數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù) 教案8 三層交換機(jī)的配置與管理

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1、項目八三層交換機(jī)的配置與管理 【教學(xué)目標(biāo)】 1. 知識目標(biāo)： （1） 理解三層交換機(jī)的概念、路由功能、工作過程。 （2） 掌握三層交換機(jī)實現(xiàn)路由功能的兩種方法。 （3） 掌握交換機(jī)端口類型及分類。 2. 技能目標(biāo)： （1） 理解三層交換機(jī)的概念、路由功能、工作過程。 （2） 掌握三層交換機(jī)實現(xiàn)路由功能的兩種方法。 （3） 掌握交換機(jī)端口類型及分類。 3. 素養(yǎng)目標(biāo) （1） 培養(yǎng)溝通交流及團(tuán)隊合作意識 （2） 養(yǎng)成規(guī)范操作的職業(yè)習(xí)慣 （3） 培養(yǎng)精益求精的工匠精神 【教學(xué)重點】 三層交換機(jī)實現(xiàn)路由功能的兩種方法 【教學(xué)難點】 三層交換機(jī)實現(xiàn)路由功能的兩種方法

2、【教學(xué)方法】 項目教學(xué)法、啟發(fā)式教學(xué)法、自主探究、合作探究。 【導(dǎo)入新課】 三層交換機(jī)是構(gòu)建高速局域網(wǎng)不可或缺的設(shè)備，它不僅具二層交換機(jī)的功能，而且還具 有路由功能，同時擁有具有強(qiáng)大的背板帶寬，能夠?qū)崿F(xiàn)不同Vian間數(shù)據(jù)的高速轉(zhuǎn)發(fā)，被廣 泛應(yīng)用于企業(yè)網(wǎng)、校園網(wǎng)以及小區(qū)寬帶的匯聚層、核心層。 【教學(xué)過程】 任務(wù)一：三層交換機(jī)實現(xiàn)路由功能 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：三層交換機(jī)實現(xiàn)路由功能拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖8-1所示。 PC-PT PC-PT PCA PCB 圖8-1三層交換機(jī)實現(xiàn)路由功能拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 所需設(shè)備：三層交換機(jī)（型號3560） 一臺、計算機(jī)兩臺、直通線兩根。 規(guī)劃IP地址： 計

3、算機(jī) PCA 的 IP 地址：10. 10. 1. 1/24,計算機(jī) PCB 的 IP 地址：10. 10. 2. 1/24。 設(shè)備連線： 計算機(jī)PCA —交換機(jī)SWE的fO/1端口，計算機(jī)PCB-交換機(jī)SWE的fO/11端口。 任務(wù)要求： (1) 交換機(jī) SWE 的 fO/1 端口屬于 Vian 10, fO/11 端口屬于 Vian 20。 (2) 利用虛擬端口法實現(xiàn)三層交換機(jī)的路由功能，使計算機(jī)PCA與PCB能夠連通。 知識點鏈接： 3.三層交換機(jī)實現(xiàn)路由功能 1) 交換機(jī)開啟路由功能 三層交換機(jī)要使用路由功能，必須先開啟，否則無法配置路由，路由功能開啟的命令如 下

4、。 Switch(config)#ip routing 要關(guān)閉路由功能，使用Switch (config) #no ip routing命令。 2) 三層交換機(jī)實現(xiàn)路由功能的方法 三層交換機(jī)實現(xiàn)路由功能有兩種方法，一種是物理法，另一種是虛擬端口法。 (1) 物理法。 使用物理法實現(xiàn)三層交換機(jī)的路由功能，需要關(guān)閉端口的二層功能，開啟路由功能， 然后在端口上配置IP地址，這樣三層交換機(jī)的端口變成類似路由器的端口，配置命令如下。 SWE(config)#int 端口 SWE(config-if)#no switchport //關(guān)閉端口的二層功能，開啟三層功能 SWE(conf

5、ig-if) #ip address IP 地址 子網(wǎng)掩碼 (2) 虛擬端口法。 虛擬端口法是通過創(chuàng)建Vian作為虛擬端口實現(xiàn)路由功能的，分為兩步完成。 第1步：在三層交換機(jī)上創(chuàng)建Vian作為虛擬端口，有幾個網(wǎng)段創(chuàng)建幾個Vlano Switch (config) #vlan Vian 號 //創(chuàng)建 Vian 第2步：給Vian配置IP地址，并開啟。 Switch (config) #int vlan Vian 號 //進(jìn)入 Vian 模式 Switch(conf ig-if)#ip address IP 地址 子網(wǎng)掩碼 Switch(config-if)#no shutdown

6、 任務(wù)分析： 任務(wù)中的計算機(jī)分別屬于Vian 10和Vian 20,采用虛擬端口法實現(xiàn)三層交換機(jī)的路由 功能,需要在Vian 10和Vian 20上分別設(shè)置IP地址10 10. 10. 1. 8/24和10. 10. 2. 8/24, 將Vian 10和Vian 20作為虛擬端口，其IP地址分別作為兩臺計算機(jī)的網(wǎng)關(guān)，這樣，就可 以PCA與PCB就可以通信了。 任務(wù)實施： 1) 繪制如圖8-1所示的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 2） 給計算機(jī)配置如下IP地址與網(wǎng)關(guān) 計算機(jī) PCA 的 IP 地址：10. 10. 1. 1/24,網(wǎng)關(guān)：10. 10. 1.8o 計算機(jī) PCB 的 IP 地址：1

7、0. 10. 2. 1/24,網(wǎng)關(guān)：10. 10. 2. 8o 3） 配置三層交換機(jī)SWE 4） 進(jìn)行測試 計算機(jī)PCA、PCB是連通的。 5） 故障診斷 如果計算機(jī)PCA、PCB無法連通，可能是網(wǎng)關(guān)設(shè)置錯誤、Vian的IP設(shè)置錯誤，或連接 計算機(jī)的端口沒有加入相應(yīng)的Vian等原因。 6） 配置交換機(jī) 使用物理法實現(xiàn)三層交換機(jī)的路由功能，需要對交換機(jī)SWE進(jìn)行如下配置。 任務(wù)二：三層交換機(jī)實現(xiàn)不同Vian間通信 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：三層交換機(jī)實現(xiàn)Vian間通信拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖8-7所示。 PC-PT PCA PC-PT PCB 960-2 / 3560-24PS、、 SWE

8、 PC-PT PCD PC-PT PC 0-24 SWB 圖8-7三層交換機(jī)實現(xiàn)Vlan間通信拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 所需設(shè)備：三層交換機(jī)（型號3560） 一臺、二層交換機(jī)（型號2960）兩臺、計算機(jī)四 臺、交叉線兩根、直通線四根。 規(guī)劃IP地址： 計算機(jī)PCA的IP地址：10. 1. 1. l/24o計算機(jī)PCB的IP地址：10.1. 2.1/24。 計算機(jī)PCC的IP地址：10. 1. 3. 1/24。計算機(jī)PCD的IP地址：10.1.4.1/24。 設(shè)備連線： 計算機(jī)PCA-交換機(jī)SWA的fO/1,計算機(jī)PCB-交換機(jī)SWA的fO/11。 計算機(jī)PCC-交換機(jī)SWB的

9、fO/1,計算機(jī)PCD-交換機(jī)SWB的fO/11。 交換機(jī)SWA的gO/1端口 一SWE的gO/1端口，交換機(jī)SWB的gO/2—SWE的gO/2端口。 任務(wù)要求： (1) 交換機(jī) SWA 的 fO/1-l0 端口屬于 vlan 10, f0/11-20 端口屬于 vlan 20。 交換機(jī) SWB 的 fO/1-l0 端口屬于 vlan 30, f0/ll-20 端口屬于 vlan 40。 （2）實現(xiàn)計算機(jī)PCA、PCB、PCC與PCD之間連通。 知識點鏈接： 1. 交換機(jī)端口類型 交換機(jī)的端口按照功能分為二層端口和三層端口。 1） 二層端口 2） 三層端口 2. 三層交

10、換機(jī)實現(xiàn)不同Vian的通信 企業(yè)局域網(wǎng)劃分Vian后，不同Vian之間無法通信，項目七中我們學(xué)習(xí)了利用路由器實現(xiàn) 不同Vian的通信，但缺點是顯而易見的，不但會影響轉(zhuǎn)發(fā)速率，而且對線路的要求也比較高, 容易形成網(wǎng)絡(luò)單點故障。因此，企業(yè)很少使用路由器實現(xiàn)Vian之間的通信，而會選擇使用三 層交換機(jī)，三層交換機(jī)具有轉(zhuǎn)發(fā)速度快、端口數(shù)量多等優(yōu)勢，更適合企業(yè)網(wǎng)絡(luò)。 任務(wù)分析： （1） 網(wǎng)絡(luò)中共有四個Vian （即四個網(wǎng)段），采用虛擬端口法實現(xiàn)三層交換機(jī)的路由功 能，需要在三層交換機(jī)上創(chuàng)建對應(yīng)的四個Vian, Vian 10、Vian 20、Vian 30和Vian 40, 分別設(shè)置 I

11、P 地址 10. 1. 1. 9/24、10. 1. 2. 9/24、10. 1. 3. 9/24 和 10. 10. 4. 9/24,用于實現(xiàn)不 同Vian間的通信，并作為對應(yīng)Vian中計算機(jī)的網(wǎng)關(guān)。 （2） 交換機(jī)之間相連的端口因需要通過不同Vian ID的數(shù)據(jù)幀，所以需要設(shè)為Trunk 模式。 任務(wù)實施： 1） 繪制如圖8-7所示的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 2） 配置交換機(jī)SWA 3） 配置交換機(jī)SWB 4） 在三層交換機(jī)SWE上創(chuàng)建Vian與設(shè)置端口 Trunk模式 6） 配置各計算機(jī)的IP地址與網(wǎng)關(guān) 7） 測試 計算機(jī)PCA、PCB、PCC與PCD是連通的。 8） 故障診斷

12、 可以先從各計算機(jī)中ping自己的網(wǎng)關(guān)，如果不能連通的，可能是網(wǎng)關(guān)設(shè)置錯誤、Vian 的IP地址設(shè)置錯誤，端口沒有設(shè)置Trunk等原因，如果網(wǎng)關(guān)能ping通，那么整個網(wǎng)絡(luò)也是 連通。 任務(wù)三：三層交換機(jī)配置靜態(tài)路由 s PC-PT PCB 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：三層交換機(jī)配置靜態(tài)路由拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖8-8所示。 PC-PT PCA —St nfl- hsf"-————tbsf 3660-24PS 3560-24PS SWB 圖8-8三層交換機(jī)配置靜態(tài)路由拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 所需設(shè)備：三層交換機(jī)（型號3560）兩臺、計算機(jī)兩臺、交叉線兩根、直通線兩根。 規(guī)劃IP地址： PCA 的 IP

13、地址：172. 16. 1. l/24o PCB 的 IP 地址：172. 16. 2. 1/24。 設(shè)備連線： 計算機(jī)PCA的fO端口 一交換機(jī)SWA的f0/1,計算機(jī)PCB的f0端口一交換機(jī)SWB的f0/1。 交換機(jī)SWA的fO/23端口一SWB的fO/23端口,交換機(jī)SWA的fO/24端口 一SWB的fO/24 端口。 任務(wù)要求： 配置端口聚合與靜態(tài)路由，實現(xiàn)計算機(jī)PCA、PCB之間連通。 知識點鏈接： 1. 三層交換機(jī)端口聚合 不但二層交換機(jī)的端口可以聚合，而且三層交換機(jī)的端口同樣可以聚合，配置三層聚合 端口的方法與二層聚合端口的方法相同。三層聚合端口具有路由功能

14、，開啟路由功能后，需 要配置IP地址，其使用方法與物理端口類似，配置三層聚合端口 IP地址的命令如下。 聚合端口號 //開啟三層功能 //配IP地址 //開啟端口 Switch(config)^interface port-channel Switch(config-if)#no switchport Switch (conf ig-if) #ip address IP 地址 Switch(config-if)#no shutdown 2. 三層交換機(jī)配置靜態(tài)路由 三層交換機(jī)具有路由功能，但默認(rèn)是關(guān)閉的, 必須使用ip routing命令開啟，否則配 置的靜態(tài)路由無法

15、顯示，三層交換機(jī)配置靜態(tài)路由與路由器一樣。 任務(wù)分析: （1）在兩臺三層交換機(jī)上分別創(chuàng)建Vian 10,作為虛擬端口，分別配置IP地址 172. 16. 1.254/24和172. 16. 2.254/24,虛擬端口的IP地址分別作為兩臺計算機(jī)的網(wǎng)關(guān)。 （2）采用物理法實現(xiàn)三層交換機(jī)的路由功能，需要分別在兩臺交換機(jī)的fO/23和fO/24 端口配置端口聚合，然后開啟聚合端口的三層功能，并分別配置IP地址172. 16. 3. 1/24和 172.16. 3. 2/24,最后配置靜態(tài)路由，實現(xiàn)全網(wǎng)連通。 任務(wù)實施： 1） 繪制如圖8-8所示的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 2） 配置各計算機(jī)的IP地

16、址與網(wǎng)關(guān) 3） 在交換機(jī)SWA上創(chuàng)建Vian,設(shè)置IP地址 4） 在交換機(jī)SWB上創(chuàng)建Vian,設(shè)置IP地址 5） 配置交換機(jī)SWA的端口聚合 6） 配置交換機(jī)SWA的端口聚合 7） 顯示聚合端口的信息與IP地址信息 8） 顯示聚合端口的信息與IP信息 9） 配置三層交換機(jī)SWA靜態(tài)路由 10）配置三層交換機(jī)SWB靜態(tài)路由 11）測試與故障診斷 測試，計算機(jī)PCA與PCB之間連通。 故障診斷：先在各計算機(jī)中ping網(wǎng)關(guān)，如果不通，可能是Vian的地址、端口加入Vian 錯誤。然后從PCA中ping PCB,如果不通，可能是聚合端口的地址錯誤、端口的三層功能 沒有開啟

17、等。 任務(wù)四：三層交換機(jī)配置動態(tài)路由 拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)：三層交換機(jī)配置動態(tài)路由拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖8-9所示。 Q S —-5 PC-PT 3560-24PS 2621XM PC-PT PCA SWE R PCB 圖8-9三層交換機(jī)配置動態(tài)路由拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 所需設(shè)備：三層交換機(jī)（型號3560） 一臺、路由器（型號2621） 一臺、計算機(jī)兩臺、 直通線兩根、交叉線一根。 規(guī)劃IP地址： PCA 的 IP 地址:172.31. 1. 1/24O PCB 的 IP 地址:172.31.2. 1/24O 設(shè)備連線： 計算機(jī)PCA —交換機(jī)SWE的fO/1端口，計算機(jī)PCB —路由器R的fO/1端口

18、。 交換機(jī)SWE的fO/24端口一路由器R的f0/0端口。 任務(wù)要求： 三層交換機(jī)通過物理法啟用路由功能，在三層交換機(jī)和路由器上配置RIP V2路由，實 現(xiàn)計算機(jī)PCA、PCB之間連通。 知識點鏈接： 任務(wù)分析： （1） 在三層交換機(jī)上關(guān)閉fO/1、fO/24端口的二層功能，開啟路由功能，然后在兩個 端口上分別配置IP地址172.31. 1.254/24. 172.31.3. 1/24,將端口變成類似路由器的端口 使用，配置RIP路由。 （2） 路由器R的f0/0端口配置IP地址172.31.3.2/24, fO/1端口配置IP地址 172.31.2. 254/24,然后

19、配置RIP路由，實現(xiàn)全網(wǎng)連通。 任務(wù)實施： 1） 繪制如圖8-9所示的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 2） 配置各計算機(jī)的IP地址與網(wǎng)關(guān) 3） 配置交換機(jī)SWE 4） 配置路由器R 5） 在交換機(jī)SWE上顯示路由信息 6） 在路由器RA上顯示路由信息 Rttshow ip route 7） 測試與故障診斷 測試，計算機(jī)PCA、PCB之間連通。 故障診斷：如果PCA、PCB之間不能連通，先檢查計算機(jī)的IP地址、網(wǎng)關(guān)，然后檢查三 層交換機(jī)和路由器的IP地址，再檢查三層交換機(jī)是開啟路由功能，最后，檢查RIP路由。 8）配置OSPF路由 三層交換機(jī)配置OSPF路由與路由器的方法相同，在此不再贅

20、述。 綜合案例 某汽車銷售公司有銷售部、策劃部、會計部和廣告部四個部門，企業(yè)網(wǎng)絡(luò)使用以下設(shè)備 模擬，三層交換機(jī)（型號3560） 一臺、二層交換機(jī)（型號2960）兩臺、四臺計算機(jī)、直通 線和交叉線若干，四個部門要求使用不同的Vian,以提高安全性。 后來公司在同城設(shè)置一辦事處，使用一臺路由器（型號1841）和一臺計算機(jī)模擬網(wǎng)絡(luò), 要求網(wǎng)絡(luò)配置0SPF路由，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)連通，假如你是某通信公司的技術(shù)人員，請你為公司組 建網(wǎng)絡(luò)，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖8-10所示。 任務(wù)實施： 1）繪制拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 在Packet Tracer軟件中繪制如圖8~10所示的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。 PC-PT xs PC-P

21、T CH PC-PT KJ PC-PT GG PC-PT BSC 圖8-10三層交換機(jī)配置動態(tài)路由拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 2） IP地址規(guī)劃與設(shè)備連線 按照如下規(guī)劃設(shè)置IP地址并連接設(shè)備 （1） IP地址規(guī)劃。 XS 的 IP 地址：192. 168. 1. 1/24 KJ 的 IP 地址：192. 168. 3. 1/24 BSC 的 IP 地址:192. 168.5. 1/24 （2）設(shè)備連線。 計算機(jī)XS-交換機(jī)SWA的fO/1端口 計算機(jī)KJ一交換機(jī)SWB的fO/1端口 計算機(jī)BSC-路由器RA的fO/1端口 CH 的 IP 地址：192. 168.

22、 2. 1/24 GG 的 IP 地址：192. 168. 4. 1/24 計算機(jī)CH-交換機(jī)SWA的f0/11端口 計算機(jī)GG-交換機(jī)SWB的fO/11端口 交換機(jī)SWA的gO/1端口一SWE的gO/1端口 交換機(jī)SWB的gO/2端口一SWE的gO/2 端口 交換機(jī)SWE的fO/24端口一路由器RA的f0/0端口 任務(wù)分析： （1） 在三層交換機(jī)SWA上創(chuàng)建Vian 10和Vian 20,并分別配置IP地址192. 168. 1. 254/24 和192. 168. 2. 254/24,用于實現(xiàn)二層交換機(jī)上Vian 10和Vian 20的通信，Vian的IP地址 作

23、為對應(yīng)Vian中計算機(jī)的網(wǎng)關(guān)。 （2） 在三層交換機(jī)SWB上創(chuàng)建Vian 30和Vian 40,并分別配置IP地址192. 168. 3. 254/24 和192. 168. 4. 254/24,用于實現(xiàn)二層交換機(jī)上Vian 30和Vian 40的通信,Vian的IP地址 作為對應(yīng)Vian中計算機(jī)的網(wǎng)關(guān)。 （3） 二層交換機(jī)與三層交換機(jī)相連的端口需要通過Vian 10和Vian 20的數(shù)據(jù)幀，因 此，要設(shè)置為Trunk模式。 （4） 在三層交換機(jī)上創(chuàng)建Vian 100,并配置IP地址192. 168. 5. 1/24,將端口 fO/24 加入Vian 100, Vian 100作

24、為虛擬端口與路由器連接。 （5） 路由器f0/0端口配置IP地址192. 168.5.2/24, fO/1端口配置IP地址 192. 168.6. 254/24,三層交換機(jī)與路由器配置OSPF路由，實現(xiàn)全網(wǎng)連通。 任務(wù)實施： 1） 繪制如圖8-10所示的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 2） 配置各計算機(jī)的IP地址與網(wǎng)關(guān) 3） 在交換機(jī)SWA上創(chuàng)建Vian,劃分端口 4） 在交換機(jī)SWB上創(chuàng)建Vian,劃分端口 5） 在交換機(jī)SWE上創(chuàng)建Vian,設(shè)置IP地址 6） 配置路由器RA的端口 7） 在交換機(jī)SWE上配置0SPF路由 8） 在路由器RA上配置OSPF路由 9） 在交換機(jī)SWE上顯示路

25、由信息 10） 在路由器RA上顯示路由信息 11） 測試與故障診斷 測試，計算機(jī)XS、CH、KJ、GG、BSC之間連通。 故障診斷：如果各計算機(jī)之間不能連通，可以先檢查五臺計算機(jī)的IP地址、網(wǎng)關(guān)，然 后再檢查路由，三層交換機(jī)和路由器上是否有到達(dá)每一個網(wǎng)絡(luò)的路由，如果缺少路由，則檢 查三層交換機(jī)相關(guān)的Vian的IP地址，檢查路由器的端口地址等，最后檢查0PSF路由的配 置。 【項目小結(jié)】 本任務(wù)主要學(xué)習(xí)了： 1） 三層交換機(jī)的概念、路由功能、工作過程。 2） 三層交換機(jī)實現(xiàn)路由功能的兩種方法。 3） 交換機(jī)端口類型及分類。 任務(wù)評價表 學(xué)生： 級 班星期 日期 項

26、目名稱 三層交換機(jī)的配置與管理 組長 評價內(nèi)容 主要評價標(biāo)準(zhǔn) 分?jǐn)?shù) 小組評價 教師評價 任務(wù)一 實現(xiàn)了路由功能，能夠連通 20分 任務(wù)二 實現(xiàn)Vian間的通信，能夠連通 20分 任務(wù)三 端口聚合與靜態(tài)路由正確，能夠連通 20分 任務(wù)四 RIP路由配置正確，能夠連通 20分 綜合案例 Vian配置正確，OSPF路由配置正確， 能夠連通 20分 總分 合計 項目總結(jié) （心得體會） 說明：（1）從設(shè)備選擇、設(shè)備連線、設(shè)備配置、連通測試等方面對任務(wù)進(jìn)行評價。 （2）滿分100分，總分二組長評價'40%+教師評價x60%o