計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò) 教案 17-校園網(wǎng)

課程名稱計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)序號(hào)17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)目四組建校園網(wǎng)實(shí)例任務(wù)1校園網(wǎng)絡(luò)概述知識(shí)點(diǎn)1校園網(wǎng)設(shè)備知識(shí)點(diǎn)2校園網(wǎng)層次結(jié)構(gòu)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了解校園網(wǎng)絡(luò)的總體設(shè)計(jì)原則②根據(jù)交換機(jī)和路由器的工作機(jī)制構(gòu)建小型校園網(wǎng)③掌握路由器的基本操作。2.技能目標(biāo)：了解校園網(wǎng)絡(luò)的需求以及校園網(wǎng)建設(shè)的總體設(shè)計(jì)，進(jìn)一步學(xué)習(xí)網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)設(shè)備路由器的相關(guān)配置。3.素養(yǎng)目標(biāo)：通過(guò)校園網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)讓學(xué)生鉆研所在學(xué)校的校園網(wǎng)拓?fù)湓O(shè)計(jì)，提高學(xué)生在日常生活中的學(xué)習(xí)能力和鉆研精神。4.思政目標(biāo)：B.要在厚植愛(ài)國(guó)主義情懷上下功夫網(wǎng)絡(luò)安全之AAA認(rèn)證技術(shù)教學(xué)重點(diǎn)描述了解校園網(wǎng)絡(luò)的總體設(shè)計(jì)原則解決措施逐步講解、打比方教學(xué)難點(diǎn)描述根據(jù)交換機(jī)和路由器的工作機(jī)制構(gòu)建小型校園網(wǎng)解決措施逐步講解、打比方教學(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)舊課交換機(jī)的工作原理：1.交換機(jī)的轉(zhuǎn)發(fā)行為；2.交換機(jī)的自學(xué)習(xí)能力；3.交換機(jī)處理VLAN數(shù)據(jù)幀的流程。2分鐘導(dǎo)入新課選擇所在學(xué)校的一個(gè)實(shí)訓(xùn)樓，觀察兩層樓至少4個(gè)不同機(jī)房中，終端主機(jī)的網(wǎng)絡(luò)信息，包括IP地址、子網(wǎng)掩碼和網(wǎng)關(guān)，并根據(jù)網(wǎng)絡(luò)地址的演算方法，推導(dǎo)每個(gè)機(jī)房主機(jī)的網(wǎng)絡(luò)地址，分析該實(shí)訓(xùn)樓的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，并將結(jié)果填入到表4-1-1中。表4-1-1實(shí)驗(yàn)結(jié)果表序號(hào)教室門(mén)牌號(hào)主機(jī)號(hào)IP地址子網(wǎng)掩碼網(wǎng)關(guān)1234分析以上數(shù)據(jù)，嘗試使用eNSP軟件繪制出這兩層樓四間機(jī)房之間的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。5分鐘新課教學(xué)（可加頁(yè)）教師學(xué)生設(shè)計(jì)意圖75分鐘課程思政B.要在厚植愛(ài)國(guó)主義情懷上下功夫網(wǎng)絡(luò)安全之AAA認(rèn)證技術(shù)AAA是認(rèn)證（Authentication）、授權(quán)（Authorization）和計(jì)費(fèi)（Accounting）的簡(jiǎn)稱，是網(wǎng)絡(luò)安全中進(jìn)行訪問(wèn)控制的一種安全管理機(jī)制，提供認(rèn)證、授權(quán)和計(jì)費(fèi)三種安全服務(wù)。（1）認(rèn)證：是對(duì)用戶的身份進(jìn)行驗(yàn)證，判斷其是否為合法用戶。（2）授權(quán)：是對(duì)通過(guò)認(rèn)證的用戶，授權(quán)其可以使用哪些服務(wù)。（3）計(jì)費(fèi)：是記錄用戶使用網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的資源情況，這些信息將作為計(jì)費(fèi)的依據(jù)。AAA是Cisco開(kāi)發(fā)的一個(gè)提供網(wǎng)絡(luò)安全的系統(tǒng)，它一般采用C/S（客戶端/服務(wù)器）模式，這種模式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、擴(kuò)展性好，且便于集中管理用戶信息，AAA客戶端運(yùn)行于NAS（NetworkAccessServer，網(wǎng)絡(luò)接入服務(wù)器）上，AAA服務(wù)器用于集中管理用戶信息。了解AAA認(rèn)證技術(shù)。通過(guò)校園網(wǎng)AAA認(rèn)證技術(shù)的介紹，引導(dǎo)學(xué)生體會(huì)技術(shù)強(qiáng)國(guó)，維護(hù)網(wǎng)絡(luò)安全的責(zé)任意識(shí)。課堂講授知識(shí)點(diǎn)1：校園網(wǎng)設(shè)備根據(jù)網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍的大小，可以把網(wǎng)絡(luò)分成局域網(wǎng)、城域網(wǎng)和廣域網(wǎng)。校園網(wǎng)（CampusNetwork）是一種介于局域網(wǎng)和城域網(wǎng)之間的網(wǎng)絡(luò)，它的覆蓋范圍一般是幾公里，大部分學(xué)校的校園網(wǎng)也可以算作局域網(wǎng)。校園網(wǎng)絡(luò)必須具備通訊、管理和教學(xué)三大功能。學(xué)生能方便瀏覽和查詢網(wǎng)上的資源，實(shí)現(xiàn)在線學(xué)習(xí)，老師可以便捷的瀏覽和查詢網(wǎng)絡(luò)上的資源，進(jìn)行科研和教學(xué)工作，學(xué)校管理人員可方便地對(duì)資產(chǎn)、財(cái)務(wù)、學(xué)生學(xué)籍、教學(xué)事務(wù)、行政事務(wù)等進(jìn)行綜合性的管理。同時(shí)，還可以實(shí)現(xiàn)信息與設(shè)備資源的共享，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)上信息的采集與自動(dòng)化處理，實(shí)現(xiàn)各級(jí)管理層之間的信息數(shù)據(jù)交換。1.內(nèi)部互聯(lián)設(shè)備校園網(wǎng)絡(luò)中交換機(jī)的型號(hào)選擇至關(guān)重要，一般根據(jù)學(xué)校的實(shí)際情況，如建筑物分布、網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜屯顿Y等因素，選擇能滿足要求且性價(jià)比最高的交換機(jī)，還要把廠商的售后服務(wù)和技術(shù)支持作為考量因素。2.外部互聯(lián)設(shè)備采用內(nèi)部互聯(lián)設(shè)備僅僅形成了校園網(wǎng)的局域網(wǎng)環(huán)境，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)最終的目的是要連接到Internet上，滿足更多的應(yīng)用。目前校園網(wǎng)與廣域網(wǎng)的連接一般會(huì)選擇ISDN、DDN專線或城域網(wǎng)等三種連接方式的一種?；谝陨闲@網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)的需求，推出以下公式：校園網(wǎng)系統(tǒng)=布線系統(tǒng)+網(wǎng)絡(luò)設(shè)備+計(jì)算機(jī)硬件設(shè)備+系統(tǒng)軟件+應(yīng)用軟件學(xué)會(huì)把數(shù)學(xué)思維應(yīng)用到互聯(lián)網(wǎng)知識(shí)學(xué)習(xí)中，善于總結(jié)。課堂講授知識(shí)點(diǎn)2：校園網(wǎng)層次結(jié)構(gòu)如圖4-1-5所示，校園網(wǎng)絡(luò)整體上分為三個(gè)層次，核心層、匯聚層和接入層。圖4-1-5校園網(wǎng)層次結(jié)構(gòu)（1）校園網(wǎng)核心層核心層是校園網(wǎng)的核心，為了實(shí)現(xiàn)校園區(qū)域的高速互聯(lián)，核心層由1個(gè)核心節(jié)點(diǎn)組成，包含S6506核心交換機(jī)、Quidview網(wǎng)管管理系統(tǒng)和AR4640企業(yè)級(jí)路由器。S6506交換機(jī)完成學(xué)校匯聚層網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)的數(shù)據(jù)交互，Quidview網(wǎng)管系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)校園網(wǎng)的操作管理，學(xué)?？梢愿鶕?jù)管理需求和網(wǎng)絡(luò)情況靈活選擇所需組件，真正實(shí)現(xiàn)按需建構(gòu)。核心層的出口處，AR4640路由器連接校園網(wǎng)和廣域網(wǎng)。（2）校園網(wǎng)匯聚層匯聚層設(shè)置在每棟樓上，每一棟樓上設(shè)置一個(gè)匯聚節(jié)點(diǎn)，匯聚層為高性能“小核心”型交換機(jī)，根據(jù)每個(gè)樓配線間數(shù)量的不同，分別采用一臺(tái)或者兩臺(tái)匯聚層交換機(jī)。為了充分的保證數(shù)據(jù)傳輸以及交換的效率，現(xiàn)將各樓設(shè)置成三層樓匯聚層，匯聚層設(shè)備不僅可以分擔(dān)核心層設(shè)備的部分壓力，該可以提高網(wǎng)絡(luò)的安全性。匯聚層交換機(jī)S5516屬于以太網(wǎng)交換機(jī)，具有24個(gè)100M快速以太網(wǎng)接口和1000M以太網(wǎng)模塊插槽，具有13.6Gb/s的交換矩陣，第三層最大傳輸帶寬達(dá)到4.4Gb/s。S5516是一個(gè)新型的、可堆疊的、多層企業(yè)級(jí)交換機(jī)，可以提供高水平的可用性、可擴(kuò)展性、安全性和控制能力，它具有802.1Q幀標(biāo)識(shí)、VTP支持、SNMP和DNS支持、端口保護(hù)、速度限制、訪問(wèn)控制列表、IP路由、劃分VLAN和三層交換等功能。如圖4-1-6所示，匯聚交換機(jī)主要設(shè)置在有辦公樓或者教學(xué)樓，辦公樓交換機(jī)通過(guò)千兆以太網(wǎng)接口與S5516交換機(jī)接口相連，可以設(shè)置多個(gè)VLAN，分配給學(xué)工處、招生就業(yè)處、財(cái)務(wù)處、教務(wù)處和其它辦公室等學(xué)校職能部門(mén)。圖4-1-6校園網(wǎng)匯聚層（3）校園網(wǎng)接入層校園網(wǎng)接入層為每個(gè)樓的大量接入交換機(jī)，是直接與用戶連接的設(shè)備。校園網(wǎng)的接入方式分為有線和無(wú)線接入，有線接入主要是指已經(jīng)布好網(wǎng)絡(luò)線的地方通過(guò)交換機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)有線網(wǎng)絡(luò)的接入，無(wú)線接入則針對(duì)公共區(qū)，如餐廳、大型會(huì)議室、食堂等這些不好布線卻又需要網(wǎng)絡(luò)信號(hào)覆蓋的地方。在某大學(xué)調(diào)查結(jié)果如下：生活區(qū)需要接入終端約3200臺(tái)、教學(xué)區(qū)需要接入約200臺(tái)終端、行政區(qū)約1500臺(tái)、公共區(qū)約1000臺(tái)、圖書(shū)館約200臺(tái)，這些區(qū)域的局域網(wǎng)均采用星型結(jié)構(gòu)組網(wǎng)。為什么要設(shè)計(jì)校園網(wǎng)的分層結(jié)構(gòu)？類比TCP/IP協(xié)議簇的分層協(xié)議。引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)知識(shí)的類比。實(shí)操訓(xùn)練校園網(wǎng)搭建體驗(yàn)假設(shè)學(xué)校有兩棟樓（教學(xué)樓1、教學(xué)樓2），如圖4-1-7所示，教學(xué)樓1中主機(jī)的IP地址設(shè)置為192.168.2.1和192.168.2.2，子網(wǎng)掩碼均為255.255.255.0，教學(xué)樓2中主機(jī)的IP地址設(shè)置為192.168.3.1和192.168.3.2，子網(wǎng)掩碼均為255.255.255.0。兩個(gè)教學(xué)樓之間通過(guò)路由器進(jìn)行連接（為了方便初學(xué)者練習(xí)，熟悉路由器的基本操作，對(duì)校園網(wǎng)做了極大的簡(jiǎn)化），其中主機(jī)PC5模擬外網(wǎng)，作為校園網(wǎng)外部設(shè)備，方便后面連網(wǎng)測(cè)試。根據(jù)圖4-1-7繪制校園網(wǎng)拓?fù)鋱D，并完成連線。配置四臺(tái)主機(jī)PC1、PC2、PC3和PC4的IP地址，子網(wǎng)掩碼以及網(wǎng)關(guān)地址。交換機(jī)1和交換機(jī)2作為接入交換機(jī)，路由器R1是校園網(wǎng)絡(luò)核心層的三層設(shè)備，實(shí)驗(yàn)的最終目的是實(shí)現(xiàn)校園網(wǎng)內(nèi)部的四臺(tái)主機(jī)與外部的PC5互聯(lián)互通。項(xiàng)目三中介紹過(guò)路由器的功能，實(shí)現(xiàn)不同局域網(wǎng)之間的互聯(lián)。那么如何配置路由器，實(shí)現(xiàn)不同局域網(wǎng)數(shù)據(jù)之間的聯(lián)通。通過(guò)自己搭建小型校園網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)，培養(yǎng)學(xué)生自主學(xué)