学海网

《交换与路由技术》教案，内容如下：
任务1网络互连设备的认知
任务3路由器基本配置
任务4静态路由配置
任务5动态路由配置

任务1网络互连设备的认知
网络互连是指利用相应的技术和设备将多个网络或设备连接起来，以达到更大范围的数
据传输和资源共享目的。互连的网络可以是同类型网络，也可以是不同类型网络，或是运行
不同协议的设备和系统。网络互连有两方面的内容：①将多个独立的、小范围的网络连接起
来构成一个较大范围的网络；②将一个节点多、负载重的大网络分解成若干个小网络，再利用互连技术把这些小网络连接起来。
网络互连中常用的设备有中继器、集线器、网桥、交换机、路由器及网关等。本任务我
们主要来认知当前两种最主流的网络互连设备，即交换机和路由器。
1.1交换机设备的认知
交换机（Switch)是一种在网络通信系统中完成信息交换功能的设备。它是当前各类局
域网建设的主流设备之一，对局域网性能的提升起到了重要的作用。
1.1.1交换机的基本概念
所谓交换（Switching)，即按照通信双方传输信息的需要，使用手动完成或设备自动完成的方法，把需要传输的信息传输到符合要求的相应路由上的技术统称。广义的交换机（Switch）就是一种在通信系统中完成信息交换功能的设备。
在局域网络系统中，交换机的诞生改变了其原来采用集线器（HUB)时的共享工作模式
特征。集线器是一种共享设备，它工作在物理层，当同一网段内的某台主机要传输数据给另
一台主机时，数据以广播方式进行传输。因此，在这种方式下，同一个时刻，局域网上只能有一对主机进行通信。如果发生冲突，还需要重新检测信道是否空闲，然后才能再次发送。所有主机都共享局域网的带宽，所以网络传输的效率较低。
交换机改变了共享的工作模式，它内部设计了一条高速带宽的背板总线和内容交换矩阵。所有的接口都挂接在这条背板总线上，当控制电路收到数据包后，负责处理的接口会查找交换机内存中的MAC地址映射表，并确定数据包中的目的MAC地址挂接在哪个接口上，然后通过内部交换矩阵快速将数据包传送到目的接口。如果目的MAC地址不在MAC地址映射表中，则交换机会将其广播到所有接口上。接收的接口会“学习”该地址，并将其添加到MAC地址映射表中。因此，交换机的这种工作方式极大地提高了局域网的工作效率，它可以允许若干对通信同时进行。
1.1.2交换机的工作原理
交换机在本质上和网桥一样。网桥传统上是基于软件的，通过执行代码完成过滤和学习
的过程。而交换机将这些功能移植到了硬件上，而且功能比网桥更加强大，处理能力更强。二层交换技术发展比较成熟，二层交换机属于数据链路层设备，可以识别数据包中的MAC地址信息，根据MAC地址进行转发，并将这些MAC地址与对应的端口记录在自己内部的一个MAC地址映射表中。具体的工作流程如下。
（1）当交换机从某个端口收到一个数据包，它先读取包头中的源MAC地址，这样它就
知道源MAC地址的计算机是连在哪个端口上的。
（2）再去读取包头中的目的MAC地址，并在地址表中查找相应的端口。
（3）如表中有与这目的MAC地址对应的端口，把数据包直接复制到这端口上。
（4）如表中找不到相应的端口，则把数据包广播到所有端口上。当目的计算机对源计算
机回应时，交换机又可以学习目的MAC地址与哪个端口对应，在下次传送数据时就不再需
要对所有端口进行广播了。
不断地循环这个过程，对于全网的MAC地址信息都可以学习到，二层交换机就是这样
建立和维护它自己的地址表。
1.1.3交换机的主要分类
1.按照覆盖范围分类
……