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1 路由与交换技术 教学大纲 课程名称及代码 : 路由与交换技术 / 课程学分与学时 :8 分 / 128 学时 ( 课堂讲授 64 学时, 实验实践 64 学时 ) 先修课程 : 计算机网络与通信适用专业 : 计算机科学与技术 ( 网络方向 ) 一 课程性质 目的与任务 1 课程性质 路由与交换技术 是计算机科学与技术专业 ( 网络方向 ) 学生的一门专业必修课程 2 课程目的 Cisco Networking Academy 项目是一个由共同的目标和技术维系的全球性学习网络技术的一个社区, 参与该项目的学校 大专院校和其他机构已超过 160 个国家 / 地区 NetSpace 的学习环境是 Networking Academy 的学生和教师整体课程体验的重要部分 本课程是依托该社区和学习环境, 引入的一个用于计算机网络课程 CCNA 学习的在线全球同步学习平台 本课程是该学习计划的第 1 2 学期内容 主要目的是让学生掌握安装 操作小型分支办公企业网和排除各种故障的基础知识, 包括连接广域网和配置网络安全等内容 3 课程任务本课程介绍因特网和计算机网络的体系结构 结构 功能 组件和模块 IP 编址原理以及以太网概念 介质和工作原理方面的基本知识, 学生能够建立简单 LAN 对路由器和交换机执行基本配置并能实施 IP 寻址方案 能配置并对路由器和交换机进行故障排除, 且能解决 IPv4 和 IPv6 网络中 RIPv1 RIPv2 单区域和多区域 OSPF 虚拟局域网和 VLAN 间路由的常见问题 二 教学内容与学时分配 教学模块 探索网络 配置网络操 作系统 教学内容教学要求讲授 1 全球连接 2 LAN WAN 和 Internet 3 作为平台的网 络 4 不断变化的网络 环境 1 OS 集训 2 了解基本信息 理解日常生活中如何能使 用多个网络 理解中小型企业网络中能 使用的拓扑和设备 理解支持中小型企业通信 网络的基本特征 理解影响中小型企业网络 能使用的网络趋势 理解 Cisco IOS 的用途 理解如何访问和导航 学时 实验实 践学时 自主 学时 1

2 网络协议和通信网络接入层以太网 3 地址方案 Cisco IOS 来掌握配置网络设备 掌握 Cisco IOS 软件的命令结构 能使用 CLI 掌握配置 Cisco IOS 设备的主机名 能使用 Cisco IOS 命令限制对设备掌握配置的访问 能使用 Cisco IOS 命令保存运行掌握配置 理解设备如何跨网络介质进行通信 能使用 IP 地址掌握配置主机设备 检验两个终端设备之间的连接 1 通信规则理解如何能使用规则来方 2 网络协议和标准便通信 3 在网络中传输数理解协议和标准组织在促据进网络通信互操作性中的作用 理解中小型企业网络中 LAN 上的设备如何访问资源 1 物理层协议理解物理层协议和服务如 2 网络介质何支持数据网络间的通信 3 数据链路层协议能使用正确的方法建立一 4 介质访问控制个简单网络 理解数据链路层在支持数据网络间的通信中的作用 了解网络中能使用的介质访问控制技术和逻辑拓扑 1 简介了解以太网子层的操作 2 以太网协议识别以太网帧的主要字段 3 地址解析协议了解以太网 MAC 地址的用 4 LAN 交换机途和特征 了解 ARP 的用途 理解 ARP 请求如何影响网络和主机性能 理解基本的交换概念 2

3 网络层 传输层 IP 寻址 1 网络层协议 2 路由 3 路由器 4 配置思科路由器 1 传输层协议 2 TCP 和 UDP 1 简介 2 IPv4 网络地址 3 IPv6 网络地址 4 连接验证 比较固定掌握配置和模块化交换机 掌握配置第 3 层交换机 理解网络层协议和服务如何支持数据网络间的通信 理解在中小型企业网络中如何能使用路由器进行端到端连接 在中小型企业网络中确定适当的设备以路由流量 掌握配置路由器基本掌握配置 了解传输层在管理端到端通信中的数据传输时起到的作用 了解 TCP 和 UDP 协议的特征, 包括端口号及其用途 理解 TCP 会话的建立和终止流程如何实现可靠通信 理解如何发送和确认 TCP 协议数据单元来保证交付 理解 UDP 与服务器建立通信的客户端进程 确定最适合常见应用的是高度可靠的 TCP 传输还是不作保证的 UDP 传输 了解 IPv4 地址的结构 了解子网掩码的用途 比较单播 广播和组播 IPv4 地址的特征和用途 比较公有地址空间和私有地址空间的用法 理解 IPv6 编址的必要性 了解 IPv6 地址的表示方式 了解 IPv6 网络地址的类型 掌握配置全局单播地址 了解组播地址 3

4 了解 ICMP 在 IP 网络中 的作用 ( 包括 IPv4 和 IPv6) 能 使 用 ping 和 traceroute 实用程序测试网络连接 1 对 IPv4 网络划分子网 2 编址方案 3 IPv6 设计注意事项 理解为什么在不同网络主机的通信中路由是必需的 了解 IP 如何作为通信协议来识别网络中的一台设备 给定一个网络和子网掩码, 对 IP 网络计算可用的主机地址数 划分子网计算为满足网络需求所需 的子网掩码 了解可变长子网掩码 (VLSM) 的优点 理解企业网络中如何实施 IPv6 地址分配 1 应用层协议 2 常见应用层协议和服务 3 信息全球化 理解应用层 会话层和表示层的各个功能如何协同工作, 来为最终用户应用程序提供网络服务 了解常用应用层协议如何与最终用户应用程序交互 在较高层次上了解为最终用户提供 Internet 服务 ( 包括 WWW 服务和电子邮 应用层 件 ) 的常用应用层协议 了解提供 IP 编址服务 ( 包 括 DNS 和 DHCP) 的应用层协议 了解允许文件共享服务 ( 包括 FTP 文件共享服务 SMB 协议 ) 的常用应用层协议的功能和操作 理解从打开应用程序到接收数据的过程中, 数据如何在网络中传输 网络定义 1 创建并发展 确定小型网络中能使用的 4

5 交换网络简介基本的交换概念和配置 VLAN 2 确保网络安全 3 基础网络性能 4 管理 IOS 配置文件 5 集成路由服务 1 简介 2 LAN 设计 3 交换环境 1 简介 2 基本交换机配置 3 交换机安全: 管理和实施 1 VLAN 分段 2 VLAN 实施 3 VLAN 安全与设计 设备和协议理解小型网络如何充当大型网络的基础 说明网络设备中基本安全措施的必要性 识别安全漏洞和常规缓解技术 能使用设备加固功能掌握配置网络设备以缓解安全威胁 能使用 ping 命令和 tracert 命令的输出建立相关网络性能 了解交换网络中的数据 语音和视频融合 了解中小型企业中的交换网络 理解交换网络中的帧转发过程 比较冲突域与广播域 理解静态路由的优点和缺点 掌握配置思科交换机的初始设置 掌握配置交换机端口以满足网络需求 掌握配置管理交换机虚拟接口 说明交换环境中的基本安全攻击 说明交换环境中的最佳安全实践 掌握配置端口安全功能以限制网络访问 理解交换网络中 VLAN 的用途 分析交换机如何根据多交换环境的 VLAN 掌握配置转发帧 根据要求掌握配置交换机 5

6 路由概念 VLAN 间路 由 1 路由概念 2 路由器的初始化配置 3 路由决策 4 路由操作 1 VLAN 间路由配置 2 VLAN 间路由故障排除 3 第 3 层交换 端口分配给 VLAN 掌握配置 LAN 交换机的 TRUNK 端口 掌握配置动态中继协议 (DTP) 对交换网络中的 VLAN 和 TRUNK 掌握配置进行故障排除 掌握配置安全功能以减少 VLAN 分段环境中的攻击 理解 VLAN 分段环境中的最佳安全实践 了解路由器的主要特性和功能 连接小型路由网络的设备 能使用 CLI, 将路由器掌握配置为在多个直连网络之间路由 理解在接口之间交换数据包时路由器能使用的封装和解封过程 理解路由器的路径确定功能 比较中小型企业网络中路由器构建路由表的不同方式 理解直连网络的路由表条目 理解路由器如何构建直连网络的路由表 了解支持 VLAN 间路由的三个主要选项 掌握配置传统 VLAN 间路由 掌握配置 VLAN 间单臂路由 排除常见的 VLAN 间掌握配置问题 排除 VLAN 间路由环境中的常见 IP 编址问题 6

7 静态路由 动态路由 1 路由实施 2 静态路由和默认路由 3 CIDR 和 VLSM 4 总结静态路由和浮动静态路由 5 路由和默认路由问题故障排除 1 路由协议 2 矢量动态路由 3 RIP 和 RIPng 路由 4 链路状态动态路由 5 路由表 能使用第 3 层交换掌握配置 VLAN 间路由 排除第 3 层交换环境中的 VLAN 间路由故障 理解静态路由的优点和缺点 理解不同类型的静态路由的用途 通过指定下一跳地址掌握配置 IPv4 和 IPv6 静态路由 掌握配置 IPv4 和 IPv6 默认路由 理解传统有类编址在网络实施中的用途 理解 CIDR 在替换有类编址中的用途 设计并实施分层编址方案 掌握配置 IPv4 和 IPv6 总结网络地址以减少路由表更新的数量 掌握配置浮动静态路由以提供备份连接 理解掌握配置静态路由时路由器如何处理数据包 常见静态路由和默认路由掌握配置问题故障排除 理解动态路由协议的基本工作原理 比较和对比动态路由和静态路由 确定在初始网络发现阶段哪些网络可用 定义不同类别的路由协议 了解距离矢量路由协议获知其他网络的过程 识别距离向量路由协议的特征 掌握配置 RIP 路由协议 掌握配置 RIPng 路由协 7

8 单区域 OSPF 访问控制列表 1 OSPF 的特征 2 配置单区域 OSPFv2 3 配置单区域 OSPFv3 1 IP ACL 工作原理 2 标准 IPv4 ACL 3 扩展 IPv4 ACLS 4 上下文单元: 使用 ACL 调试 5 ACL 故障排除 6 上下文单元: IPv6 ACL 议 理解链路状态路由协议获知其他网络的过程 理解链路状态路由器获知 其他网络的过程 了解路由器能使用的数据 包类型以建立和维护 OSPF 网络 理解路由器如何在 OSPF 网 络中实现收敛 掌握配置 OSPF 路由器 ID 在小型 IPv4 路由网络中掌 握配置单区域 OSPFv2 比较 OSPFv2 和 OSPFv3 特征 和运行原理 在小型路由网络中掌握配 置和检验单区域 OSPFv3 理解如何能使用 ACL 来过 滤流量 比较标准和扩展 IPv4 ACL 理解 ACL 如何能使用通配 符掩码 理解 ACL 的创建原则 理解 ACL 的放置原则 掌握配置标准 IPv4 ACL 根 据网络要求来过滤流量 能使用序列号修改标准 IPv4 ACL 掌握配置标准 ACL 来保护 vty 访问 理解扩展访问控制条目 (ACE) 的结构 掌握配置扩展 IPv4 ACL 根 据网络要求来过滤流量 掌握配置 ACL 以限制调试 输出 理解当应用了 ACL 后路由 器如何处理数据包 能使用 CLI 命令排除常见 ACL 故障 8

9 DHCP IPv4 的网 络地址转换 1 简介 2 动态主机配置协议 v4 3 动态主机配置协议 v6 1 简介 2 NAT 工作原理 3 配置 NAT 4 NAT 故障排除 比较 IPv4 和 IPv6 ACL 的创建过程 掌握配置 IPv6 ACL 根据网络要求来过滤流量 理解中小型企业网络中的 DHCPv4 操作 将路由器掌握配置为 DHCPv4 服务器 将路由器掌握配置为 DHCPv4 客户端 排除交换网络中 IPv4 的 DHCP 掌握配置故障 理解 DHCPv6 的工作原理 掌握配置中小型企业的无状态 DHCPv6 掌握配置中小型企业的有状态 DHCPv6 对交换网络中的 IPv6 DHCP 掌握配置进行故障排除 了解 NAT 的特征 了解 NAT 的优点和缺点 能使用 CLI 掌握配置静态 NAT 能使用 CLI 掌握配置动态 NAT 能使用 CLI 掌握配置 PAT 能使用 CLI 掌握配置端口转发 掌握配置 NAT-PT(IPv6 到 IPv4) 能使用 show 命令检验 NAT 的操作 三 教学方法与手段采用讨论式 研究式 以及课内外结合式和理论联系实际的教学方法, 运用传统教学 多媒体教学 网络教学等多种教学手段 1. 认真处理教材, 分析教学的重难点, 了解学生的实际情况, 制定相应的教学手段 坚持理论教学与实践操作相结合, 着重培养的学生的动手能力 2. 教学方法主要是讲授课和实验课 9

10 3. 教学组织形式采用单班教学, 课堂讲授 4. 作业布置以教材的实验题为主, 作业量视具体的章节而定, 一般每个知识面布置一次 5. 加强教学管理, 督促学生遵守上课纪律 专心听讲 积极思考问题, 鼓励学生踊跃参加课程专题讨论, 高效地配合教师圆满完成预定教学计划 6. 对学生的学习严格要求, 通过多种教学手段提高学生主动学习的积极性 本课程教学结束, 要求每个学生完成综合性或设计性实验 四 课程考核方式 路由与交换技术 成绩考核以期末考试成绩 实验成绩和考勤综合而定, 其中期末成绩占 50%, 实验成绩占 40%, 考勤占 10% 1. 平时考核平时考核主要考核实验 考勤, 建议 : 实验成绩占 40%, 考勤占 10% 2. 期末考核期末考核建议采用技能考试 ( 集中闭卷机试形式 ), 其成绩占 50% 五 其他 ( 一 ) 作业及自主学习要求作业以上机实验和模拟实验为主, 再辅以少量的书面课程讨论作业 学生课前认真预习, 课后及时复习, 必须遵守上课纪律, 认真对待教师布置的各项任务, 积极配合教师的教学, 上机前要充分准备, 充分利用好上机时间, 力求圆满完成预定教学计划 ( 二 ) 课程资源 1 建议教材 (1) 网络简介 ( 第 1 版 )[ 美 ] 马克 A. 戴伊艾伦 D. 里德 ( 作者 ), 思科系 统公司 ( 译者 ) (2) 路由和交换基础 ( 第 1 版 ) 斯科特 埃普森 (Empson S.) ( 作者 ), 谢 丽尔 施密特 (Schmidt C.) ( 作者 ), 思科系统公司 ( 译者 ) 版社 社 2 主要参考书 (1) Andrew S.Tanenbaum 编著 计算机网络 ( 第四版 ), 清华大学出 (2) 佟震亚杨风暴编著 计算机通信与网络, 人民邮电出版 (3) W.Richard Stevens 编著 TCP/IP 详解 (1 2 3 卷 ), 机械工 业出版社 (4) 谢希仁编著 计算机网络 ( 第 6 版 ), 电子工业出版社 3 课外学习资源 (1) (2) (3) (4) 10

11 (5) (6) 大纲执笔 : 洪艳伟教学基层组织负责人审核签字 : 黄果教学院领导审核签字 : 苏炳均制订 ( 修订 ) 时间 : 2015 年 11 月 18 日 11

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