网络工程与综合布线

滕步炜

目录

  • 1 项目1 实验室网络组建
    • 1.1 工作任务1 实验室网络需求分析
    • 1.2 工作任务2 实验室网络系统设计
    • 1.3 工作任务3 实验室网络的实施
    • 1.4 工作任务4 实验室网络的验收
    • 1.5 拓展训练 小型办公室网络组建
  • 2 项目2 校园网规划设计
    • 2.1 工作任务1 教学楼网络系统方案设计
    • 2.2 工作任务2 综合布线系统设计
    • 2.3 工作任务3 综合布线系统施工
    • 2.4 工作任务4 交换机的安装与调试
    • 2.5 拓展训练 新新集团办公楼网络组建
  • 3 项目3 单核心校园网组建
    • 3.1 工作任务1 校园网系统方案设计
    • 3.2 工作任务2 主干网交换机的配置管理
    • 3.3 工作任务3 校园网出口设计与部署
    • 3.4 工任任务4 网络安全设计与配置
    • 3.5 拓展训练 单核心企业网组建
    • 3.6 习题与思考
  • 4 项目4 双核心校园网组建
    • 4.1 工作任务1 双核心校园网规划设计
    • 4.2 工作任务2 RIP动态路由协议及其配置
    • 4.3 工作任务3 网络冗余设计与配置
    • 4.4 工作任务4 双链路接入Internet
    • 4.5 工作任务5 网络管理设计
    • 4.6 拓展训练 双核心大型企业网组建
  • 5 项目5 多校区校园网互联
    • 5.1 工作任务1 多校区校园网广域网互联规划设计
    • 5.2 工作任务2 OSPF动态路由协议配置
    • 5.3 工作任务3 DDN专线互联
    • 5.4 工作任务4 VPN互联解决方案
    • 5.5 拓展训练 多分支机构企业网互联
    • 5.6 习题与思考
  • 6 课程实验演示视频
    • 6.1 双绞线跳线的制作与测试
    • 6.2 RJ45信息模块的端接(打线型）
    • 6.3 RJ45信息模块的端接（免打型）
    • 6.4 PVC 线槽水平直角安装
    • 6.5 PVC线槽非水平(内弯)直角安装
    • 6.6 PVC线管冷弯与安装
    • 6.7 数据配线架（固定式）的安装
    • 6.8 110语音配线架的安装
    • 6.9 在L型滑道上安装服务器
    • 6.10 光纤冷接
    • 6.11 光纤热熔
  • 7 学生演示作品
    • 7.1 网络跳线制作演示
    • 7.2 信息模块打线演示
    • 7.3 复杂永久链路打线演示
    • 7.4 网线配线架打线演示
    • 7.5 光纤冷接演示
    • 7.6 永久链路打线演示
  • 8 实训实验项目
    • 8.1 01-单元1认识综合布线工程-实训项目
    • 8.2 02-单元2综合布线工程常用标准-实训项目
    • 8.3 03-单元3综合布线工程设计-实训项目
    • 8.4 04-单元4综合布线工程常用器材和工具-实训项目
    • 8.5 05-单元5工作区子系统的设计和安装技术-实训项目
    • 8.6 06-单元6水平子系统的设计和安装技术-实训项目
    • 8.7 07-单元7管理间子系统的设计和安装技术-实训项目
    • 8.8 08-单元8垂直子系统的设计和安装技术-实训项目
    • 8.9 09-单元9设备间子系统的设计和安装技术-实训项目
    • 8.10 10-单元10建筑群和进线间子系统的设计和安装技术-实训项目
    • 8.11 11-单元11综合布线工程测试和验收-实训项目
    • 8.12 12-单元12综合布线工程招投标-实训项目
    • 8.13 13-单元13综合布线工程管理-实训项目
  • 9 网络工程项目案例
    • 9.1 项目一
  • 10 综合布线的工具及耗材
    • 10.1 布线工具
    • 10.2 布线耗材
  • 11 实验场景
    • 11.1 永久链路打线实验
  • 12 综合布线典型计算题解
    • 12.1 公式
    • 12.2 工程用线量及管线槽截面积计算
    • 12.3 RJ45需求量计算题解
  • 13 综合布线工程文档范文
    • 13.1 综合布线招标文档模板
    • 13.2 综合布线投标文档
    • 13.3 网络综合布线合同范文
    • 13.4 网络综合布线施工方案范本
    • 13.5 综合布线验收方案范本
工作任务2 主干网交换机的配置管理

3.2 工作任务二 主干网交换机的配置管理


【任务分析】

主干网中各种设备的配置是网络工程实施过程重要的环节之一，网络设备配置得当是保证整个校园网正常运行与管理的基本保障。

根据本校园网系统方案设计中的拓扑结构图，为便于教、学、做，从中抽取网络中最具代表性的部分，进行拓扑结构简化。在本任务中，使用如下图所示的拓扑，学习中型校园网骨干网中交换机的配置与管理。


                                               

                                                       校园网主干网简化拓扑图


【任务要求】


任务名称

主干网交换机的配置与管理

任务目标

熟悉主干网中网络设备之间互联接口规划，IP地址分配，设备配置规划等

学习方式与工具

网络设备实训室、三层交换机及二层交换机若干、网络线缆若干，或思科模拟器等

相关知识

主干网设备互联规划及配置。

工作任务

（1）根据网络系统方案，规划设计主干网设备之间互联。

（2）接入层设备配置

（3）汇聚层设备配置

（4）核心层设备配置

完成任务和成果

主干网设备之间互联规划，主要设备配置文档


3.2.1主干网中设备互联规划

根据下图的校园网精简拓扑，核心交换机的F0/11、F0/12、F 0/15，教学楼和学生宿舍汇聚交换机的F 0/15接口使用三层模式互联。所有交换机的其他端口均为二层模式。



教学楼有8个VLAN，VLAN 8–15；学生宿舍楼也有8个VLAN，VLAN 160–167。VLAN的网段均为172.16.x.0/24，其中x为VLAN ID。教室PC位于VLAN 8，学生PC位于VLAN 160。所有设备的接口连接和IP地址规划表见下表。

本端设备

设备描述

本端接口

IP地址/前缀

对端设备

对端接口

Core

老校区核心交换机

FastEthernet 0/11

172.16.0.1/30

Jiaoxue_1

FastEthernet 0/15

FastEthernet 0/12

172.16.0.5/30

Sushe_1

FastEthernet 0/15

FastEthernet 0/15

172.31.0.9/30

Firewall_1

FastEthernet 0/0

Firewall_1

老校区出口防火墙

FastEthernet 0/0

172.31.0.10/30

Core

FastEthernet 0/15

FastEthernet 0/1

219.1.2.2/26

Internet

FastEthernet 0/0

Internet

模拟Internet的路由器

FastEthernet 0/0

219.1.2.1/26

Firewall_1

FastEthernet 0/1

Jiaoxue_1

教学楼-1汇聚交换机

FastEthernet0/15172.16.0.2/30教学楼-1 的用户VLAN
Vlan-Interface 8172.16.8.1/24
Vlan-interface 9

172.16.9.1/24

Vlan-interface 10

172.16.10.1/24

Vlan-interface 11

172.16.11.1/24

Vlan-interface 12

172.16.12.1/24

Vlan-interface 13

172.16.13.1/24

Vlan-interface 14

172.16.14.1/24

Vlan-interface 15

172.16.15.1/24

Sushe_1

学生宿舍-1汇聚交换机

FastEthernet 0/15

172.16.0.6/30

学生宿舍-1 的用户VLAN

Vlan-Interface 160

172.16.160.1/24

Vlan-Interface 161172.16.161.1/24
Vlan-Interface 162172.16.162.1/24
Vlan-Interface 163172.16.163.1/24
Vlan-Interface 164172.16.164.1/24
Vlan-Interface 165172.16.165.1/24
Vlan-Interface 166172.16.166.1/24
Vlan-Interface 167172.16.167.1/24

交换机二层模式端口的工作模式和允许的VLAN列表

交换机主机名
端口工作模式允许的VLAN列表

Jiaoxue_1

FastEthernet 0/1

trunk

8,9,10,11

FastEthernet 0/2

trunk

12,13,14,15


Sushe_1

FastEthernet 0/1

trunk

160,161,162,163

FastEthernet 0/2

trunk

164,165,166,167

Jiaoxue_1_Floor1

FastEthernet 0/15

trunk

8,9,10,11

FastEthernet 0/1

access8

8FastEthernet 0/2

access9

FastEthernet 0/3

access10

FastEthernet 0/4

access11

Jiaoxue_1_Floor2

FastEthernet 0/15

trunk12,13,14,15

FastEthernet 0/1

access12

FastEthernet 0/2

access13

FastEthernet 0/3

access14

FastEthernet 0/4

access15
Sushe_1_Floor1FastEthernet 0/15trunk160,161,162,163

FastEthernet 0/1

access160

FastEthernet 0/2

access161

FastEthernet 0/3

access162

FastEthernet 0/4

access163

Sushe_1_Floor2

FastEthernet 0/15trunk164,165,166,167

FastEthernet 0/1

access164

FastEthernet 0/2

access165

FastEthernet 0/3

access166

FastEthernet 0/4

access167


3.2.2 VLAN及VLAN间通信配置

1．配置路由器和交换机三层接口的IP地址

下面以交换机Core的FastEthernet 0/15接口为例，介绍将交换机端口模式更改为三层模式并配置IP地址的过程。

Core(config)#ip routing  启用交换机的路由转发功能，默认为禁用

Core(config)#interface fastEthernet 0/15

Core(config-if)#no switchport     将接口配置为三层模式

Core(config-if)#ip address 172.31.0.9 255.255.255.252   设置三层接口IP地址

Core(config-if)#exit

使用show vlan-switch brief命令，可以查看交换机上存在的VLAN，以及VLAN和交换机端口的对应关系。

Jiaoxue_1#show vlan-switch brief 

VLAN Name                             Status    Ports

---- -------------------------------- --------- -------------------------------

1    default                          active    Fa1/0, Fa1/1, Fa1/2, Fa1/3

                                                Fa1/4, Fa1/5, Fa1/6, Fa1/7

                                                Fa1/8, Fa1/9, Fa1/10, Fa1/11

                                                Fa1/12, Fa1/13, Fa1/14, Fa1/15

8    Jiaoshi                          active    

9    Shiyanshi                        active     

按照前表中的VLAN规划，为其他交换机创建相应的VLAN。

注意不要为交换机创建多余的VLAN，否则可能会引起广播流量的泛滥和安全问题。VLAN之间的路由在各自的汇聚层交换机上实现。

3．为Access模式的端口分配VLAN

按照前表中的交换机端口的工作模式和允许的VLAN列表，为接入用户的所有Access模式的端口分配VLAN。下面以教学楼一层交换机端口FastEthernet 1/1为例介绍配置过程。

Jiaoxue_1_Floor1(config)#interface fastEthernet 1/1

Jiaoxue_1_Floor1(config-if)#switchport mode access    配置端口的工作模式为Access模式

Jiaoxue_1_Floor1(config-if)#switchport access vlan 8   指定该端口允许的VLAN

Jiaoxue_1_Floor1(config-if)#exit

4．配置Trunk模式的端口并指定端口允许的VLAN列表

按照前表中的交换机端口的工作模式和允许的VLAN列表，将交换机之间相连的级联端口配置为Trunk模式，并指定端口允许的VLAN列表。

（1）配置教学楼汇聚交换机Jiaoxue_1的Trunk端口

Jiaoxue_1(config)#interface fastEthernet 0/1

Jiaoxue_1(config-if)#switchport trunk encapsulation dot1q

Jiaoxue_1(config-if)#switchport mode trunk 

!配置将端口允许的VLAN列表去掉VLAN12、13、14、15。

Jiaoxue_1(config-if)#switchport trunk allowed vlan remove 12-15

Jiaoxue_1(config-if)#exit

为避免将广播流量泛洪到不必要的VLAN，在配置Trunk模式的端口时，需要注意配置的合理性，不允许不必要的VLAN通过。在实验练习中，默认通过所有VLAN这样配置通常没有问题，但是在实际工程中，这种配置方式是不可取的。

以汇聚层交换机Jiaoxue_1为例，该交换机上存在VLAN 8-15共8个VLAN。而接入层交换机Jiaoxue_1_Floor1上只存在VLAN 8-11共4个VLAN。如果将交换机Jiaoxue_1的FastEthernet 1/1端口配置为Trunk模式，但没有删除端口上允许的VLAN 12-15，那么来自交换机Jiaoxue_1的VLAN 12-15这4个VLAN的广播流量就会泛洪到交换机Jiaoxue_1_Floor1，而这些数据对于交换机Jiaoxue_1_Floor1来说是垃圾数据。这样，既浪费了带宽资源，也带来了安全隐患。

（2）查看端口的二层配置信息

使用下面的命令查看交换机Jiaoxue_1的FastEthernet 1/1和FastEthernet 1/2端口的二层配置信息。以FastEthernet 1/1为例，查看接口配置信息如下：

Jiaoxue_1#show interfaces fastEthernet 0/1 switchport

Name: Fa1/1

Switchport: Enabled # 端口工作在二层

Administrative Mode: trunk # 配置文件中的端口模式

Operational Mode: trunk # 端口的实际运行模式

Administrative Trunking Encapsulation: dot1q # 配置文件中的端口Trunk封装

Operational Trunking Encapsulation: dot1q # 端口实际运行的Trunk封装

Negotiation of Trunking: Disabled

Access Mode VLAN: 0 ((Inactive))

Trunking Native Mode VLAN: 1 (default)

Trunking VLANs Enabled: 1-11,16-1005 # 端口允许的VLAN列表

Trunking VLANs Active: 1,8-11 # 端口允许的活动VLAN列表

Priority for untagged frames: 0

Override vlan tag priority: FALSE

Voice VLAN: none 

Appliance trust: none

从端口允许的活动VLAN列表中，可以看到该端口只允许VLAN 1、8-11。思科交换机某些协议的正常运作会使用到VLAN 1，所以VLAN 1可以不用删除。

（3）配置学生宿舍楼汇聚交换机

以下为学生宿舍楼汇聚交换机Sushe_1的Trunk模式端口配置。

Sushe_1(config)#interface fastEthernet 0/1

Sushe_1(config-if)#switchport trunk encapsulation dot1q 

Sushe_1(config-if)#switchport mode trunk 

Sushe_1(config-if)#switchport trunk allowed vlan remove 164-167

Sushe_1(config-if)#exit

Sushe_1(config)#interface fastEthernet 0/2

Sushe_1(config-if)#switchport trunk encapsulation dot1q 

Sushe_1(config-if)#switchport mode trunk 

Sushe_1(config-if)#switchport trunk allowed vlan remove 160-163

Sushe_1(config-if)#exit

（4）配置接入层交换机的Trunk模式端口

以下以交换机Jiaoxue_1_Floor1为例，说明接入层交换机的Trunk端口配置方法。

Jiaoxue_1_Floor1(config)#interface fastEthernet 0/15

Jiaoxue_1_Floor1(config-if)#switchport trunk encapsulation dot1q 

Jiaoxue_1_Floor1(config-if)#switchport mode trunk 

Jiaoxue_1_Floor1(config-if)#exit

由于交换机Jiaoxue_1_Floor1上只存在VLAN 8-11这4个VLAN，所以就不再需要为Trunk端口删除VLAN了。其他三台交换机的配置与交换机Jiaoxue_1_Floor1相似。

5．在汇聚层交换机上配置VLAN间路由

在教学楼汇聚交换机和学生宿舍楼汇聚交换机上配置VLAN间路由，其中教学楼汇聚交换机Jiaoxue_1中需要创建VLAN 8-15共8个VLAN的VLAN SVI接口，学生宿舍楼汇聚交换机上Sushe_1中需要创建VLAN 160-167共8个VLAN的VLAN SVI接口。下面以交换机Jiaoxue_1的VLAN 8 SVI接口为例，说明VLAN间路由的配置方法。

Jiaoxue_1(config)#interface vlan 8

Jiaoxue_1(config-if)#ip address 172.16.8.1 255.255.255.0

Jiaoxue_1(config-if)#exit

注意，某些型号的交换机在创建了VLAN SVI接口后，该接口可能处于管理禁用状态，需要输入no shutdown命令，手工启用该VLAN SVI接口。

当为交换机创建了所有的VLAN SVI接口之后，只要下联的Trunk端口为up状态，这些VLAN的SVI接口都会up，并出现在交换机的路由表中，表现为直连路由。

6．为接入层交换机配置管理IP地址

路由器接口IP地址、三层交换机的VLAN SVI接口地址都可以作为设备的远程管理地址，但是二层交换机不需要配置IP地址，所以现在无法对其进行管理管理。下面以交换机Jiaoxue_1_Floor1为例，介绍管理IP地址的配置方法。

Jiaoxue_1_Floor1(config)#interface vlan 8

Jiaoxue_1_Floor1(config-if)#ip address 172.16.8.254 255.255.255.0    !配置管理IP地址

Jiaoxue_1_Floor1(config-if)#exit

Jiaoxue_1_Floor1(config)#ip default-gateway 172.16.8.1      !配置默认网关

对二层交换机来说，可以在其所管辖的某个VLAN中选择一个IP地址作为管理IP地址。为了让该IP地址能被其他的网段访问，需要为二层交换机配置默认网关，指向汇聚交换机。

3.2.3静态路由配置

1．配置默认路由

局域网通常需要连接Internet，因此局域网内所有的三层设备都需要默认路由。默认路由有两种配置方法，一种是配置静态的默认路由，另一种是通过动态路由协议传播默认路由。

静态默认路由是在三层设备上手工配置指向0.0.0.0/0的静态路由，这种方式适合于规模较小、拓扑简单的局域网。若网络规模较大，或网络内存在网状拓扑，则适合使用动态路由传播默认路由，本项目适合配置静态默认路由。

以下是交换机Jiaoxue_1、Sushe_1的静态默认路由配置。

Jiaoxue_1(config)#ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 172.16.0.1

Sushe_1(config)#ip route 0.0.0.0 0.0.0.0 172.16.0.5

交换机Jiaoxue_1和Sushe_1都是末节设备，只需要一条默认路由即可让设备的内部网络访问整个校园网和Internet，不再需要配置其他的静态路由。交换机Core和防火墙Firewall_1上需要配置静态路由，路由器Internet现在不需要配置任何静态路由。

2．配置静态路由

为交换机Core和路由器Firewall_1配置静态路由，指向局域网内部的其他地址段。其中，教学楼-1的8个网段能够聚合为172.16.8.0/21，学生宿舍楼-1的8个网段能够聚合为172.16.160.0/21，因此可以在交换机Core上配置聚合的静态路由。

Core(config)#ip route 172.16.8.0 255.255.248.0 172.16.0.2

Core(config)#ip route 172.16.160.0 255.255.248.0 172.16.0.6

Firewall_1(config)#ip route 172.16.0.0 255.255.0.0 172.31.0.9

整个校园网地址范围为主网172.16.0.0/16，因此在路由器Firewall_1上配置指向这个主网的一条静态路由就可以了。

3．测试网络连通性

（1）查看每台设备的路由表

①查看出口防火墙Firewall_1的路由表

Firewall_1#show ip route 

Gateway of last resort is 219.1.2.1 to network 0.0.0.0

     219.1.2.0/26 is subnetted, 1 subnets

C       219.1.2.0 is directly connected, FastEthernet0/1

S    172.16.0.0/16 [1/0] via 172.31.0.9

     172.31.0.0/30 is subnetted, 1 subnets

C       172.31.0.8 is directly connected, FastEthernet0/0

S*   0.0.0.0/0 [1/0] via 219.1.2.1

②查看核心交换机Core的路由表

Core#showip route 

Gateway of last resort is 172.31.0.10 to network 0.0.0.0

     172.16.0.0/16 is variably subnetted, 4 subnets, 2 masks

S       172.16.160.0/21 [1/0] via 172.16.0.6

S       172.16.8.0/21 [1/0] via 172.16.0.2

C       172.16.0.4/30 is directly connected, FastEthernet1/12

C       172.16.0.0/30 is directly connected, FastEthernet1/11

     172.31.0.0/30 is subnetted, 1 subnets

C       172.31.0.8 is directly connected, FastEthernet1/15

S*   0.0.0.0/0 [1/0] via 172.31.0.10

③查看教学楼-1汇聚交换机Jiaoxue_1的路由表

Jiaoxue_1#show ip route 

Gateway of last resort is 172.16.0.1 to network 0.0.0.0

     172.16.0.0/16 is variably subnetted, 9 subnets, 2 masks

C       172.16.12.0/24 is directly connected, Vlan12

C       172.16.13.0/24 is directly connected, Vlan13

C       172.16.14.0/24 is directly connected, Vlan14

C       172.16.15.0/24 is directly connected, Vlan15

C       172.16.8.0/24 is directly connected, Vlan8

C       172.16.9.0/24 is directly connected, Vlan9

C       172.16.10.0/24 is directly connected, Vlan10

C       172.16.11.0/24 is directly connected, Vlan11

C       172.16.0.0/30 is directly connected, FastEthernet1/15

S*   0.0.0.0/0 [1/0] via 172.16.0.1

④查看学生宿舍楼-1汇聚交换机Sushe_1的路由表

Sushe_1#show ip route 

Gateway of last resort is 172.16.0.5 to network 0.0.0.0

     172.16.0.0/16 is variably subnetted, 9 subnets, 2 masks

C       172.16.164.0/24 is directly connected, Vlan164

C       172.16.165.0/24 is directly connected, Vlan165

C       172.16.166.0/24 is directly connected, Vlan166

C       172.16.167.0/24 is directly connected, Vlan167

C       172.16.160.0/24 is directly connected, Vlan160

C       172.16.161.0/24 is directly connected, Vlan161

C       172.16.162.0/24 is directly connected, Vlan162

C       172.16.163.0/24 is directly connected, Vlan163

C       172.16.0.4/30 is directly connected, FastEthernet1/15

S*   0.0.0.0/0 [1/0] via 172.16.0.5

（2）测试网络的连通性

从教室PC访问老校区局域网内部的任意一个地址，例如：

ping 172.16.160.2

172.16.160.2 icmp_seq=1 ttl=61 time=140.400 ms

172.16.160.2 icmp_seq=2 ttl=61 time=202.800 ms

 

ping 172.31.0.10

172.31.0.10 icmp_seq=1 ttl=253 time=171.600 ms

172.31.0.10 icmp_seq=2 ttl=253 time=109.200 ms

现在，本校园网内部网络已经全部连通。但是校园网内用户现在还不能访问Internet，要使校园网内用户访问Internet，需要配置网络地址转换（NAT）。

【任务归纳】

通过本任务的学习与实践技能训练，熟练掌握中型网络中主干网设备之间的互联设计、VLAN规划与IP地址分配、VLAN的创建及VLAN间通信，以及静态路由的配置等。