計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò) 教案 14-虛擬局域網(wǎng)

課程名稱計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)序號(hào)14授課教師授課時(shí)數(shù)2學(xué)時(shí)執(zhí)行情況授課班級(jí)授課日期基本課題項(xiàng)目三網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與設(shè)計(jì)任務(wù)4虛擬局域網(wǎng)知識(shí)點(diǎn)1虛擬局域網(wǎng)的概念知識(shí)點(diǎn)2基于端口劃分VLAN知識(shí)點(diǎn)3基于MAC地址劃分VLAN課堂類別理論課，職教云加騰訊課堂在線授課。教學(xué)目標(biāo)（含課堂思政）1.知識(shí)目標(biāo)：①理解二層交換機(jī)的工作原理②熟悉二層交換機(jī)的學(xué)習(xí)行為③了解VLAN的概念2.技能目標(biāo)：①能根據(jù)二層交換機(jī)的原理說明二層交換機(jī)為什么能即插即用②能說出二層交換機(jī)廣播域的危害3.素養(yǎng)目標(biāo)：①培養(yǎng)學(xué)生良好的分析問題和解決問題的能力②養(yǎng)成善于思考、深入研究的良好自主學(xué)習(xí)的習(xí)慣和創(chuàng)新精神；③通過討論學(xué)習(xí)，使學(xué)生具有一定的表達(dá)能力和學(xué)習(xí)新技術(shù)的能力。4.課堂思政目標(biāo)：A要在堅(jiān)定理想信念上下功夫簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)管理，層層細(xì)化的網(wǎng)絡(luò)思維教學(xué)重點(diǎn)描述二層交換機(jī)的原理，VLAN的概念解決措施打比方，動(dòng)漫小視頻、討論教學(xué)難點(diǎn)描述VLAN的劃分解決措施討論、提問教學(xué)設(shè)備設(shè)施職教云多媒體課件教學(xué)方法和手段職教云頭腦風(fēng)暴，騰訊課堂分組討論，線上答疑。教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)設(shè)計(jì)時(shí)間分配組織教學(xué)點(diǎn)名，清點(diǎn)未到學(xué)生人數(shù)3分鐘復(fù)習(xí)舊課1.以太網(wǎng)幀結(jié)構(gòu)2.二層交換機(jī)的作用是什么？3.接口Ethernet0/0/1代表什么？4.接口GE0/0/1代表什么意思？2分鐘導(dǎo)入新課現(xiàn)有1臺(tái)三層交換機(jī)，要求你進(jìn)行測(cè)試，該交換機(jī)的三層功能是否工作正常。某企業(yè)有財(cái)務(wù)部、銷售部和人事部三個(gè)主要部門，分處于不同的辦公室，為了安全和便于管理對(duì)三個(gè)部門的主機(jī)進(jìn)行了VLAN的劃分，分別處于不同的VLAN，先由于業(yè)務(wù)的需求需要三個(gè)部門的主機(jī)都能夠相互訪問，獲得相應(yīng)的資源，三部門的交換機(jī)通過一臺(tái)三層交換機(jī)進(jìn)行了連接。5分鐘新課教學(xué)（可加頁）教師學(xué)生設(shè)計(jì)意圖75分鐘課程思政A要在堅(jiān)定理想信念上下功夫簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)管理，層層細(xì)化的網(wǎng)絡(luò)思維無論是VLAN技術(shù)還是社區(qū)的網(wǎng)格化管理機(jī)制，其實(shí)都是把一個(gè)大的網(wǎng)絡(luò)在邏輯上劃分得更加細(xì)致，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)管理的功能。同樣，學(xué)生設(shè)計(jì)和配置網(wǎng)絡(luò)的過程中，也需要有這種思維，把大的問題層層細(xì)化，變成可以實(shí)現(xiàn)或者方便管理的小問題，最終解決問題。黨的十八屆三中全會(huì)強(qiáng)調(diào)，“以網(wǎng)格化管理、社會(huì)化服務(wù)為方向，健全基層綜合服務(wù)管理平臺(tái)”。至今為止，全國基層社區(qū)基本上構(gòu)建了網(wǎng)格化的治理機(jī)制，可以說是我國基層社會(huì)治理的機(jī)制創(chuàng)新。在這場(chǎng)抗擊疫情阻擊戰(zhàn)中，網(wǎng)格化治理正在發(fā)揮著積極作用。同時(shí)，社區(qū)網(wǎng)格化疫情防控阻擊戰(zhàn)，不僅把我國的政治優(yōu)勢(shì)轉(zhuǎn)化為對(duì)疫情的治理優(yōu)勢(shì)，而且，也能通過這場(chǎng)生死攸關(guān)的疫情阻擊戰(zhàn)檢驗(yàn)和完善社區(qū)網(wǎng)格化管理機(jī)制。理解VLAN和網(wǎng)格化管理的優(yōu)勢(shì)，都是把大的問題劃分為一個(gè)個(gè)小的問題引導(dǎo)學(xué)生堅(jiān)定理想信念，體現(xiàn)我國的政治優(yōu)勢(shì)。課堂講授知識(shí)點(diǎn)1：交換機(jī)工作原理1.交換機(jī)的工作原理交換式以太網(wǎng)核心就是交換機(jī)（Switch）。LanSWitch，局域網(wǎng)交換機(jī)。簡(jiǎn)稱LSW，SWitch交換機(jī)，簡(jiǎn)稱SW或S。交換機(jī)原理:：基于MAC地址和對(duì)應(yīng)接口轉(zhuǎn)發(fā)，交換機(jī)會(huì)從入接口學(xué)習(xí)數(shù)據(jù)幀的源MAC，廣播未知的目標(biāo)MAC地址2.交換機(jī)的轉(zhuǎn)發(fā)行為：泛洪（Flooding又稱盲目轉(zhuǎn)發(fā)），將從某個(gè)接口收到的數(shù)據(jù)流向除該接口之外的所有接口發(fā)送出去廣播與泛洪有什么區(qū)別？泛洪操作可以是普通數(shù)據(jù)幀也可以是廣播幀（1）泛洪：收到廣播幀和未知單播幀（2）轉(zhuǎn)發(fā)：根據(jù)幀中的目標(biāo)MAC地址轉(zhuǎn)發(fā)（3）丟棄：如果交換機(jī)收到一個(gè)MAC地址與源MAC地址一致，就要丟棄3.交換機(jī)的學(xué)習(xí)交換機(jī)開機(jī)時(shí)沒有任何端口對(duì)應(yīng)關(guān)系，交換機(jī)會(huì)根據(jù)原MAC和接收幀的接口形成一個(gè)對(duì)應(yīng)關(guān)系，并把這個(gè)對(duì)應(yīng)關(guān)系放在重要表項(xiàng)中，這個(gè)表就是MACF地址表（1）地址學(xué)習(xí)在交換機(jī)中，維護(hù)著一張MAC地址表，表中存放著主機(jī)的MAC地址與交換機(jī)端口的映射關(guān)系。交換機(jī)可以通過識(shí)別數(shù)據(jù)包中的MAC地址信息，然后根據(jù)MAC地址查詢MAC地址表進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。? 在典型交換網(wǎng)絡(luò)中，當(dāng)某臺(tái)主機(jī)發(fā)送一個(gè)廣播幀或未知單播幀時(shí)，該數(shù)據(jù)幀會(huì)被泛洪，甚至傳遞到整個(gè)廣播域。? 廣播域越大，產(chǎn)生的網(wǎng)絡(luò)安全問題、垃圾流量問題，就越嚴(yán)重?？偨Y(jié)交換機(jī)的工作原理：1.交換機(jī)的轉(zhuǎn)發(fā)原理2.交換機(jī)的學(xué)習(xí)原理對(duì)于新知識(shí)，學(xué)會(huì)類比生活中的現(xiàn)象案例，幫助理解交換機(jī)的轉(zhuǎn)發(fā)行為。交換機(jī)對(duì)于數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)是有甄別的，引導(dǎo)學(xué)生在發(fā)表朋友圈和QQ空間的時(shí)候，也要有甄別的概念，不要隨意轉(zhuǎn)發(fā)。情境教學(xué)知識(shí)點(diǎn)2：VLAN的概念隨著局域網(wǎng)內(nèi)的主機(jī)數(shù)量日益增多，由大量的廣播報(bào)文帶來的帶寬浪費(fèi)、安全等問題變得越來越突出。小張作為網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維工程師，如果在控制成本的前提下，用一個(gè)交換機(jī)設(shè)備組建兩個(gè)局域網(wǎng)。如左圖，方法之一是將網(wǎng)絡(luò)改造成用路由器連接多個(gè)子網(wǎng)，但這樣會(huì)增加網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的投入。如右圖，另一種成本較低又行之有效的方法就是采用虛擬局域網(wǎng)。虛擬局域網(wǎng)的基礎(chǔ)是在交換技術(shù)上發(fā)展起來的。1.VLAN產(chǎn)生在原因－廣播風(fēng)暴? VLAN（VirtualLAN），虛擬局域網(wǎng)。本來，二層交換機(jī)只能構(gòu)建單一的廣播域，不過使用VLAN后，能夠?qū)⒕W(wǎng)絡(luò)分割成多個(gè)廣播域。沒有VLAN，同一個(gè)廣播域，像大班上課，一人廣播全得聽，每個(gè)人都可以互相通信，劃分VLAN后，將廣播域縮小到一個(gè)范圍，像小班上課，一人廣播后只有這個(gè)小班里的人才聽得到，只有班里的人才可以互相通信為了防止廣播風(fēng)暴，可以把一個(gè)大的局域網(wǎng)劃分成若干個(gè)小的廣播域，從而有效抑制廣播風(fēng)暴，在不增加設(shè)備的前提下，可以采用支持VLAN的LAN交換機(jī)VLAN=VirtualLocalAreaNetwork：虛擬局域網(wǎng)是一種將局域網(wǎng)從邏輯上劃分成一個(gè)個(gè)更小的局域網(wǎng)2.虛擬局域網(wǎng)的特點(diǎn)（1）.虛擬局域網(wǎng)（VLAN，VirtualLocalAreaNetwork）是以局域網(wǎng)交換機(jī)為基礎(chǔ)，通過交換機(jī)軟件實(shí)現(xiàn)根據(jù)功能、部門、應(yīng)用等因素將設(shè)備或用戶組成虛擬工作組或邏輯網(wǎng)段的技術(shù)。其最大的特點(diǎn)是在組成邏輯網(wǎng)時(shí)無須考慮用戶或設(shè)備在網(wǎng)絡(luò)中的物理位置。（2）VLAN內(nèi)的各個(gè)用戶就像是在同一個(gè)真實(shí)的局域網(wǎng)內(nèi)一樣可以互相訪問。相同VLAN的用戶可以通信，不同VLAN的用戶不能通信，有效隔離了廣播域（3） VLAN可以在一個(gè)交換機(jī)或者跨交換機(jī)實(shí)現(xiàn)。理解為何需要引入VLAN的概念，VLAN技術(shù)有什么特點(diǎn)。引導(dǎo)學(xué)生有節(jié)約成本的思維，VLAN在不升級(jí)設(shè)備硬件的前提下，節(jié)約來成本，采用軟件的方式同時(shí)可以劃分不同的局域網(wǎng)。任務(wù)驅(qū)動(dòng)知識(shí)點(diǎn)3：VLAN的劃分方法小張作為網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維工程師，那么如何劃分不同的局域網(wǎng)？? 基于端口劃分:基于MAC地址劃分、基于網(wǎng)絡(luò)層劃分? 基于IP組播劃分通常使用根據(jù)端口劃分VLAN的方法1.利用交換機(jī)的端口來劃分VLAN成員優(yōu)點(diǎn)：定義成員簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)：成員移動(dòng)需重新配置VLAN。單交換機(jī)形成VLAN跨交換機(jī)形成VLANVLAN用途及優(yōu)勢(shì)：（1）控制不必要的廣播報(bào)文的擴(kuò)散（2）增加了安全性（3）簡(jiǎn)化了網(wǎng)絡(luò)管理學(xué)會(huì)通過利用交換機(jī)的端口和主機(jī)的MAC地址劃分VLAN的特點(diǎn)和應(yīng)用場(chǎng)景。通過教材內(nèi)容自主學(xué)習(xí)OSI七層參考模式，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)習(xí)的能力。課堂答疑某企業(yè)有財(cái)務(wù)部、銷售部和人事部三個(gè)主要部門，分處于不同的辦公室，為了安全和便于管理對(duì)三個(gè)部門的主機(jī)進(jìn)行了VLAN的劃分，分別處于不同的VLAN，先由于業(yè)務(wù)的需求需要三個(gè)部門的主機(jī)都能夠相互訪問，獲得相應(yīng)的資源，三部門的交換機(jī)通過一臺(tái)三層交換機(jī)進(jìn)行了連接。理清思路，分析問題，提出解決方案。破解教學(xué)難點(diǎn)。課堂小結(jié)局域網(wǎng)(以太網(wǎng))工作