網絡連通性的常用工具，用戶可以在Ping?命令中指定不同參數，如ICMP報文長度、發送的ICMP報文個數、等待響應的超時時間等，設備根據配置的參數構造并發送ICMP報文，進行Ping?測試。<RTA>ping?<RTA>ping?-aSelectsourceIPaddress,thedefaultistheIPaddressoftheoutputinterface-cSpecifythenumberofechorequeststobesent,thedefaultis5-hSpecifyTTLvalueforechorequeststobesent,thedefaultis255----more----/24RTARTB/24ICMP應用Ping（1）Ping?命令的輸出信息中包括目的地址、ICMP?報文長度、序號、TTL?值、以及往返時間。（2）-ccount?表示指定發送ICMPEchoRequest?報文的次數。缺省情況下發送?5?個ICMPEchoRequest?報文。（3）-ttimeout?指定發送完ICMPEchoRequest?后，等待超時的時間。（4）-httl-value?指定TTL的值。缺省值是?255。（5）-asource-ip-address?指定發送ICMPEchoRequest?報文的源IP地址。如果不指定源IP地址，將采用出接口的IP地址作為源地址。【分析/訓練3】IPv6?過渡技術應用利用華為仿真模擬平臺?ENSP?模擬路由器，手動配置?IPv4?地址和?IPv6?地址，驗證IPv6/IPv4?雙棧協議均能正常工作。用兩臺路由器搭建拓撲。RTBRTAIPv4?地址：/24RTBRTAIPv4?地址：/24IPv6?地址：2001::1/64IPv4?地址：/24IPv6?地址：2001::2/64G0/0/0G0/0/0IPv6?過渡技術設備連接拓撲圖第一步，配置路由器RTA、RTB的G0/0/0?接口的IPv4?地址為?/24、/24。<RTA>sys[RTA]interfaceg0/0/0[RTA-GigabitEthernet0/0/0]ipaddress24<RTB>sys[RTB]in