4.5.3-交换式以太网(Switching Ethernet)（教案）-《计算机网络技术基础》同步教学（清华大学出版社）

教案 编号：PTGZ-269 流水号：068 （首页）共 4页 课程 《计算机网络技术基础》 一体化 理论 章节（课题）及内容 交换式以太网(Switching Ethernet) 班级日期 中职 2024.04 授课方式 讲授与任务驱动相结合 课时 1 作业题数 1 拟用时间 40分钟 教学目标 使学生理解以下理论知识： · 了解交换式以太网的基本概念和特点。 · 掌握交换式以太网的组成、结构和连接方式。 · 熟悉交换式以太网的工作原理和转发机制。 教学资源准备 多媒体设备 课本教材 学生练习素材 教学重点 · 交换式以太网的基本概念和特点。 · 交换式以太网的组成和结构。 · 交换式以太网的工作原理和转发机制。 教学难点 1. 理解交换式以太网中MAC地址表的作用。 2. 掌握交换式以太网中的VLAN划分和配置方法。 3. 学会使用网络测试工具进行网络故障排查。 教学方法 讲授法、任务驱动法、演示法、体验探究法等。 · 直观展示法：使用实物、图片和视频等多媒体资源，帮助学生直观地了解交换式以太网的结构和工作原理。 · 讲解与示范法：教师详细讲解交换式以太网的关键知识点，并通过实际操作进行示范。 授课教师： 审阅签名： 教学过程 教学活动内容 时间分配教学方法 课前导入 1. 通过提问引导学生回顾之前学过的以太网基础知识。 2. 介绍交换式以太网的发展背景和实际应用。 3. 展示交换式以太网的网络设备，激发学生的学习兴趣。 2分钟 讲授新课 练习指导 交换式以太网是一种以交换式集线器或交换机为中心的网络结构，采用星型拓扑。与共享式以太网相比，交换式以太网具有以下特点： 1. **避免碰撞**：交换机根据数据帧的目的地址，将每个数据帧独立地从源端口送至目的端口，避免了与其他端口的碰撞。 2. **提高效率。**：交换式以太网允许多对站点同时通信，每个站点都能独占传输通道和带宽，从而提高网络效率和吞吐量。 3. **灵活的接口速率**：用户可以根据需求配置端口速率，满足不同应用的需求。 4. **高度可扩展性**：交换式以太网易于构建大规模网络，如大型企业网、校园网或城域网。 5. **易于管理**：交换式以太网便于调整网络负载的分布，有效利用带宽。 总之，交换式以太网以其高性能、灵活性和易管理性，成为现代局域网的首选解决方案。 交换式以太网是一种以交换式集线器或交换机为中心的网络，采用星型拓扑结构。这种网络的核心设备是交换机，它能够实现高速数据传输。 交换机上用于连接计算机或其他设备的插口称为端口。计算机通过网卡和网线连接到交换机的端口。交换机的每个端口都具有一个MAC地址，用于识别设备。 交换式以太网的工作原理基于MAC地址识别，完成以太网数据帧的转发。交换机通过学习、记忆、接收、查表、转发等过程实现数据交换。首先，交换机通过学习了解每个端口上连接的设备的MAC地址，并将这些地址与端口编号的对应关系存储在内存中，形成MAC地址表。当交换机从一个端口接收到数据帧时，它会在MAC地址表中查找与帧头中目的MAC地址相对应的端口编号，然后将数据帧从查到的端口转发出去。 交换式以太网分割冲突域，每个端口独立成一个冲突域。这意味着，如果一个端口有大量数据发送，它会将数据存储在寄存器中，然后在轮到发送时再发送出去，从而避免了数据冲突。 总之，交换式以太网通过交换机的转发机制，提高了网络的传输效率和可靠性。 验证交换式以太网的工作原理可以通过以下实验步骤进行： 1. **实验目的**：验证交换式以太网的连通性，证明连接在交换式以太网上的任何两个分配了相同网络号、不同主机号的IP地址的终端之间能够实现IP分组传输过程。同时，验证转发表建立过程、交换机MAC帧转发过程以及转发项与交换式以太网拓扑结构一致性的重要性。 2. **实验原理**：通过各个终端之间相互交换IP分组，在三个交换机中建立四个终端对应的转发项。清楚交换机S1中的转发表内容，启动终端A至终端的MAC帧传输过程，由于交换机S1广播该MAC帧，使得交换机S2连接交换机S1的端口接收到该MAC帧。 3. **实验过程**：由于交换机S2该MAC帧匹配的转发项中的转发端口就是交换机S2连接交换机S1的端口，交换机S2在三个交换机的转发表中均存在四个终端对应的转发项的前提下，终端A端口与交换机S1的连接，并重新连接到交换机S3中。在终端A发送的MAC帧到达交换机S2前，交换机S2的转发表中仍然保留用于指明终端A的MAC地址，与交换机S2连接交换机S1的端口之间关联的转发项。 4. **实验结果**：这种情