《路由与交换技术》教学大纲
（2013版）
课程编码：0611102603
课程名称：路由与交换技术
学时/学分：48/3
先修课程：《计算机网络》
适用专业：计算机科学与技术
开课教研室：网络工程教研室
执笔：
审定：
一、课程性质与任务
1．课程性质：本课程是计算机科学与技术专业的专业选修课。
2．课程任务：本课程采用H3C网络学院系列教材，按照H3CNE水平进行教学，主要包括内容涵盖网络设备的维护与管理，网际互联，IP地址规划，网线分类，IP路由原理，路由协议，交换技术，规划复杂的企业网络，通过访问控制列表实现网络安全，NAT网络地址转换，广域网技术应用等等。
二、课程教学基本要求
《路由与交换技术》是一门实践性、应用性较强的课程，将计算机网络基础中所涉及到的一些理论、概念和主流的网络设备相结合，让学生了解以前所学的那些理论知识在现实中如何应用。学完本课程后学生应该具备H3CNE网络工程师的能力，学员可以独立设计、规划一个实用的、优化的中小企业网络，并具有调试及故障排查能力。本课程的所有教学都安排在我院的H3C网络实验室进行。
成绩考核形式：末考成绩（综合实验）（70%）＋平时成绩（平时测验、作业、课堂提问、课堂讨论，实验报告等）（30%)。成绩评定采用百分制，60分为及格。
三、课程教学内容
第一章 H3C设备基础操作
1.教学基本要求
本章主要是让学生对路由器、交换机等网络设备有一个初步了解。
2.要求学生掌握的基本概念、理论、技能
通过本章学习，使学生了解路由器、交换机的基本概念；初步了解H3C路由器和交换机的组成；掌握H3C网络设备操作系统Comware的作用与特点；掌握配置网络设备的基本方法；掌握分级命令行的使用方法；掌握网络设备的常用配置命令。
3.教学重点和难点
教学重点是网络设备的操作系统概述及命令行使用。教学难点是设备登录的实现。
4.教学内容
（1）常见的联网产品
主要知识点：路由器的作用与特点；交换机的作用与特点。
（2）网络设备的硬件系统
主要知识点：网络设备的存贮系统；网络设备的接口类型；路由器与交换机的发展趋势。
（3）H3C网络设备操作系统Comware
主要知识点：Comware的作用；Comware的特点。
（4）设备的登录方法
主要知识点：通过Console口本地访问；通过AUX口远程访问；使用Telnet终端访问；使用SSH终端访问；通过异步串口访问。
（5）视图模式与命令级别
主要知识点：各种视图的功能；不同视图之间的切换；命令级别。
第二章TCP、UDP基本原理与IP子网划分
1.教学基本要求
本章主要介绍IP地址构成、子网划分；TCP、UDP协议的特点。
2.要求学生掌握的基本概念、理论、技能
学完本章要求学生了解TCP/UDP的报文结构；掌握TCP建立和拆除的过程；掌握TCP的滑动窗口机制；掌握TCP的可靠性技术；掌握路由的基本概念和相关路由协议简介，子网掩码与通配符；掌握IP子网划分的方法。
3.教学重点和难点
教学重点是TCP、UDP协议的特点，通配符的应用与子网划分。教学难点是TCP连接的建立、拆除过程，子网划分方法。
4.教学内容
（1）TCP/IP 体系结构
主要知识点：TCP/IP体系结构中各层的功能。
（2）TCP、UDP协议
主要知识点：TCP的特点；UDP协议的特点。
（3）IP地址分类：
主要知识点：A类地址、B类地址、C类地址、D类地址、E类地址的字段范围及用途。
（4）子网掩码与通配符
主要知识点：子网掩码的概念；通配符的概念。
（5）子网划分方法：
主要知识点：子网划分的需求；IP子网划分相关计算；VLSM及CIDR。
第三章 路由原理、静态路由及RIP路由协议
1.教学基本要求
本章要求学生理解路由转发的原理，了解路由协议的概念，会应用静态路由和RIP路由协议实现网络互通。
2.要求学生掌握的基本概念、理论、技能
通过本章的学习，学生要掌握路由转发原理、路由表的构成及含义；学会配置直连路由和静态路由、配置VLAN间路由；掌握静态默认路由和静态黑洞路由的配置与应用；会用静态路由实现路由备份及负载分担；掌握路由协议工作原理，掌握RIP路由信息的生成和维护；掌握路由环路避免的方法。
3.教学重点和难点
教学重点是路由原理、路由表的构成、静态路由和RIP路由协议的配置。教学难点是如何应用合适的路由协议实现网络互联。
4.教学内容
（1）IP路由原理
主要知识点：路由概述；路由表的构成；路由的来源、度量值、优先级；路由环路。
（2）直连路由和静态路由：
主要知识点：直连路由；VLAN间路由；利用三层设备实现VLAN间路由；静态路由。
（3）静态默认路由的配置
主要知识点：静态路由配置命令，配置要点。
（4）用静态路由实现路由备份和负载分担
主要知识点：路由备份的概念；负载分担的实现。
（5）静态黑洞路由的应用
主要知识点：如何利用黑洞路由消除环路。
（6）路由协议概述
主要知识点：路由协议与可路由协议；动态路由协议在协议栈中的位置；动态路由协议的基本原理；距离矢量协议与链路状态协议；衡量路由协议的主要指标。
（7）RIP协议概述
主要知识点：RIP路由表的初始化、更新与维护；距离向量算法。
（8）路由环路的产生与环路避免机制
主要知识点：单路径网络中环路产生过程；多路径网络中环路产生过程；路由毒化；水平分割；毒性逆转；定义最大值；抑制时间；触发更新。
第四章 OSPF协议原理与配置
1.教学基本要求
本章是本门课的重点章节，要求学生掌握OSPF协议的原理、协议报文类型、区域类型、路由计算过程；学会应用OSPF协议实现网络互联。
2.要求学生掌握的基本概念、理论、技能
通过本章的学习，学生要掌握OSPF路由协议基本原理，熟练配置单区域OSPF，理解DR和BDR选举，理解OSPF协议分区域管理，学会配置OSPF协议。
3.教学重点和难点
教学重点是OSPF的协议类型，路由计算过程，邻接关系的建立过程，OSPF的配置。教学难点是DR/BDR的选举,路由计算过程。
4.教学内容
（1）OSPF概述
主要知识点：Router ID；协议号；OSPF协议工作过程。
（2）OSPF路由表的建立
主要知识点：建立邻居关系；构建链路状态的数据库；用SPF算法自己计算路由表。
（3）DR/BDR选举：
主要知识点： DR/BDR的概念；DR/BDR的选举规则。
（4）配置OSPF
主要知识点：OSPF协议分区域管理；OSPF协议区域LSA发布；单区域OSPF配置；多区域OSPF配置，OSPF信息显示与调试。
（5）OSPF的LSA类型
主要知识点：1类、2类、3类、4类及5类LSA的概念及产生方式。
第五章 以太网交换机工作原理与VLAN配置
1.教学基本要求
本章是本门课的重点章节，要求学生掌握以太网交换机工作原理；利用交换机构建小型局域网络，设置VLAN，配置交换机实现局域网数据交换。
2.要求学生掌握的基本概念、理论、技能
通过本章的学习，学生要掌握交换机中MAC地址表的学习过程；掌握交换机的过滤、转发原理；掌握广播域的概念；了解VLAN技术产生的背景；掌握VLAN的类型及其相关配置；掌握交换机端口的链路类型及其相关配置。
3.教学重点和难点
教学重点是交换机中MAC地址表的学习过程，交换机端口的链路类型及其相关配置。教学难点是VLAN的类型及其相关配置。
4.教学内容
（1）共享式与交换式以太网
主要知识点：IEEE 802.3 标准；共享式以太网的特点；交换式以太网的特点。
（2）交换机的MAC地址表学习过程
主要知识点：传统交换机的基本功能；MAC地址表初始化；MAC地址表学习过程；交换机学习MAC地址的原则。
（3）交换机对数据帧的过滤与转发
主要知识点：单播帧的转发；广播、组播和未知单播帧的转发。
（4）广播域
主要知识点：冲突域、广播域的概念；路由器、交换机对冲突域、广播域的划分。
（5）VLAN技术简介
主要知识点：VLAN的概念；广播风暴产生的原因；用路由器来隔离广播；用VLAN隔离广播；VLAN的优点。
（6）VLAN类型
主要知识点：基于端口的VLAN划分；基于MAC地址的VLAN划分；基于协议的VLAN划分；基于子网的VLAN划分。
（7）VLAN技术原理
主要知识点：VLAN的帧格式；单交换机VLAN标签操作；跨交换机VLAN标签操作；交换机端口类型。
（8）VLAN的基本配置
主要知识点：VLAN基本配置；配置Trunk端口；配置Hybrid端口；VLAN显示及维护。
第六章 生成树协议与交换机端口安全技术
1.教学基本要求
本章是本门课的重点章节，要求学生掌握生成树的概念、作用与应用；学会利用交换机的端口安全技术来保障网络的安全。
2.要求学生掌握的基本概念、理论、技能
通过本章的学习，学生要了解STP产生的背景；掌握STP基本工作原理；掌握RSTP和MSTP基本原理；掌握生成树协议的配置；掌握802.1X基本原理及其配置；掌握端口隔离技术及其配置；掌握端口绑定技术及其配置。
3.教学重点和难点
教学重点是生成树协议的概念与应用，端口安全技术的应用。教学难点是STP协议端口角色与桥角色的确定，应用端口安全技术解决实际问题。
4.教学内容
（1）生成树背景
主要知识点：路径回环的影响；STP(Spanning Tree Protocol)的作用。
（2）STP
主要知识点：配置BPDU的生成和传递；根桥的选举；端口角色的确定；根路径开销；通过桥ID、端口ID决定端口角色；端口状态迁移。
（3）RSTP
主要知识点：生成树的不足；RSTP的改进。
（4）MSTP
主要知识点：STP、RSTP的问题；三种生成树协议特性的比较；三种生成树协议的端口状态对比。
（5）生成树协议的配置
主要知识点：STP基本配置；STP可选配置；STP配置示例；STP监控与维护。
（6）802.1X基本原理及其配置
主要知识点：802.1X的体系结构；端口接入控制方式；802.1X基本配置。
（7）端口隔离技术及其配置
主要知识点：端口隔离的原理；端口隔离的配置。
（8）端口绑定技术及其配置
主要知识点：端口绑定技术的原理；端口绑定基本配置。
第七章 访问控制列表
1.教学基本要求
本章要求学生掌握访问控制列表技术的概念、原理及应用场合。
2.要求学生掌握的基本概念、理论、技能
通过本章的学习，学生要了解ACL定义及应用；掌握ACL包过滤工作原理；掌握ACL的分类及应用；掌握ACL包过滤的配置；掌握ACL包过滤的配置应用注意事项。
3.教学重点和难点
教学重点是ACL包过滤的原理，ACL的配置。教学难点是如何合理、准确地配置ACL的规则。
4.教学内容
（1）ACL概述
主要知识点：访问控制列表的概念；ACL的应用场合。
（2）ACL包过滤原理
主要知识点：ACL的构成；ACL的规则；ACL规则可以匹配的条件；基于ACL的包过滤技术；出/入站包过滤工作流程。
（3）ACL分类
主要知识点：基本访问控制列表；扩展访问控制列表；基于二层的访问控制列表；用户自定义的访问控制列表；各类ACL的编号范围。
（4）配置ACL包过滤
主要知识点：启动包过滤防火墙功能；通配符掩码的应用；配置基本ACL；配置高级AC；在接口上应用ACL；ACL包过滤显示与调试。
（5）ACL包过滤的注意事项
主要知识点：ACL规则的匹配顺序，配置顺序（config），自动排序（auto）；不同匹配顺序对包过滤的影响；ACL包过滤的应用位置；ACL包过滤的局限性。
第八章 网络地址转换NAT
1.教学基本要求
本章要求学生掌握网络地址转换技术的概念、工作原理，学会利用网络地址转换技术实现私有地址访问外部网络。
2.要求学生掌握的基本概念、理论、技能
通过本章的学习，学生要理解NAT技术出现的历史背景，理解NAT的分类及原理，配置常见NAT应用，处理常见NAT问题，在实际网络中灵活使用NAT技术。
3.教学重点和难点
教学重点和难点是如何定义哪些数据包可以进行NAT及如何根据实际情况选择合适的NAT技术在设备进行配置实现网络地址转换。
4.教学内容
（1）NAT概述
主要知识点：公有地址和私有地址；网络地址转换的过程；NAT组网和常用术语。
（2）Basic NAT
主要知识点：Basic NAT原理；配置Basic NAT；配置ACL；配置地址池；配置地址转换。
（3）NAPT
主要知识点：NAPT原理；配置NAPT。
（4）Easy IP
主要知识点：Easy IP的原理；配置Easy IP。
（5）NAT Server
主要知识点：NAT Server的概念；NAT Server的应用场合；NAT的信息显示和调试。
第九章 广域网技术及帧中继
1.教学基本要求
本章要求学生了解广域网的概念、广域网的类型及常见的广域网接口类型；掌握常见的广域网协议的原理与特点。
2.要求学生掌握的基本概念、理论、技能
通过本章的学习，学生要了解广域网协议和原理，了解广域网的概念、广域网的类型及常见的广域网接口类型；掌握HDLC协议的基本特点及基本配置；掌握PPP协议的协商过程；掌握PPP协议两种验证方式；掌握PPP协议的配置；掌握帧中继协议基本实现原理；掌握帧中继协议的典型配置；熟悉帧中继协议的监控与维护命令以及方法。
3.教学重点和难点
教学重点是PPP协议与帧中继协议的原理及配置。教学难点是PPP协议两种验证方式的配置。
4.教学内容
（1）广域网基本概念
主要知识点：广域网的作用；广域网与OSI参考模型；广域网连接方式；点到点广域网技术；专线连接模型；电路交换连接模型；分组交换广域网技术。
（2）广域网连接类型：
主要知识点：异步拔号；ISDN；DDN；帧中继；VPN。
（3）HDLC协议
主要知识点：HDLC帧格式；HDLC状态检测；HDLC配置；HDLC协议特点；HDLC协议使用限制。
（4）PPP协议概述
主要知识点：PPP基本概念；PPP的特点；PPP协议的组成；PPP会话建立过程；PPP会话流程。
（5）PPP认证：
主要知识点：PAP认证（密码认证协议）；CHAP认证（挑战握手认证协议）；PPP验证对比；配置PPP，PPP显示与调试。
（6）帧中继协议概述
主要知识点：帧中继协议特点；帧中继基本原理；帧中继协议栈。
（7）帧中继协议中的基本概念
主要知识点：帧中继虚电路；帧中继数据链路标识DLCI；LMI协议标准；帧中继地址映射；帧中继子接口。
（8）配置帧中继
主要知识点：接口封装帧中继协议；手工配置静态映射；配置LMI类型；帧中继接口分配虚电路号；配置帧中继交换。
（9）在帧中继网络中应用路由协议
主要知识点：在帧中继网络中应用RIP协议； 在帧中继网络中应用OSPF协议。
四、学时分配表
1.讲授内容及学时分配
|
章序 |
内容 |
课时 |
备注 |
|
1 |
H3C设备基础操作 |
2 |
|
|
2 |
TCP/IP与子网划分 |
3 |
|
|
3 |
路由原理，静态路由及RIP |
4 |
|
|
4 |
OSPF协议原理与配置 |
4 |
|
|
5 |
以太网交换机工作原理与VLAN配置 |
5 |
|
|
6 |
生成树协议与交换机端口安全技术 |
4 |
|
|
7 |
访问控制列表 |
3 |
|
|
8 |
网络地址转换NAT |
3 |
|
|
9 |
广域网技术及帧中继 |
4 |
|
|
合计 |
32 |
|
|
2.实践内容及学时分配
|
序号 |
项目 名称 |
内容提要 |
学时 |
必/选开 |
|
1 |
H3C设备的基本操作 |
掌握如何进入路由器；设置主机名和IP地址；Enable ，console ，VTY 密码的设置；各种信息的查看。 |
2 |
必开 |
|
2 |
静态路由与默认路由 |
1．配置静态路由使网络实现互通。 2.配置静态路由使网络实现互通。
|
2 |
必开 |
|
3 |
RIP路由实验 |
1.先配置RIPv1路由协议。测试全网是否可以通信。 2.在配置RIPv2路由协议。测试全网是否可以通信。 3.在关闭自动汇总。测试全网是否可以通信。 4.手工汇总，减少路由表的条目。
|
2 |
必开 |
|
4 |
单区域OSPF路由实验 |
1．在单区域网络中利用OSPF协议实现全网互通 |
2 |
必开 |
|
5 |
VLAN划分实验 |
在交换机上划分基于端口的VLAN，实现二层隔离。 |
2 |
必开 |
|
6 |
交换机端口安全实验 |
1. 在交换机端口上开启802.1x协议。 2. 在交换机上实现端口隔离和MAC地址绑定。 |
2 |
必开 |
|
7 |
利用ACL实现包过滤 |
1.在路由器上利用基本访问控制列表实现包过滤。 2.在路由器上利用基本访问控制列表实现包过滤。 |
2 |
必开 |
|
8 |
网络地址转换NAT实验 |
1.静态NAT提供WWW对外服务。 2.动态NAT 内部主机上网。 |
2 |
必开 |
|
合计 |
16 |
|
||
五、主用教材及参考书
（一）主用教材：
《路由与交换技术第1卷上、下册》 主编：杭州华三通信技术有限公司 出版社：清华大学出版社 出版时间：2011年
（二）参考书：
1.《路由与交换技术第2卷》 主编：杭州华三通信技术有限公司 出版社：清华大学出版社 出版时间：2011年。
2.《路由与交换技术第3卷》 主编：杭州华三通信技术有限公司 出版社：清华大学出版社 出版时间：2011年。
3.《路由与交换技术第4卷》 主编：杭州华三通信技术有限公司 出版社：清华大学出版社 出版时间：2011年。