《網(wǎng)絡(luò)工程》課件第3章 企業(yè)園區(qū)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

任務(wù)一公司辦公區(qū)網(wǎng)絡(luò)組建任務(wù)二公司辦公區(qū)網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)建任務(wù)三公司三層交換網(wǎng)絡(luò)組建任務(wù)四圖書館無線網(wǎng)絡(luò)組建任務(wù)五校園網(wǎng)IPv6網(wǎng)絡(luò)組建任務(wù)一公司辦公區(qū)網(wǎng)絡(luò)組建一、任務(wù)描述某公司計(jì)劃搬入新的一層辦公區(qū)，公司具有多個(gè)部門，網(wǎng)絡(luò)區(qū)域需按部門進(jìn)行劃分，各部門的計(jì)算機(jī)之間可以通信，不同部門間無需通信，在綜合布線工程完成后，需要組建公司的局域網(wǎng)。二、任務(wù)目標(biāo)目標(biāo)：針對(duì)某公司辦公區(qū)局域網(wǎng)按部門進(jìn)行區(qū)域劃分，隔離各部門計(jì)算機(jī)的通信。目的：通過本任務(wù)進(jìn)行交換機(jī)基礎(chǔ)配置、VLAN基礎(chǔ)配置的實(shí)訓(xùn)，以幫助讀者掌握交換機(jī)基礎(chǔ)配置、VLAN劃分與配置的方法，具備交換機(jī)與VLAN應(yīng)用的能力。三、需求分析1.任務(wù)需求公司辦公區(qū)共有6個(gè)部門，每個(gè)部門配置不同數(shù)量的計(jì)算機(jī)，各部門內(nèi)部計(jì)算機(jī)能相互訪問，部門間禁止訪問，網(wǎng)絡(luò)管理員在安裝完交換機(jī)后要能遠(yuǎn)程對(duì)交換機(jī)進(jìn)行管理和配置。公司辦公區(qū)計(jì)算機(jī)分布如表3-1所示。2.需求分析需求1：各部門內(nèi)部計(jì)算機(jī)能相互訪問，部門間禁止訪問。分析1：交換機(jī)進(jìn)行VLAN的創(chuàng)建和基于端口的VLAN劃分，不同部門的端口屬于不同的VLAN。需求2：遠(yuǎn)程對(duì)交換機(jī)進(jìn)行管理和配置。分析2：交換機(jī)配置IP地址，配置Telnet訪問。根據(jù)任務(wù)需求和需求分析，組建公司辦公區(qū)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖3-1所示，每部門以一臺(tái)計(jì)算機(jī)表示。四、知識(shí)鏈接1.交換技術(shù)局域網(wǎng)交換技術(shù)是在傳統(tǒng)的以太網(wǎng)技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的，隨著局域網(wǎng)范圍的擴(kuò)大和網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)的發(fā)展，目前在企業(yè)網(wǎng)絡(luò)中以太網(wǎng)交換技術(shù)是網(wǎng)絡(luò)發(fā)展中非?；钴S的部分，交換技術(shù)在局域網(wǎng)中處于非常重要的地位。局域網(wǎng)交換技術(shù)是OSI參考模型中的第二層——數(shù)據(jù)鏈路層(DataLinkLayer)上的技術(shù)，所謂交換，實(shí)際上就是指轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀(frame)。實(shí)現(xiàn)交換技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備就是以太網(wǎng)交換機(jī)(Switch)。2.虛擬局域網(wǎng)(VLAN)虛擬局域網(wǎng)(VirtualLocalAreaNetwork，VLAN)是一種通過將局域網(wǎng)內(nèi)的設(shè)備邏輯地而不是物理地劃分成一個(gè)個(gè)網(wǎng)段，從而實(shí)現(xiàn)虛擬工作組的技術(shù)。網(wǎng)段內(nèi)的機(jī)器有著共同的需求而與物理位置無關(guān)(如圖3-2所示)。IEEE于1999年頒布了用以標(biāo)準(zhǔn)化VLAN實(shí)現(xiàn)方案的802.1Q協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)草案。VLAN是為解決以太網(wǎng)的廣播問題和安全性而提出的一種協(xié)議，它在以太網(wǎng)幀的基礎(chǔ)上增加了VLAN頭，用VLANID把用戶劃分為更小的工作組，每一個(gè)VLAN都有一個(gè)明確的標(biāo)識(shí)符，即VLANID號(hào)，限制了不同工作組用戶間的互訪，可以說一個(gè)工作組就是一個(gè)虛擬局域網(wǎng)。虛擬局域網(wǎng)的好處是可以限制廣播范圍，并能夠形成虛擬工作組，動(dòng)態(tài)管理網(wǎng)絡(luò)進(jìn)一步結(jié)合IP技術(shù)后還可以實(shí)現(xiàn)三層交換功能。1)基于端口的VLAN基于端口的VLAN就是明確指定各端口屬于哪個(gè)VLAN的設(shè)定方法?；诙丝诘腣LAN的劃分簡單、有效，但其缺點(diǎn)是當(dāng)用戶從一個(gè)端口移動(dòng)到另一個(gè)端口時(shí)，網(wǎng)絡(luò)管理員必須對(duì)VLAN成員進(jìn)行重新配置?；诙丝诘腣LAN是最常應(yīng)用的一種劃分方法，目前絕大多數(shù)VLAN協(xié)議的交換機(jī)都提供這種基于端口的VLAN，如圖3-3所示。2)基于MAC的VLAN基于MAC的VLAN方法是根據(jù)每個(gè)主機(jī)的MAC地址來劃分，即對(duì)每個(gè)MAC地址的主機(jī)都配置它屬于哪個(gè)組，它實(shí)現(xiàn)的機(jī)制就是每一塊網(wǎng)卡都對(duì)應(yīng)唯一的MAC地址，VLAN交換機(jī)跟蹤屬于VLANMAC的地址。這種方式的VLAN允許網(wǎng)絡(luò)用戶從一個(gè)物理位置移動(dòng)到另一個(gè)物理位置時(shí)，自動(dòng)保留其所屬VLAN的成員身份，如圖3-4所示。3)基于子網(wǎng)的VLAN基于子網(wǎng)的VLAN方法是根據(jù)主機(jī)所屬的IP子網(wǎng)來劃分VLAN，即對(duì)每個(gè)IP子網(wǎng)的主機(jī)都配置屬于哪個(gè)組，無論節(jié)點(diǎn)處于哪一個(gè)物理網(wǎng)段，都可以以它們的IP地址為基礎(chǔ)或根據(jù)報(bào)文協(xié)議不同來劃分子網(wǎng)，如圖3-5所示，這使得網(wǎng)絡(luò)管理和應(yīng)用變得更加方便。4)基于協(xié)議的VLANVLAN按網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議來劃分，可分為IP、IPX、DECnet、AppleTalk、Banyan等VLAN網(wǎng)絡(luò)。這種按網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議組成的VLAN，可使廣播域跨越多個(gè)VLAN交換機(jī)。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是用戶的物理位置改變后，也不需要重新配置所屬的VLAN，還有，這種方法不需要附加的幀標(biāo)簽來識(shí)別VLAN，這樣可以減少網(wǎng)絡(luò)的通信量。有時(shí)可以根據(jù)協(xié)議類型來劃分VLAN的能力，這對(duì)網(wǎng)絡(luò)管理者來說是很重要的。這種方法的缺點(diǎn)是效率低，因?yàn)闄z查每一個(gè)數(shù)據(jù)包的網(wǎng)絡(luò)層地址是需要消耗處理時(shí)間的。3.交換機(jī)管理方式1)?Console口配置可進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)管理的交換機(jī)上一般都有一個(gè)Console端口，它是專門用于對(duì)交換機(jī)進(jìn)行配置和管理的。通過Console端口連接并配置交換機(jī)，是配置和管理交換機(jī)必須經(jīng)過的步驟。通過交換機(jī)配備的Console控制線纜，將計(jì)算機(jī)的串行口與交換機(jī)的Console口進(jìn)行連接，如圖3-6所示，使用計(jì)算機(jī)Windows操作系統(tǒng)的“超級(jí)終端”組件程序或其他終端仿真軟件(例如NetTerm、SecurCTR等)進(jìn)行配置。2)?Telnet遠(yuǎn)程管理Telnet協(xié)議是一種遠(yuǎn)程訪問協(xié)議，可以用它登錄到遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備或網(wǎng)絡(luò)。Windows、UNIX、Linux等系統(tǒng)中都內(nèi)置有Telnet客戶端程序，或使用其他終端仿真軟件來實(shí)現(xiàn)與遠(yuǎn)程交換機(jī)的通信。在使用Telnet連接至交換機(jī)前，應(yīng)當(dāng)確認(rèn)已經(jīng)做好以下準(zhǔn)備工作：(1)在用于管理的計(jì)算機(jī)中安裝有TCP/IP協(xié)議，并配置好了IP地址參數(shù)。(2)在被管理的交換機(jī)上已經(jīng)配置好正確的IP地址參數(shù)，管理計(jì)算機(jī)要能通過IP地址與交換機(jī)通信。如果尚未配置IP地址信息，則必須通過Console端口進(jìn)行設(shè)置。(3)在被管理的交換機(jī)上應(yīng)開放和配置Telnet服務(wù)，遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)將通過Telnet協(xié)議進(jìn)行管理。(4)在被管理的交換機(jī)上建立了具有管理權(quán)限的用戶賬戶。如果沒有賬戶，則需要在交換機(jī)上建立用戶賬戶。3)?Web配置當(dāng)為交換機(jī)設(shè)置好IP地址并啟用HTTP服務(wù)后，即可通過支持Java的Web瀏覽器訪問交換機(jī)，并可通過Web瀏覽器對(duì)交換機(jī)進(jìn)行管理。通過Web界面，可以對(duì)交換機(jī)的許多重要參數(shù)進(jìn)行修改和設(shè)置，并可實(shí)時(shí)查看交換機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)。4)?SNMP配置SNMP是基于TCP/IP的Internet網(wǎng)絡(luò)管理標(biāo)準(zhǔn)是最廣泛的一種網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議，是一個(gè)從網(wǎng)絡(luò)上的設(shè)備收集管理信息的公用通信協(xié)議。SNMP被設(shè)計(jì)成一個(gè)應(yīng)用層協(xié)議而成為TCP/IP協(xié)議族的一部分。設(shè)備的管理者收集這些信息并記錄在管理信息庫(MIB)中。這些信息報(bào)告設(shè)備的特性、數(shù)據(jù)吞吐量、通信超載和錯(cuò)誤等。MIB有公共的格式，所以來自多個(gè)廠商的SNMP管理工具可以收集MIB信息，在管理控制臺(tái)上呈現(xiàn)給系統(tǒng)管理員。通過將SNMP嵌入數(shù)據(jù)通信設(shè)備，如路由器、交換機(jī)或集線器中，就可以從一個(gè)中心站管理這些設(shè)備，并以圖形方式查看和配置信息。4.交換機(jī)配置命令1)交換機(jī)配置模式交換機(jī)的操作系統(tǒng)一般設(shè)計(jì)為模式化操作系統(tǒng)，此種操作系統(tǒng)具有多種工作模式或視圖。每種模式用于完成特定任務(wù)，并具有可在該模式下使用的特定命令集。交換機(jī)的配置模式主要有以下幾種：(1)用戶模式(或用戶視圖)。(2)特權(quán)模式(或系統(tǒng)視圖)。(3)全局配置模式。(4)具體配置模式(或具體視圖)。以銳捷、Cisco系列交換機(jī)和H3C系列交換機(jī)為例，默認(rèn)的各種模式界面及模式之間的切換命令如圖3-7和圖3-8所示。2)基本配置命令交換機(jī)的各種模式下的命令都具有特定的格式或語法，并在相應(yīng)的提示符下執(zhí)行。常規(guī)命令語法為命令后接相應(yīng)的關(guān)鍵字和參數(shù)。某些命令包含一個(gè)關(guān)鍵字和參數(shù)子集，子集可提供額外功能。命令是在命令行中輸入的初始字詞，不區(qū)分大小寫。命令后接一個(gè)或多個(gè)關(guān)鍵字和參數(shù)。輸入包括關(guān)鍵字和參數(shù)在內(nèi)的完整命令后，按Enter鍵將該命令提交給命令解釋程序。五、任務(wù)實(shí)施1.實(shí)施規(guī)劃實(shí)訓(xùn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)根據(jù)任務(wù)的需求與分析，實(shí)訓(xùn)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖3-9所示，以PC1、PC2模擬公司辦公室的計(jì)算機(jī)，PC3模擬網(wǎng)絡(luò)部的計(jì)算機(jī)。實(shí)訓(xùn)設(shè)備根據(jù)任務(wù)的需求和實(shí)訓(xùn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖，每個(gè)實(shí)訓(xùn)小組的實(shí)訓(xùn)設(shè)備配置建議如表3-3所示。?VLAN規(guī)劃與端口分配根據(jù)任務(wù)的需求和內(nèi)容，交換機(jī)新劃分6個(gè)VLAN，每個(gè)VLAN對(duì)應(yīng)一個(gè)部門。各部門的VLAN與交換機(jī)端口的規(guī)劃如表3-4所示。IP地址規(guī)劃IP地址規(guī)劃應(yīng)充分考慮可實(shí)施性，便于記憶和管理，并考慮未來可擴(kuò)展性，根據(jù)任務(wù)的需求分析和VLAN的規(guī)劃，本實(shí)訓(xùn)任務(wù)中各部門的IP地址參數(shù)規(guī)劃為/24，其中交換機(jī)的管理IP地址為/24，管理VLAN為VLAN60。2.實(shí)施步驟(1)根據(jù)實(shí)訓(xùn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖進(jìn)行交換機(jī)、計(jì)算機(jī)的線纜連接，配置PC1、PC2、PC3的IP地址。(2)使用計(jì)算機(jī)Windows操作系統(tǒng)的“超級(jí)終端”組件程序，通過串口連接到交換機(jī)的配置界面，其中超級(jí)終端串口的屬性設(shè)置還原為默認(rèn)值。(3)超級(jí)終端登錄到SWA交換機(jī)，進(jìn)入用戶模式界面，練習(xí)各種模式的切換和主要命令。(4)?SWA基本配置與VLAN配置。(5)?SWA配置Telnet遠(yuǎn)程登錄。六、任務(wù)驗(yàn)收1.設(shè)備驗(yàn)收根據(jù)實(shí)訓(xùn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖檢查驗(yàn)收交換機(jī)、計(jì)算機(jī)的線纜連接，檢查PC1、PC2、PC3的IP地址。2.配置驗(yàn)收(1)查看VLAN信息。主要VLAN信息如下：(2)查看配置信息。在特權(quán)模式下運(yùn)行showrunning-config，查看交換機(jī)當(dāng)前配置信息。3.功能驗(yàn)收(1)?VLAN功能。在PC1上運(yùn)行ping命令檢查與PC2、PC3的連通情況，根據(jù)實(shí)訓(xùn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖和配置，PC1與PC2能夠ping通，與PC3之間不能ping通。在PC2上運(yùn)行ping命令檢查與PC1、PC3的連通情況，根據(jù)實(shí)訓(xùn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖和配置，PC2與PC1能夠ping通，與PC3之間不能ping通。在PC3上運(yùn)行ping命令檢查與交換機(jī)的連通情況，根據(jù)實(shí)訓(xùn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖和配置，PC3能ping通交換機(jī)的IP地址。將PC2的雙絞線換至交換機(jī)SWA的Fa0/4口，在PC1上運(yùn)行ping命令檢查與PC2的連通情況，根據(jù)VLAN配置，PC1不能與PC2ping通。(2)遠(yuǎn)程管理交換機(jī)。在PC3上運(yùn)行Telnet命令，能使用密碼遠(yuǎn)程登錄交換機(jī)。任務(wù)二公司辦公區(qū)網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)建一、任務(wù)描述某公司由于經(jīng)營規(guī)模擴(kuò)大，原來分布于一層樓的辦公區(qū)已不能滿足需要，需再擴(kuò)建一層樓用于辦公。有的部門位于新樓層分布在不同交換機(jī)上，仍然要求同一部門計(jì)算機(jī)之間能相互通信，不同部門之間無需通信，請(qǐng)規(guī)劃并實(shí)施。二、任務(wù)目標(biāo)目標(biāo)：針對(duì)某公司辦公區(qū)網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)建需求，要求同一部門在不同交換機(jī)之間能相互通信，不同部門不能通信。目的：通過本任務(wù)進(jìn)行跨交換機(jī)VLAN通信的實(shí)訓(xùn)。在上個(gè)任務(wù)的基礎(chǔ)上，幫助讀者掌握利用VLANTrunk技術(shù)實(shí)現(xiàn)跨交換機(jī)VLAN通信，掌握VLANTrunk的配置方法，具備相應(yīng)的應(yīng)用能力。三、需求分析1.任務(wù)需求公司辦公區(qū)共有6個(gè)部門。由于規(guī)模的擴(kuò)大，原來一層樓的辦公區(qū)擴(kuò)建為兩層樓。其中工程部、財(cái)務(wù)部、后勤部同時(shí)分布于兩層樓中?，F(xiàn)在需要在每層樓安放一臺(tái)接入式交換機(jī)，以滿足組網(wǎng)需要。處于不同樓層的同一個(gè)部門內(nèi)部能相互通信。公司各部門具體的計(jì)算機(jī)數(shù)和樓層分布如表3-5所示。2.需求分析需求1：各部門內(nèi)部計(jì)算機(jī)能相互訪問，部門間禁止訪問。分析1：交換機(jī)進(jìn)行基于端口的VLAN劃分，不同部門計(jì)算機(jī)所連接的端口屬于不同的VLAN。需求2：分布于兩層樓的同一部門內(nèi)部能相互訪問。分析2：實(shí)現(xiàn)跨交換機(jī)的VLAN內(nèi)部通信，即利用VLANTRUNK技術(shù)，在兩個(gè)交換機(jī)上分別進(jìn)行VLANTRUNK配置，實(shí)現(xiàn)跨交換機(jī)相同VLAN內(nèi)部通信。根據(jù)任務(wù)需求和需求分析，擴(kuò)建后的公司辦公區(qū)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖3-10所示，每部門以一臺(tái)計(jì)算機(jī)表示。四、知識(shí)鏈接1.?VLANTrunk技術(shù)VLANTrunk即虛擬局域網(wǎng)中繼技術(shù)，其作用是讓連接在不同交換機(jī)上的相同VLAN中的主機(jī)能相互通信。在交換網(wǎng)絡(luò)中鏈路的類型有接入鏈路(AccessLink)、中繼鏈路(TrunkLink)和混合鏈路(HybridLink)。接入鏈路(AccessLink)：屬于一個(gè)并且只屬于一個(gè)VLAN的端口。這個(gè)端口不能從另外一個(gè)VLAN接收或發(fā)送信息，該信息經(jīng)過三層路由的情況除外。中繼鏈路(TrunkLink)：可承載多個(gè)VLAN，在交換機(jī)上應(yīng)用Trunk，其作用是讓連接在不同交換機(jī)上的相同VLAN中的主機(jī)能相互通信?；旌湘溌?HybridLink)：混合鏈路可以同時(shí)傳送打標(biāo)簽的和不打標(biāo)簽的幀。但是對(duì)于一個(gè)特定的VLAN，混合鏈路傳送的所有幀必須是同一種類型的。1)?VLANTrunk工作過程VLANTrunk通過一條線路使不同交換機(jī)上的相同VLAN的數(shù)據(jù)進(jìn)行傳送。下面以圖3-11為例簡述VLANTrunk的工作過程。(1)當(dāng)連接在交換機(jī)SWA上的VLAN100中的主機(jī)PC1發(fā)送數(shù)據(jù)幀給交換機(jī)SWB上的VLAN100中的主機(jī)PC2時(shí)，主機(jī)PC1發(fā)送的數(shù)據(jù)只是普通的以太網(wǎng)數(shù)據(jù)幀。(2)交換機(jī)SWA接收到這一系列數(shù)據(jù)幀，根據(jù)接收數(shù)據(jù)幀的端口的信息得知這個(gè)數(shù)據(jù)幀來自VLAN100，并且查看MAC地址表后知道需要通過Trunk口轉(zhuǎn)發(fā)給SWB。于是，SWA就會(huì)在這個(gè)數(shù)據(jù)幀中打上一個(gè)VLAN標(biāo)記，也就是在數(shù)據(jù)幀中插一個(gè)字段，將VLANID信息寫入這個(gè)字段，轉(zhuǎn)發(fā)到Trunk口。(3)?SWB通過Trunk口接收到這些有VLANID標(biāo)示的數(shù)據(jù)幀后，根據(jù)目標(biāo)MAC地址，將去掉標(biāo)簽后的數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)發(fā)給VLAN100中的主機(jī)PC2。由以上可見，VLAN的標(biāo)簽(tag)在Trunk中起到了相當(dāng)大的作用。VLAN標(biāo)簽其實(shí)就是數(shù)據(jù)幀的標(biāo)簽，標(biāo)簽給在中繼鏈路上傳輸?shù)拿總€(gè)幀分配一個(gè)用戶唯一定義的VLANID號(hào)。如果幀在傳輸中還有發(fā)送到另外的中繼鏈路，VLAN標(biāo)簽仍將保留在該幀頭中；否則，如果該幀發(fā)送到一條接入鏈路，交換機(jī)就會(huì)把幀頭里的VLAN標(biāo)簽刪除。2)?VLAN標(biāo)簽(tag)VLAN標(biāo)簽用來指示VLAN的成員，它封裝在能夠穿越交換機(jī)的幀里，數(shù)據(jù)包進(jìn)入VLAN的某一交換機(jī)端口時(shí)被加上標(biāo)簽，在從VLAN的另外一個(gè)端口出去的時(shí)標(biāo)簽被刪除。根據(jù)VLAN的端口類型決定是給幀加上還是刪除標(biāo)簽。每一個(gè)VLAN標(biāo)記幀包含指明自身所屬VLAN的字段。標(biāo)簽有兩種主要的格式：IEEE802.1Q和思科公司的ISL協(xié)議。(1)?IEEE802.1Q。802.1Q虛擬局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)支持多廠商的VLAN，是一種內(nèi)部標(biāo)記方式，支持通過一條中繼鏈路承載一個(gè)以上VLAN數(shù)據(jù)流的能力。802.1Q定義了VLAN的架構(gòu)、VLAN中所提供的服務(wù)、提供這些服務(wù)所涉及的協(xié)議和算法等內(nèi)容。當(dāng)數(shù)據(jù)鏈路層檢測到MAC幀的源地址字段后面的長度/類型字段的值是0x8100時(shí)，就知道當(dāng)前的幀插入了4字節(jié)的VLAN標(biāo)記，于是就接著檢查后兩個(gè)字節(jié)的內(nèi)容。在后面的兩個(gè)字節(jié)中，前4個(gè)比特位是用戶優(yōu)先級(jí)字段和規(guī)范格式指示符(CanonicalFormatIndicator，CFI)，接下來的13個(gè)比特位就是該虛擬局域網(wǎng)的VLAN標(biāo)示符(VLANID，VID)，它唯一地標(biāo)志了此以太網(wǎng)幀是屬于哪一個(gè)VLAN。用于VLANtag的以太網(wǎng)幀的首部增加了4個(gè)字節(jié)，因此以太網(wǎng)的最大長度由原來的1518字節(jié)(1500字節(jié)的數(shù)據(jù)加上18字節(jié)的首部)變?yōu)榱?522字節(jié)。(2)?ISL協(xié)議。ISL協(xié)議是Cisco公司的專有協(xié)議。ISL幀增加了一個(gè)26字節(jié)的幀頭和一個(gè)4字節(jié)的幀尾。幀尾包含了一個(gè)循環(huán)冗余校驗(yàn)碼(CRC)，共30個(gè)字節(jié)。ISL幀在幀外圍增加封裝，而在中繼鏈路上多路復(fù)用VLAN，連接多個(gè)交換機(jī)。當(dāng)數(shù)據(jù)流在中繼鏈路上的交換機(jī)間傳輸時(shí)，維護(hù)VLAN信息。如圖3-13所示為ISL幀頭格式。2.配置命令交換機(jī)關(guān)于VLANTrunk配置的相關(guān)命令與對(duì)應(yīng)關(guān)系如表3-6所示。五、任務(wù)實(shí)施1.實(shí)施規(guī)劃實(shí)訓(xùn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)根據(jù)任務(wù)的需求與分析，實(shí)訓(xùn)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖3-14所示，以PC1、PC3和PC2、PC4分別模擬公司分布于兩層樓的各部門主機(jī)。實(shí)訓(xùn)設(shè)備根據(jù)任務(wù)的需求和實(shí)訓(xùn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖，每個(gè)實(shí)訓(xùn)小組的實(shí)訓(xùn)設(shè)備配置建議如表3-7所示。網(wǎng)絡(luò)參數(shù)規(guī)劃根據(jù)任務(wù)的需求和內(nèi)容，每個(gè)交換機(jī)劃分6個(gè)VLAN：VLAN10、VLAN20、VLAN30、VLAN40、VLAN50、VLAN60，用于模擬公司的不同辦公室。交換機(jī)SWA、SWB的24號(hào)端口作為Trunk口。具體各部門VLAN與交換機(jī)端口的規(guī)劃如表3-8所示。?IP地址規(guī)劃IP地址規(guī)劃應(yīng)充分考慮可實(shí)施性，便于記憶和管理，根據(jù)任務(wù)的需求分析和VLAN的規(guī)劃，本實(shí)訓(xùn)任務(wù)中各部門的IP地址參數(shù)規(guī)劃為/24。本實(shí)訓(xùn)任務(wù)中各計(jì)算機(jī)的IP地址規(guī)劃如表3-9所示。2.實(shí)施步驟(1)根據(jù)實(shí)訓(xùn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖進(jìn)行交換機(jī)、計(jì)算機(jī)的線纜連接，使用任意一臺(tái)PC通過終端線連接交換機(jī)，配置PC1、PC2、PC3、PC4的IP地址。(2)使用配置計(jì)算機(jī)的Windows操作系統(tǒng)的“超級(jí)終端”組件程序，通過串口連接到交換機(jī)的配置界面，其中超級(jí)終端串口的屬性設(shè)置還原為默認(rèn)值。(3)超級(jí)終端分別登錄到交換機(jī)SWA、SWB，進(jìn)行相關(guān)功能配置。六、任務(wù)驗(yàn)收1.設(shè)備驗(yàn)收根據(jù)實(shí)訓(xùn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖檢查交換機(jī)、計(jì)算機(jī)的線纜連接，檢查PC1、PC2、PC3、PC4的IP地址。2.配置驗(yàn)收(1)在交換機(jī)SWA上查看VLAN信息。主要信息如下：(2)在交換機(jī)SWB上查看VLAN信息。主要信息如下：(3)在交換機(jī)SWA上查看Trunk口信息。主要信息如下：(4)在交換機(jī)SWB上查看Trunk口信息。主要信息如下：3.功能驗(yàn)收(1)?VLAN驗(yàn)證。在PC1上運(yùn)行ping命令檢查與PC2、PC4的連通情況，根據(jù)實(shí)訓(xùn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖和配置，PC1與PC2、PC4之間均不能ping通。在PC2上運(yùn)行ping命令檢查與PC1、PC3的連通情況，根據(jù)實(shí)訓(xùn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖和配置，PC2與PC1、PC3之間均不能ping通。(2)?VLANTRUNK驗(yàn)證。在PC1上運(yùn)行ping命令檢查與PC3的連通情況，根據(jù)實(shí)訓(xùn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖和配置，PC1、PC3之間均能ping通。在PC2上運(yùn)行ping命令檢查與PC4的連通情況，根據(jù)實(shí)訓(xùn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖和配置，PC2、PC4之間均能ping通。任務(wù)三公司三層交換網(wǎng)絡(luò)組建一、任務(wù)描述某公司辦公區(qū)分布于兩層樓中，隨著公司規(guī)模的擴(kuò)大和業(yè)務(wù)的需要，各部門的計(jì)算機(jī)數(shù)量也在增加，現(xiàn)要在任務(wù)二的基礎(chǔ)上進(jìn)一步建設(shè)內(nèi)部辦公網(wǎng)絡(luò)，同部門之間、部門與部門之間均可以相互訪問和資源共享。公司還要求建成后的網(wǎng)絡(luò)易于使用和管理，并考慮未來的擴(kuò)展，用戶計(jì)算機(jī)接入網(wǎng)絡(luò)即可使用公司網(wǎng)絡(luò)。請(qǐng)規(guī)劃并實(shí)施。二、任務(wù)目標(biāo)目標(biāo)：針對(duì)公司的辦公網(wǎng)絡(luò)需求進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)建，易于使用和管理。目的：通過本任務(wù)進(jìn)行三層交換技術(shù)配置、DHCP配置的實(shí)訓(xùn)，以幫助讀者掌握三層交換技術(shù)配置，了解DHCP配置的方法和應(yīng)用，具備組建三層網(wǎng)絡(luò)的能力。三、需求分析1.任務(wù)需求公司辦公區(qū)分布于兩層樓中共有6個(gè)部門，每個(gè)部門配置不同數(shù)量的計(jì)算機(jī)。要求同一部門內(nèi)、部門與部門之間能相互訪問，所有計(jì)算機(jī)接入網(wǎng)絡(luò)即可使用。網(wǎng)絡(luò)建成后，應(yīng)易于管理和使用。公司辦公區(qū)計(jì)算機(jī)分布如表3-10所示。2.需求分析需求1：同一部門內(nèi)、部門與部門之間能相互通信，并考慮未來的擴(kuò)展。分析1：增加一臺(tái)三層交換機(jī)與原有二層交換機(jī)連接，采用三層技術(shù)實(shí)現(xiàn)不同網(wǎng)段之間、不同VLAN之間成員的相互通信。用戶數(shù)量增加后只需增加二層交換機(jī)，兼顧以后的擴(kuò)展性。需求2：用戶計(jì)算機(jī)接入網(wǎng)絡(luò)即可使用公司網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)易于管理和使用方便。分析2：三層交換機(jī)上配置作為DHCP服務(wù)器，使客戶機(jī)自動(dòng)獲取IP地址。根據(jù)上述任務(wù)需求和需求分析，擴(kuò)建后的公司的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖3-15所示，每部門以一臺(tái)計(jì)算機(jī)表示。四、知識(shí)鏈接1.IP子網(wǎng)與劃分1)?IP地址IP(InternetProtocol)是TCP/IP協(xié)議族中最為核心的協(xié)議。所有的TCP、UDP、ICMP及IGMP數(shù)據(jù)都以IP數(shù)據(jù)報(bào)格式傳輸。為了使連入Internet的眾多主機(jī)在通信時(shí)能夠相互識(shí)別，Internet上的每一臺(tái)主機(jī)和路由器都分配有一個(gè)唯一的32位地址，即IP地址。IP地址一般采用國際上通行的點(diǎn)分十進(jìn)制表示。IP網(wǎng)絡(luò)是虛擬的，在IP網(wǎng)絡(luò)上傳送的是IP數(shù)據(jù)報(bào)(IP分組)。實(shí)際上在網(wǎng)絡(luò)鏈路上傳送的是幀，使用的是幀的硬件地址(MAC地址)。地址解析協(xié)議ARP用來把IP地址(虛擬地址)轉(zhuǎn)換為硬件地址(物理地址)?；ヂ?lián)網(wǎng)和企業(yè)網(wǎng)中路由器根據(jù)分組首部中的目的IP地址查找出下一跳路由器的地址。IP地址現(xiàn)在由ICANN(因特網(wǎng)名字與號(hào)碼指派公司)進(jìn)行分配。國內(nèi)的個(gè)人或企業(yè)用戶可向某個(gè)ISP(本地因特網(wǎng)服務(wù)提供者)注冊(cè)申請(qǐng)，需要使用大量IP地址的企業(yè)可向中國互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)信息中心CNNIC注冊(cè)申請(qǐng)，學(xué)校和科研機(jī)構(gòu)可向中國教育網(wǎng)CERNET注冊(cè)申請(qǐng)，并按月交付費(fèi)用。2)?IP子網(wǎng)與劃分IP地址的編址方法經(jīng)過了三個(gè)階段：(1)分類的IP地址方法。分類的IP地址方法是最基本的編址方法，在1981年就通過了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。分類的IP地址將IP地址劃分為若干個(gè)固定類(例如A類、B類、C類)，每一類地址都由兩個(gè)固定長度的字段組成，其中一個(gè)字段是網(wǎng)絡(luò)號(hào)net-id，它標(biāo)志主機(jī)(或路由器)所連接到的網(wǎng)絡(luò)，而另一個(gè)字段則是主機(jī)號(hào)host-id，它標(biāo)志該主機(jī)(或路由器)。兩級(jí)分類的IP地址可以記為：IP地址={<網(wǎng)絡(luò)號(hào)>,<主機(jī)號(hào)>}圖3-16表示了各種IP地址的網(wǎng)絡(luò)號(hào)字段和主機(jī)號(hào)字段，A、B、C類地址的網(wǎng)絡(luò)號(hào)字段分別為1?B、2?B和3?B長，在網(wǎng)絡(luò)號(hào)字段的最前面有1～3?bit的固定數(shù)值(0，10，110)來表示類別。(2)子網(wǎng)的劃分方法。子網(wǎng)的劃分方法是對(duì)最基本的分類編址方法的改進(jìn)，從1985年起在IP地址中又增加了一個(gè)“子網(wǎng)號(hào)字段”，使兩級(jí)的IP地址變成為三級(jí)，這種做法叫作劃分子網(wǎng)(subnetting)。劃分子網(wǎng)已成為因特網(wǎng)的正式標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。一個(gè)擁有多個(gè)物理網(wǎng)絡(luò)的單位，可將所屬的物理網(wǎng)絡(luò)劃分為若干個(gè)子網(wǎng)(subnet)，但這個(gè)單位對(duì)外仍然表現(xiàn)為一個(gè)沒有劃分子網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)。劃分子網(wǎng)的方法是從主機(jī)號(hào)借用若干個(gè)比特作為子網(wǎng)號(hào)subnet-id，而主機(jī)號(hào)host-id也就相應(yīng)減少了若干個(gè)比特。劃分子網(wǎng)的IP地址組成為：IP地址={<網(wǎng)絡(luò)號(hào)>,<子網(wǎng)號(hào)>,<主機(jī)號(hào)>}當(dāng)沒有劃分子網(wǎng)時(shí)，IP地址是兩級(jí)結(jié)構(gòu)，地址的網(wǎng)絡(luò)號(hào)字段是IP地址的“因特網(wǎng)部分”，而主機(jī)號(hào)字段是IP地址的“本地部分”。劃分子網(wǎng)后IP地址就變成了三級(jí)結(jié)構(gòu)，劃分子網(wǎng)只是將IP地址的本地部分進(jìn)行再劃分，而不改變IP地址的因特網(wǎng)部分。子網(wǎng)的劃分通過子網(wǎng)掩碼來實(shí)現(xiàn)，圖3-17表示了通過子網(wǎng)掩碼劃分三級(jí)IP地址的方法。子網(wǎng)掩碼是一個(gè)網(wǎng)絡(luò)或子網(wǎng)的重要屬性，不管網(wǎng)絡(luò)是否劃分子網(wǎng)，不管網(wǎng)絡(luò)字段的長度是1字節(jié)、2字節(jié)或3字節(jié)，只要將子網(wǎng)掩碼和IP地址進(jìn)行逐位(比特)的“與”運(yùn)算，就立即得出網(wǎng)絡(luò)地址來，以此區(qū)分出網(wǎng)絡(luò)中的主機(jī)是否屬于同一子網(wǎng)，也便于路由器處理分組。(3)無分類編址方法。為了更加有效地分配IPv4的地址空間，在VLSM(變長子網(wǎng)掩碼)的基礎(chǔ)上，IETF研究出采用無分類編址的方法來進(jìn)一步提高IP地址資源的利用率。CIDR消除了傳統(tǒng)的A類、B類和C類地址以及劃分子網(wǎng)的概念，因而可以更加有效地分配IPv4的地址空間。CIDR使用各種長度的網(wǎng)絡(luò)前綴(Network-Prefix)來代替分類地址中的網(wǎng)絡(luò)號(hào)和子網(wǎng)號(hào)，使IP地址從三級(jí)編址又回到了兩級(jí)編址。無分類的兩級(jí)編址的記法是：IP地址={<網(wǎng)絡(luò)前綴>,<主機(jī)號(hào)>}CIDR還使用斜線記法(slashnotation)，又稱為CIDR記法，即在IP地址后面加上一個(gè)斜線“/”，然后寫上網(wǎng)絡(luò)前綴所占的比特?cái)?shù)(這個(gè)數(shù)值對(duì)應(yīng)于三級(jí)編址中子網(wǎng)掩碼中比特1的個(gè)數(shù))。CIDR將網(wǎng)絡(luò)前綴都相同的連續(xù)的IP地址組成“CIDR地址塊”，一個(gè)CIDR地址塊可以表示很多地址，這種地址的聚合常稱為路由聚合，它使得路由表中的一個(gè)項(xiàng)目可以表示很多個(gè)(例如上千個(gè))原來傳統(tǒng)分類地址的路由。路由聚合也稱為構(gòu)成超網(wǎng)(supernetting)。CIDR雖然不使用子網(wǎng)了，但仍然使用“掩碼”這一名詞(但不叫子網(wǎng)掩碼)。前綴長度不超過23?bit的CIDR地址塊都包含了多個(gè)C類地址。這些C類地址合起來就構(gòu)成了超網(wǎng)。2.三層交換技術(shù)三層交換技術(shù)也稱多層交換技術(shù)或IP交換技術(shù)，是相對(duì)于傳統(tǒng)交換概念而提出的。隨著Internet的發(fā)展，局域網(wǎng)和廣域網(wǎng)技術(shù)得到了廣泛的推廣和應(yīng)用。數(shù)據(jù)交換技術(shù)從簡單的電路交換發(fā)展到二層交換，從二層交換又逐漸發(fā)展到目前較成熟的三層交換。傳統(tǒng)的交換技術(shù)是在OSI網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)模型中的第二層——數(shù)據(jù)鏈路層進(jìn)行操作的，而三層交換技術(shù)是在網(wǎng)絡(luò)模型中的第三層實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)包(分組)的高速轉(zhuǎn)發(fā)。簡言之，三層交換技術(shù)就是：二層交換技術(shù)＋三層轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)。工作在OSI網(wǎng)絡(luò)模型下三層的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備如圖3-19所示，其中路由器/三層交換機(jī)工作在網(wǎng)絡(luò)層，交換機(jī)/網(wǎng)橋工作在數(shù)據(jù)鏈路層，集線器/中繼器則工作在物理層。三層交換技術(shù)解決了局域網(wǎng)中網(wǎng)段劃分后子網(wǎng)必須依賴路由器進(jìn)行管理的局面，解決了傳統(tǒng)路由器低速、復(fù)雜所造成的網(wǎng)絡(luò)瓶頸問題。一個(gè)具有三層交換功能的設(shè)備是一個(gè)帶有第三層路由功能的第二層交換機(jī)，但它是二者的有機(jī)結(jié)合，并不是簡單地把路由器設(shè)備的硬件及軟件疊加在局域網(wǎng)交換機(jī)上。3.?DHCP技術(shù)1)?DHCP工作原理DHCP是基于客戶機(jī)/服務(wù)器模式的，由一臺(tái)指定的主機(jī)分配網(wǎng)絡(luò)地址、傳送網(wǎng)絡(luò)配置參數(shù)給需要的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備或主機(jī)。提供DHCP服務(wù)的主機(jī)一般稱為DHCP服務(wù)器(DHCPServer)，接收信息的主機(jī)稱為DHCP客戶端(DHCPClient)。同時(shí)，DHCP還為客戶端提供了一種可從與客戶機(jī)位于不同子網(wǎng)的服務(wù)器中獲取信息的機(jī)制，稱為DHCP中繼代理(DHCPRelay)功能。為了獲取并使用一個(gè)合法的動(dòng)態(tài)IP地址，在不同的階段，DHCP客戶端需要與服務(wù)器之間交互不同的信息。在DHCP的工作過程中，客戶端與服務(wù)器之間通過DHCP報(bào)文的交互進(jìn)行地址或其他配置信息的請(qǐng)求和確認(rèn)，如圖3-21所示。以客戶端第一次登錄網(wǎng)絡(luò)，通過DHCP獲取IP地址為例，客戶端與服務(wù)器的交互包括下面四個(gè)階段：(1)發(fā)現(xiàn)階段(DHCPDiscover)，DHCP客戶機(jī)尋找DHCP服務(wù)器的階段。(2)提供階段(DHCPOffer)，DHCP服務(wù)器提供IP地址的階段。(3)選擇階段(DHCPRequest)，DHCP客戶機(jī)選擇某臺(tái)DHCP服務(wù)器提供的IP地址的階段。(4)確認(rèn)階段(DHCPAck)，DHCP服務(wù)器確認(rèn)所提供的IP地址的階段。采用動(dòng)態(tài)地址分配策略時(shí)，DHCP服務(wù)器分配給客戶端的IP地址有一定的租借期限，當(dāng)租借期滿后服務(wù)器會(huì)收回該IP地址。如果DHCP客戶端希望延長使用該地址的期限，需要更新IP地址租約。在DHCP客戶端的IP地址租約期限達(dá)到一半時(shí)間時(shí)，DHCP客戶端會(huì)向?yàn)樗峙銲P地址的DHCP服務(wù)器單播發(fā)送DHCP-Request報(bào)文，以進(jìn)行IP租約的更新。如果客戶端可以繼續(xù)使用此IP地址，則DHCP服務(wù)器回應(yīng)DHCP-Ack報(bào)文，通知DHCP客戶端已經(jīng)獲得新IP租約；如果此IP地址不可以再分配給該客戶端，則DHCP服務(wù)器回應(yīng)DHCP-Nak報(bào)文，通知DHCP客戶端不能獲得新的租約。如果在租約的一半時(shí)間進(jìn)行的續(xù)約操作失敗，DHCP客戶端會(huì)在租約期限達(dá)到7/8時(shí)，廣播發(fā)送DHCP-Request報(bào)文進(jìn)行續(xù)約。2)三層交換機(jī)DHCP功能三層以太網(wǎng)交換機(jī)的DHCP基本功能包括DHCPClient、DHCPServer、DHCPRelay、DHCPSnooping(DHCP防欺騙，保證客戶端從合法的服務(wù)器獲取IP地址)等部分。其中三層交換機(jī)作為DHCPServer的功能主要分為以下幾部分。(1)建立和維護(hù)地址池。(2)給客戶端分配一個(gè)可用的IP地址。(3)提供擴(kuò)展的網(wǎng)絡(luò)配置信息。(4)處理客戶端發(fā)送來的DHCP報(bào)文。(5)為客戶端處理延長租期的請(qǐng)求。(6)設(shè)定或釋放保留地址。五、任務(wù)實(shí)施1.實(shí)施規(guī)劃實(shí)訓(xùn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)根據(jù)任務(wù)的需求與分析，實(shí)訓(xùn)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖3-22所示，以交換機(jī)SWA模擬公司三層交換機(jī)，以交換機(jī)SWB、SWC分別模擬該公司的1樓與2樓接入層交換機(jī)。以PC1、PC3模擬公司財(cái)務(wù)部計(jì)算機(jī)，PC2、PC4模擬公司后勤部計(jì)算機(jī)。交換機(jī)SWA上劃分三個(gè)VLAN：VLAN10、VLAN100、VLAN200，其中VLAN10用于管理。交換機(jī)SWB、SWC上分別劃分兩個(gè)VLAN：VLAN100、VLAN200，SWB、SWC配置VLANTrunk與SWA連接，在SWA上配置各個(gè)VLAN的IP地址，這些IP地址也是DHCP分配給用戶計(jì)算機(jī)的網(wǎng)關(guān)地址。實(shí)訓(xùn)設(shè)備根據(jù)任務(wù)的需求和實(shí)訓(xùn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖，每小組的實(shí)訓(xùn)設(shè)備配置建議如表3-12所示。?VLAN與IP地址規(guī)劃根據(jù)任務(wù)需求和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖，VLAN及IP地址的規(guī)劃如表3-13所示。2.實(shí)施步驟(1)根據(jù)實(shí)訓(xùn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖進(jìn)行交換機(jī)、計(jì)算機(jī)的線纜連接，使用三臺(tái)PC通過終端線分別連接三臺(tái)交換機(jī)，配置PC1、PC2、PC3、PC4的IP地址為“自動(dòng)獲取IP地址”。(2)使用計(jì)算機(jī)Windows操作系統(tǒng)的“超級(jí)終端”分別登錄到交換機(jī)SWB、SWC、SWA，進(jìn)行相關(guān)功能配置。(3)交換機(jī)SWB、SWC進(jìn)行VLAN及VLANTrunk功能配置，具體配置步驟和命令參看任務(wù)二。(4)交換機(jī)SWA主要進(jìn)行VLAN、VLANTrunk以及三層功能、DHCP等功能的配置。六、任務(wù)驗(yàn)收1.設(shè)備驗(yàn)收根據(jù)實(shí)訓(xùn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖檢查交換機(jī)、計(jì)算機(jī)的線纜連接。2.配置驗(yàn)收(1)在三層交換機(jī)SWA上查看路由表。主要信息如下：(2)在三層交換機(jī)上查看DHCP狀態(tài)信息。主要信息如下：3.功能驗(yàn)收(1)?DHCP驗(yàn)證。分別將四臺(tái)計(jì)算機(jī)的“TCP/IP”屬性設(shè)置成“自動(dòng)獲取IP地址”和“自動(dòng)獲取DNS服務(wù)器”。運(yùn)行“cmd”打開命令提示符，輸入“ipconfig/all”命令查看驗(yàn)證機(jī)獲取的IP地址信息，如圖3-23所示為PC2獲取到的IP地址等信息。(2)三層路由驗(yàn)證。在任何一臺(tái)PC上運(yùn)行ping命令，均能ping通其他PC的IP地址和兩個(gè)VLAN的IP地址。任務(wù)四圖書館無線網(wǎng)絡(luò)組建一、任務(wù)描述某學(xué)院圖書館已建立了有線的網(wǎng)絡(luò)信息點(diǎn)，但各閱覽室信息點(diǎn)較少。由于面積較大，在閱覽室學(xué)生攜帶的筆記本電腦較多，為了使帶筆記本的學(xué)生在閱覽室能夠方便地上網(wǎng)查閱相關(guān)圖書資料和訪問校園網(wǎng)，需要在保持現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)不變動(dòng)的情況下，采用簡單快速、方便管理的方法增加網(wǎng)絡(luò)接入數(shù)量。二、任務(wù)目標(biāo)目標(biāo)：針對(duì)該學(xué)院圖書館閱覽室上網(wǎng)的需求，采用簡單快速、方便管理的方法增加網(wǎng)絡(luò)接入數(shù)量。目的：通過本任務(wù)進(jìn)行無線局域網(wǎng)的組建實(shí)訓(xùn)，以幫助讀者了解無線局域網(wǎng)的基本知識(shí)，掌握組建無線局域網(wǎng)的方法，具備組建無線局域網(wǎng)的應(yīng)用能力。三、需求分析1.任務(wù)需求據(jù)了解，該學(xué)院圖書館共有4個(gè)閱覽室：閱覽室1、閱覽室2、閱覽室3、閱覽室4。由于電子閱覽室原有信息節(jié)點(diǎn)已不能滿足日益增長的學(xué)生瀏覽電子圖書的需求，要求在保持現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)不變的情況下，采用一種簡單快速、方便管理的方法增加網(wǎng)絡(luò)接入數(shù)量和擴(kuò)充容量，以滿足學(xué)生上網(wǎng)需求。四個(gè)閱覽室的面積和可接入的計(jì)算機(jī)數(shù)量如表3-14所示。2.需求分析需求1：保持現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)不變的基礎(chǔ)上，經(jīng)濟(jì)、快速地?cái)U(kuò)充閱覽室的網(wǎng)絡(luò)接入數(shù)量和容量。分析1：為各閱覽室組建無線網(wǎng)絡(luò)，根據(jù)各閱覽室的面積和接入計(jì)算機(jī)數(shù)量，規(guī)劃閱覽室1部署2臺(tái)AP，閱覽室2部署3臺(tái)AP，閱覽室3部署3臺(tái)AP，閱覽室4部署2臺(tái)AP。需求2：便于進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)管理。分析2：采用無線控制器(AC)和FITAP的方式組建無線網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)任務(wù)需求和需求分析，該學(xué)院閱覽室網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖如圖3-24所示。四、知識(shí)鏈接1.無線局域網(wǎng)無線局域網(wǎng)(WirelessLAN，WLAN)是20世紀(jì)90年代計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與無線通信技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，它提供了使用無線多址信道的一種有效方法來支持計(jì)算機(jī)之間的通信，并為通信的移動(dòng)化、個(gè)人化和多媒體應(yīng)用提供了潛在的手段。1)無線局域網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)目前無線局域網(wǎng)采用的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)分兩種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：對(duì)等網(wǎng)絡(luò)和結(jié)構(gòu)化網(wǎng)絡(luò)。(1)對(duì)等網(wǎng)絡(luò)。對(duì)等網(wǎng)絡(luò)也稱Ad-hoc網(wǎng)絡(luò)，是一種多跳的、無中心的、自組織無線網(wǎng)絡(luò)，它覆蓋的服務(wù)區(qū)稱獨(dú)立基本服務(wù)區(qū)。整個(gè)網(wǎng)絡(luò)沒有固定的基礎(chǔ)設(shè)施，每個(gè)節(jié)點(diǎn)都是移動(dòng)的，并且都能以任意方式動(dòng)態(tài)地保持與其他節(jié)點(diǎn)的聯(lián)系。在這種網(wǎng)絡(luò)中，由于終端無線覆蓋區(qū)域的范圍有限，兩個(gè)無法直接進(jìn)行通信的用戶終端只能借助其他節(jié)點(diǎn)進(jìn)行分組轉(zhuǎn)發(fā)。對(duì)等網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)如圖3-25所示。(2)結(jié)構(gòu)化無線網(wǎng)絡(luò)。結(jié)構(gòu)化網(wǎng)絡(luò)由無線訪問點(diǎn)(AP)、無線工作站(STA)以及分布式系統(tǒng)(DSS)構(gòu)成，覆蓋的區(qū)域分基本服務(wù)區(qū)(BSS)和擴(kuò)展服務(wù)區(qū)(ESS)。無線訪問點(diǎn)也稱無線Hub，用于在無線STA和有線網(wǎng)絡(luò)之間接收、緩存和轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)。無線訪問點(diǎn)通常能夠覆蓋幾十至幾百用戶，覆蓋半徑達(dá)上百米。一個(gè)基本服務(wù)區(qū)BSS包括一個(gè)基站(是指在一定的無線電覆蓋區(qū)中，通過移動(dòng)通信交換中心與移動(dòng)終端之間進(jìn)行信息傳遞的電臺(tái))和若干個(gè)移動(dòng)站(能夠移動(dòng)并在移動(dòng)的過程中進(jìn)行通信)，所有的站在本BSS以內(nèi)都可以直接通信，但在和本BSS以外的站通信時(shí)都要通過本BSS的基站?；痉?wù)區(qū)中的基站叫作接入點(diǎn)(AccessPoint，AP)，其作用和網(wǎng)橋相似。2)無線局域網(wǎng)的組成(1)無線網(wǎng)卡(WirelessLANCard)。計(jì)算機(jī)通過安裝無線網(wǎng)卡連接無線局域網(wǎng)，大多為PCMCIA、PCI和USB三種類型，目前筆記本電腦普遍使用的Intel迅馳技術(shù)就是由芯片組、移動(dòng)CPU和無線局域網(wǎng)芯片組成的移動(dòng)計(jì)算技術(shù)，把無線通信和安全功能集成在本機(jī)芯片中。(2)無線AP(AccessPoint)。無線AP一般稱為無線接入點(diǎn)，其作用類似有線局域網(wǎng)中的Hub。(3)無線路由器。無線路由器是帶有無線覆蓋功能的路由器，它主要用于用戶上網(wǎng)和無線覆蓋。(4)天線。常見的天線有兩種，一種是室內(nèi)天線，一種是室外天線。在企業(yè)網(wǎng)中無線局域網(wǎng)常作為有線局域網(wǎng)的補(bǔ)充，典型的企業(yè)無線局域網(wǎng)組成如圖3-27所示。3)無線局域網(wǎng)的標(biāo)準(zhǔn)與協(xié)議1997年，IEEE802.11標(biāo)準(zhǔn)的制定是無線局域網(wǎng)發(fā)展的里程碑，其物理層標(biāo)準(zhǔn)主要有IEEE802.11b、IEEE802.11a、IEEE802.11g以及IEEE802.11n。(1)?IEEE802.11b標(biāo)準(zhǔn)是IEEE802.11協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)的擴(kuò)展，它可以支持最高11?Mb/s的數(shù)據(jù)傳輸速率，運(yùn)行在2.4?GHz的ISM頻段上，采用的調(diào)制技術(shù)是CCK。(2)?IEEE802.11a工作5?GHz頻段上，使用OFDM調(diào)制技術(shù)可支持54?Mb/s的數(shù)據(jù)傳輸速率。(3)?IEEE802.11g工作在2.4?GHz頻段，使用OFDM調(diào)制技術(shù)，使數(shù)據(jù)傳輸速率提高到20?Mb/s以上。該標(biāo)準(zhǔn)能夠與802.11b的WiFi系統(tǒng)互相連通，共存在同一AP的網(wǎng)絡(luò)里，保障了后向兼容性。(4)?IEEE802.11n標(biāo)準(zhǔn)將WLAN的數(shù)據(jù)傳輸速率從802.11a和802.11g的54?Mb/s增加至108?Mb/s以上，最高速率可達(dá)320?Mb/s。802.11n協(xié)議為雙頻工作模式(包含2.4?GHz和5?GHz兩個(gè)工作頻段)，保障了與以往的802.11a、802.11b、802.11g標(biāo)準(zhǔn)兼容。IEEE802.11n標(biāo)準(zhǔn)全面改進(jìn)了802.11標(biāo)準(zhǔn)，不僅涉及物理層標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)也采用新的高性能無線傳輸技術(shù)提升MAC層的性能，優(yōu)化數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)，提高網(wǎng)絡(luò)的吞吐量性能。4)無線局域網(wǎng)組網(wǎng)方式根據(jù)無線局域網(wǎng)的體系結(jié)構(gòu)和不同的應(yīng)用場合，目前無線局域網(wǎng)的組建方式主要有以下幾種：(1)對(duì)等方式(P2PMode)。對(duì)等(peertopeer)方式下的局域網(wǎng)不需要單獨(dú)的具有總控接轉(zhuǎn)功能的接入設(shè)備AP，所有的基站都能對(duì)等地相互通信，如圖3-28所示。(2)接入點(diǎn)方式(APMode)。接入點(diǎn)(AP)方式以星型拓?fù)錇榛A(chǔ)，以接入點(diǎn)AP為中心，所有的基站通信要通過AP接轉(zhuǎn)，相當(dāng)于以無線鏈路作為原有的基干網(wǎng)或其一部分，相應(yīng)地在MAC幀中，同時(shí)有源地址、目的地址和接入點(diǎn)地址，AP方式是無線局域網(wǎng)最主要的組網(wǎng)方式。AP組網(wǎng)方式經(jīng)過十幾年的發(fā)展，已經(jīng)歷了三代技術(shù)及產(chǎn)品的發(fā)展。第一代無線局域網(wǎng)主要是采用FATAP，如圖3-29所示。第二代無線局域網(wǎng)采用無線控制器(AC)和FITAP的架構(gòu)，將密集型的無線網(wǎng)絡(luò)和安全處理功能轉(zhuǎn)移到集中的無線控制器中實(shí)現(xiàn)，AP只作為無線數(shù)據(jù)的收/發(fā)設(shè)備，大大簡化了AP的管理和配置功能，甚至可以做到“零”配置。FITAP典型組網(wǎng)方式如圖3-30所示。第三代無線局域網(wǎng)依然采用無線控制器(AC)和FITAP的架構(gòu)，但它基于有線、無線一體化組網(wǎng)的理念，增加了統(tǒng)一的QoS策略部署，分布式加密，豐富的轉(zhuǎn)發(fā)類型，有線、無線統(tǒng)一網(wǎng)管等功能。(3)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)橋接方式。橋接是建立在接入原理之上的，是以兩個(gè)無線網(wǎng)橋點(diǎn)對(duì)點(diǎn)(PointtoPoint)鏈接，由于獨(dú)享信道，較適合兩個(gè)或多個(gè)局域網(wǎng)的遠(yuǎn)距離互連(架設(shè)高增益定向天線后，傳輸距離可達(dá)到50公里)，其組網(wǎng)方式如圖3-31所示。(4)中繼方式。無線中繼方式可以使用多個(gè)無線網(wǎng)橋?qū)崿F(xiàn)信號(hào)的中繼和放大，從而延伸無線網(wǎng)絡(luò)的覆蓋范圍，如圖3-32所示。5)無線局域網(wǎng)安全性由于無線局域網(wǎng)采用公共的電磁波作為載體，因此與有線線纜不同，任何人都有條件竊聽或干擾信息，因此在無線局域網(wǎng)中，網(wǎng)絡(luò)安全很重要。常見的無線網(wǎng)絡(luò)安全措施有以下幾種：(1)服務(wù)區(qū)標(biāo)示符(SSID)。無線工作站必需出示正確的SSID才能訪問AP，因此可以認(rèn)為SSID是一個(gè)簡單的口令，從而提供一定的安全。(2)物理地址(MAC)過濾。每個(gè)無線工作站網(wǎng)卡都由唯一的物理地址標(biāo)示，因此可以在AP中手工維護(hù)一組允許訪問的MAC地址列表，實(shí)現(xiàn)物理地址過濾。(3)連線對(duì)等保密(WEP)。在鏈路層采用RC4對(duì)稱加密技術(shù)，密鑰長40位，從而防止非授權(quán)用戶的監(jiān)聽以及非法用戶的訪問。用戶的加密鑰匙必須與AP的鑰匙相同，并且一個(gè)服務(wù)區(qū)內(nèi)的所有用戶都共享同一個(gè)密鑰。WEP2采用128位加密密鑰，從而提供更高的安全。(4)端口訪問控制技術(shù)(802.1x)。該技術(shù)是用于無線局域網(wǎng)的一種增強(qiáng)性網(wǎng)絡(luò)安全解決方案。當(dāng)無線工作站與無線訪問點(diǎn)AP關(guān)聯(lián)后，是否可以使用AP的服務(wù)要取決于802.1x的認(rèn)證結(jié)果。如果認(rèn)證通過，則AP為無線工作站打開這個(gè)邏輯端口，否則不允許用戶上網(wǎng)。2.配置命令無線局域網(wǎng)的配置方法根據(jù)組網(wǎng)方式和設(shè)備種類具有各種不同的配置方式，例如對(duì)等方式使用無線網(wǎng)卡和操作系統(tǒng)的無線網(wǎng)絡(luò)設(shè)置軟件進(jìn)行配置，F(xiàn)ATAP方式采用Web方式進(jìn)行配置，F(xiàn)ITAP方式采用Web方式、無線管理軟件和命令配置方式等。目前，家庭和小型網(wǎng)絡(luò)普遍采用的FATAP方式基本都采用Web方式進(jìn)行無線配置。Web界面配置AP比較簡單，根據(jù)向?qū)гO(shè)置AP的SSID、信道、模式以及安全設(shè)置即可。FITAP方式由于采用無線控制器(AC)或無線交換機(jī)統(tǒng)一管理，簡化了AP的管理和配置功能，AP可以做到“零”配置，只需在AC或無線交換機(jī)上進(jìn)行配置后下發(fā)到AP。五、任務(wù)實(shí)施1.實(shí)施規(guī)劃實(shí)訓(xùn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)根據(jù)任務(wù)的需求與分析，實(shí)訓(xùn)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖3-34所示，以帶無線網(wǎng)卡的PC1、PC2、PC3、PC4分別模擬該學(xué)院不同的閱覽室計(jì)算機(jī)。配置計(jì)算機(jī)的COM通過配置線與無線交換機(jī)Consle口相連。無線交換機(jī)LINK2口與二層交換機(jī)Fa0/24端口相連。AP1、AP2分別通過POE適配器使用雙絞線與二層交換機(jī)的Fa0/2、Fa0/4端口相連，通過POE適配器可利用雙絞線為AP提供電源。實(shí)訓(xùn)設(shè)備根據(jù)任務(wù)的需求和實(shí)訓(xùn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖，每個(gè)實(shí)訓(xùn)小組的實(shí)訓(xùn)設(shè)備配置建議如表3-16所示。IP地址規(guī)劃本實(shí)訓(xùn)任務(wù)中，無線交換機(jī)DHCP服務(wù)器地址范圍為/24～00/24，其他設(shè)備IP地址規(guī)劃如表3-17所示。2.實(shí)施步驟(1)根據(jù)實(shí)訓(xùn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖進(jìn)行交換機(jī)、計(jì)算機(jī)、無線交換機(jī)、AP的線纜連接。(2)使用計(jì)算機(jī)Windows操作系統(tǒng)的“超級(jí)終端”組件，通過串口連接到交換機(jī)的配置界面，其中超級(jí)終端串口的屬性設(shè)置還原為默認(rèn)值(每秒位數(shù)為“9600”，數(shù)據(jù)位為“8”，奇偶校驗(yàn)為“無”，數(shù)據(jù)流控制為“無”)。(3)超級(jí)終端登錄到無線交換機(jī)，使用配置命令進(jìn)行相關(guān)功能配置。六、任務(wù)驗(yàn)收1.設(shè)備驗(yàn)收根據(jù)實(shí)訓(xùn)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖查看交換機(jī)、無線交換機(jī)、無線AP等設(shè)備的連接情況。2.功能驗(yàn)收打開無線筆記本PC1、PC2、PC3、PC4，通過無線網(wǎng)卡搜索無線網(wǎng)絡(luò)。發(fā)現(xiàn)SSID為“wifi”的無線網(wǎng)絡(luò)，輸入正確的口令后接入無線網(wǎng)絡(luò)，此時(shí)無線筆記本獲得的地址段為/24～00之間的地址。PC1、PC2、PC3、PC4能相互通信。任務(wù)五校園網(wǎng)IPv6網(wǎng)絡(luò)組建一、任務(wù)描述某學(xué)院已經(jīng)建立了校園網(wǎng)，校園園區(qū)網(wǎng)為三層交換網(wǎng)絡(luò)，采用IPv4地址。因IPv4地址緊缺，根據(jù)學(xué)院的發(fā)展和需要，需在校園網(wǎng)基礎(chǔ)上進(jìn)行IPv6的建設(shè)。二、任務(wù)目標(biāo)目標(biāo)：針對(duì)該學(xué)院IPv6網(wǎng)絡(luò)的組建需求進(jìn)行規(guī)劃并實(shí)施。目的：通過本任務(wù)的IPv6基本配置、鄰居發(fā)現(xiàn)配置、無狀態(tài)地址自動(dòng)配置、靜態(tài)路由配置等實(shí)訓(xùn)內(nèi)容，以幫助讀者理解IPv6協(xié)議，并掌握IPv6的配置方法和應(yīng)用能力。三、需求分析1.任務(wù)需求該學(xué)院在計(jì)算機(jī)系和電子通信系中各選擇了兩個(gè)專業(yè)教研室進(jìn)行IPv6網(wǎng)絡(luò)的組建，要求按照不同的教研室來劃分網(wǎng)絡(luò)，不同教研室的計(jì)算機(jī)能自動(dòng)獲取IPv6地址，并能使用IPv6地址相互訪問。具體的計(jì)算機(jī)數(shù)量分布情況如表3-18所示。2.需求分析根據(jù)上述需求，該學(xué)院計(jì)算機(jī)系和電子通信系組建后的IPv6網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖3-35所示，每專業(yè)教研室以一臺(tái)計(jì)算機(jī)表示，具體的需求和分析如下。需求1：組建IPv6網(wǎng)絡(luò)，計(jì)算機(jī)能自動(dòng)獲取IPv6地址。分析1：進(jìn)行IPv6的基本配置和無狀態(tài)地址自動(dòng)配置。需求2：各個(gè)系和教研室之間能使用IPv6地址相互訪問。分析2：配置IPv6靜態(tài)路由，使網(wǎng)絡(luò)內(nèi)所有計(jì)算機(jī)能相互通信。四、知識(shí)鏈接1.?IPv6簡介IPv6(InternetProtocolVersion6)是IETF(InternetEngineeringTaskForce)設(shè)計(jì)用于替代現(xiàn)行版本IP協(xié)議(IPv4)的下一代IP協(xié)議。目前使用的第二代互聯(lián)網(wǎng)IPv4技術(shù)的核心技術(shù)屬于美國。IPv4的最大問題是網(wǎng)絡(luò)地址資源有限，從理論上講，編址1600萬個(gè)網(wǎng)絡(luò)、40億臺(tái)主機(jī)，但采用A、B、C三類編址方式后，可用的網(wǎng)絡(luò)地址和主機(jī)地址的數(shù)目大打折扣，以至目前的IP地址即將分配完畢。IP地址的不足嚴(yán)重地制約了我國及其他國家互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用和發(fā)展。IPv6使用了128位的地址，比IPv4(32位)大得多。新增的地址空間支持2128(約3.4?×?1038)個(gè)地址，這一擴(kuò)展提供了靈活的地址分配以及路由轉(zhuǎn)發(fā)，并消除了對(duì)網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換(NAT)的依賴。NAT是目前減緩IPv4地址耗盡最有效的方式，因此獲得了廣泛的部署。2.?IPv6數(shù)據(jù)報(bào)IPv6數(shù)據(jù)報(bào)由IPv6基本報(bào)頭、擴(kuò)展報(bào)頭和上層協(xié)議數(shù)據(jù)單元三部分組成，如圖3-36所示。IPv6將基本報(bào)頭變?yōu)楣潭ǖ?0字節(jié)，去掉了IPv4中一切可選項(xiàng)，只包括8個(gè)必要的字段，因此盡管IPv6地址長度為IPv4的4倍，IPv6包頭長度僅為IPv4包頭長度的2倍。圖3-37是IPv6數(shù)據(jù)報(bào)的報(bào)頭格式，在基本報(bào)頭后面是有效負(fù)荷，它包括傳輸層的數(shù)據(jù)和可能用到的擴(kuò)展報(bào)頭。IPv6報(bào)頭設(shè)計(jì)中對(duì)原IPv4報(bào)頭所做的一項(xiàng)重要改進(jìn)就是將所有可選字段移出IPv6報(bào)頭，置于擴(kuò)展頭中。由于除Hop-by-Hop選項(xiàng)擴(kuò)展頭外，其他擴(kuò)展頭不受中轉(zhuǎn)路由器檢查或處理，這樣就能提高路由器處理包含選項(xiàng)的IPv6分組的性能。通常，一個(gè)典型的IPv6報(bào)沒有擴(kuò)展頭，僅當(dāng)需要路由器或目的節(jié)點(diǎn)做某些特殊處理時(shí)，才由發(fā)送方添加一個(gè)或多個(gè)擴(kuò)展頭。與IPv4不同，IPv6擴(kuò)展頭長度任意，不受40字節(jié)限制，以便于日后擴(kuò)充新增選項(xiàng)，這一特征加上選項(xiàng)的處理方式使得IPv6選項(xiàng)能得以真正利用。但是為了提高處理選項(xiàng)頭和傳輸層協(xié)議的性能，擴(kuò)展頭總是8字節(jié)長度的整數(shù)倍。在RFC2460中定義了6種擴(kuò)展首部：逐跳選項(xiàng)、路由選擇、分片、鑒別、封裝安全有效載荷、目的站選項(xiàng)。3.?IPv6編址從IPv4到IPv6最顯著的變化就是網(wǎng)絡(luò)地址的長度。RFC2373和RFC2374定義的IPv6地址有128?bit，IPv6地址的表達(dá)形式一般采用32個(gè)十六進(jìn)制數(shù)。在很多場合，IPv6地址由兩個(gè)邏輯部分組成：一個(gè)64?bit的網(wǎng)絡(luò)前綴和一個(gè)64?bit的主機(jī)地址，主機(jī)地址通常根據(jù)物理地址自動(dòng)生成，叫作EUI-64(或者64?bit擴(kuò)展唯一標(biāo)識(shí))。1)?IPv6地址的表示法IPv6最基本的表示方法是冒分十六進(jìn)制表示法，即每個(gè)16?bit的值用十六進(jìn)制值表示，各值之間用冒號(hào)分隔。為了表示得更簡練，規(guī)定一個(gè)或多個(gè)連續(xù)的全0段可用“::”代替。IPv6另外一種表示方式用于IPv4和IPv6節(jié)點(diǎn)混合的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，其表示方法是冒分十六進(jìn)制和點(diǎn)分十進(jìn)制的結(jié)合形式，即x:x:x:x:x:x:d.d.d.d，其中x是6個(gè)16位高地址段的十六進(jìn)制值，d是4個(gè)8位低地址段的十進(jìn)制值(標(biāo)準(zhǔn)的IPv4地址表示)。2)?IPv6地址類型(1)單播(unicast)，是傳統(tǒng)的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信。單播地址標(biāo)示一個(gè)網(wǎng)絡(luò)接口，協(xié)議會(huì)把送往地址的分組投送給其接口。IPv6的單播地址可以