构建包含冗余链路的交换网络.doc

CCNA教案 学习领域三：搭建交换网络
构建包含冗余链路的交换网络 教案
一、教学分析
任务名称
构建包含冗余链路的交换网络
之 认识生成树
课程
类型
实习课 新知识
教学对象
07计算机技师班
学时
前2课时（共6课时）
教学分析
F定位与作用
本次课是学习任务3-2 构建包含冗余链路的交换网络的前2节课，学生将通过游戏的方式学习冗余交换网络的问题，并初步理解生成树的概念和作用。
F学习状态
授课对象是07技师班的学生，有一定的自学能力，经过前一阶段的学习，学生对IOS已经有了进一步的理解，能够在文件的帮助下，完成配置任务。但是分析总结的能力还有待加强。
教学目标
8 技术理论知识
了解冗余交换的好处和问题
理解生成树协议的概念和作用作用
8 职业素养
逐步培养学生的阅读能力、分析能力
教学重难点
关键点
Þ 重难点：生成树协议的概念和作用
Þ 关键点：交换环路存在的问题
组织形式
教学方法
任务驱动法：模拟实验、对比实验
教学
准备
设 备工 具
交换机、PC机搭建的网络环境，Packet Tracert 4.1
环 境
学习岛式实训环境
材 料
CCNA3 Module 7， CCNA在线教程，CCNA练习题

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二、教学设计
时间
教学环节及主要内容
师生活动
第1节课

10分钟

5分钟

25分钟

5分钟

第2节课
10分钟

5分钟

15分钟

5分钟

10分钟

下面的为后4节课
内容

一、导入：
ABC保险企业内部需要联网的节点数为400点，信息点分布在二层楼中。网络中心位于二楼。企业网络的主要应用分为两部分：一部分是基础的网络应用包括内部文件共享、办公自动化（OA）系统、邮件和网站服务等；另一部分时企业的业务应用系统。企业中大部分的用户数据来自对业务应用系统的访问，同时业务应用系统的可靠性也要求较高。
已学内容：对交换机的基本配置（复习/提问）
（主机名/密码/接口配置/MAC地址管理）
新问题：当某一条线路出现故障时，将有部分用户无法访问网络，这将影响企业的正常业务，并造成非常严重的损失。

解决办法：对于整个业务系统，为了保证其整体的稳定可靠，网络结构将采用冗余线路。

二、课堂游戏：小组活动：
“模拟在冗余交换网络中传送数据”
游戏组织
1、以小组为单位，按照不同的分工进行数据传送游戏。每6个同学为一组，每个小组分成两个部分，一半同学扮演交换机的角色，另一半同学扮演主机的角色。
2、按拓扑图布置好位置。
给扮演主机的角色的同学下发数据帧表格，给扮演交换机的角色的同学下发MAC地址表。
3、传送数据帧规则
扮演主机的角色的同学在数据帧中填写源MAC地址和目的MAC地址；扮演交换机的角色的同学按照交换机的工作原理转发数据帧。

游戏步骤
1、每个扮演主机的角色的同学发送3个广播帧，交换机的角色的同学处理数据帧，观察通信情况；
（由于是交换机之间存在环路，所以广播帧会在环路中不停地转发，并引发广播风暴；学生通过数据帧的转发很快能够意识到整个系统会进入死循环中）

2、假设交换机刚刚启动，每个扮演主机的角色的同学给其他交换机下的主机通信，交换机的角色的同学处理数据帧，观察通信情况；
提前告诉学生主机处理数据帧的规则：每收到一个数据帧都需要进行地址检查，发现是传给自己的数据帧，就需要进行数据的处理
（通过实验会发现，每一个数据帧都会受到2次，这就意味着计算机需要处理2次相同的数据帧，这样会大大影响计算机的工作效率）

3、每个扮演主机的角色的同学发1个广播数据帧，1个单播数据帧，交换机的角色的同学处理数据帧，并更新MAC地址表，观察MAC地址表的变化。
回顾交换机的工作原理：交换机具有自学功能，即学习数据帧中的源地址，并将MAC地址与接受到的接口号一起记录到MAC地址标中。
（通过实验会发现，由于是交换机之间存在环路，每一个数据帧交换机都会受到2次且是由不同的接口接受而来，这就意味着交换机需要不停修改MAC地址表，这样会大大影响交换机的工作效率）

3、通过分析活动中得到的数据，引导学生总结出冗余拓扑引发的新问题。
i）广播风暴
ii）帧的多重传输
iii）MAC 数据库不稳定

三、修改并验证解决方案
1、提出修改方案
为了满足企业可靠性的要求，就必须在保持备份的冗余链路的同时，设定某些规则，避免以上出现的三个问题。
启发学生思考：如果是你，你将制定什么样的规则？

2、验证STP在起作用
在模拟器软件Packet Tracer中，构建冗余交换网络（课堂活动拓扑图），观察交换机实际运行情况。

3、学生对比实验：观察STP是否有效
1）在模拟器中绘制拓扑图，并观察交换机启动过程，观察所有端口会有什么变化；

2）将模式切换“Simulation”，“Filter”选择 STP；观察网桥协议数据单元BPDU的内容；

3）删除含有阻塞端口的链路，观察网络是否能够正常通信

×

4、小结：完整的解决方案
1）ABC保险公司内部网络改造解决方案：
冗余线路+ STP协议

2）STP的作用：
生成树协议 (STP) 是一种用来在交换网络中禁用冗余链路的机制。STP 能够提供网络稳定可靠所必需的冗余功能，但又不会造成交换环路。

四、深入理解方案原理
1、学习任务导入
引导问题
I）、根桥是如何选择的？
II）、生成树的过程中，交换机的端口有几种不同的角色，分别是如何选取的？
III）、交换机的端口有哪些状态？每个状态的行为有哪些不同？
IV）、有哪些命令可以查看生成树的运行情况？

2、学生观看在线教程、教材等学习材料
（课本第168~~174页）
教师答疑
3、学生学习完成引导课文后，重新在模拟器中实验，观察STP运行过程，理解STP工作原理

五、使用方案解决问题
1、在模拟器中完成案例所示网络的交换机配置
1）选择合适的交换机担任根桥，为交换机配置 BID；
2）学生使用命令查看STP的配置信息；
3）观察网桥协议数据单元BPDU的内容；
2、在真实设备中完成案例所示网络的交换机配置，加深理解
3、测验部分CCNA模拟题，加深理解和记忆

通过提问复习上次课内容，并通过问题引出本次课内容。

启发学生思考，提出初步的解决方案

采用角色扮演的方法，展现冗余拓扑的问题，使学生能够对此问题理解深刻，并为新内容的导入做好铺垫，充分引起学生的兴趣。

通过游戏分析解决方案的不足

引导学生分析总结

教师演示
学生观察交换机实际运行情况

教师巡视，解决学生问题

学生在模拟器中进行验证实验，观察实际运行情况，初步了解STP工作过程
（在交换机中，默认启动STP）

通过总结解决方案，激发学生的好奇心，引导学生学习STP的工作原理

教师导入学习任务，引导学生自学

附件说明：
附件1 课堂游戏文档
附件2 板书设计
附件3 教学环节总体设计（6课时）
附件1：课堂游戏文档
数据帧格式：（发给扮演主机的角色的同学）

交换机MAC表：（发给扮演交换机的角色的同学）

附件2：板书设计（前2课时） 学习领域三：搭建交换网络

学习领域三： 搭建交换网络
3-2 构建包含冗余链路的交换网络
ABC保险公司内部网络改造工程

最终解决方案：冗余线路 +
生成树协议
Spanning Tree Protocol

交换网络中禁用冗余链路的机制
问题1： 某一条线路中断时，
用户无法访问网络 问题2： 开放式标准协议

初步解决方案：冗余线路 i）广播风暴的形成过程
ii）帧的多重传输
iii）MAC 数据库不稳定

修正解决方案： 增加协议

附件3：教学环节总体设计（6课时）

教学环节
教学重点
教学目的
时间
提出问题
复习
回顾已学习内容
10分钟
提出解决方案
提出初步方案
冗余的概念
通过简单问题导入新内容，激发学生的兴趣
5分钟
分析并修改方案
冗余环路的问题
通过课堂游戏复习交换机的工作原理，并引出交换环路的问题，激发学生的学习兴趣
25分钟
验证方案
理解生成树的作用
通过对比实验体会生成树的作用，并启发学生思考：生成树是如何工作的
40分钟
理解方案原理
理解生成树
的工作原理
通过模拟实验及引导课文法带领学生自学完成理论部分的学习，并锻炼学生的阅读能力
100
使用方案解决实际问题
生成树的配置
练习题
通过解决实际问题培养学生的分析能力以及运用知识的能力
90