《网络工程设计与系统集成(第3版)》课程教案

1、 网络工程设计与系统集成（第3版）课程教案授课时间：授课时数：4课时授课课题第1章绪论授课形式教师讲授教学目的与要求本章将简单介绍网络工程设计的概念，系统集成的定义、发展和层面。 按照系统集成基本知识要求，重点介绍OSI参考模型、TCP/IP协议栈， 网络拓扑结构，IP相关知识，网络工程需求分析方法和网络工程设计方 法。教学重点了解系统集成的发展和层面，理解网络工程设计和系统集成的概念，掌 握网络系统结构与协议的基本知识，会使用OSI与TCP/IP对比，分析实 际网络体系结构。熟悉IPv4地址结构，掌握IPv4子网地址划分与地址分配方法。理解域 名解析系统的功能及工作过程。了解网络工程需求分析

2、方法和步骤，以及 网络工程设计方法。理解域名系统表示与域名解析方法。识别网络物理结构与逻辑结构。亲历网络需求分析的过程，获得网络工 程设计的感性认识。能按照用户网络需求和网络设计方法，撰写简单的网 络工程需求任务书。教学难点理解并掌握网络工程设计和系统集成的基本概念理解并运用域名解析系统的功能及工作过程熟练掌握网络工程需求分析法的基本步骤和网络工程设计的方法学会撰写简单的网络工程需求任务书教学方法与手段一、课堂教学1、讲授本章属于知识理论课，以教师讲授为主。本书为适应网络系统集成发 展，保持教材内容的先进性和可操作性，本次修订是在第2版的基础上， 对教材内容进行了全新组织、充实和完善。教材修订

3、尽可能地反映了当 今园区网设计与系统集成的新思想、新方法和新技术，以适应读者对网 络系统集成知识和技能的需求。2、提问为调动学生积极性，每节课要有35次师生的互动。3、教师指导下的学生自学通过“案例学习”和“上机实验”等环节，体现教材内容的实践性与 可操作性。将网络工程设计与系统集成中较难理解的技术和方法，分散在 不同的章节介绍，实现了难度分散的编写目的，便于学生理解与掌握。充 分考虑应用型本科学生的认知特征和学习目标。依据系统观点，从园区网 设计与系统集成的视角组织相关内容。紧扣“园区网设计与系统集成”的 主题，突出内容的实用性和整体性。注重网络工程设计与系统集成的新技术、新方法的介绍。针对

4、作业中存在的问题，米用习题讨论课的方式，深入 讲解讨论，使用学生真正掌握所学内容。一、其它教学方法采用多媒体辅助教学手段，结合传统教学方法，解决好教学内容多、 信息量大与学时少的矛盾；充分利用学校的图书馆的资源优势，查阅与课 程相关的资料；通过网络实训内容提高学生的综合处理问题的能力。注重 立体化教材建设，以方便读者学习。本立体化教材网站( HYPERLINK /jpkc/jpk_yangw/index.htm)%e6%8f%90%e4%be%9b%e4%ba%86%e8%af%be%e7%a8%8b%e6%95%99%e5%ad%a6%e5%a4%a7%e7%ba%b2%e3%80%81 /

5、jpkc/jpk_yangw/index.htm)提供了课程教学大纲、 学习指导、PPT课件、学习案例、网络实训、习题参考答案及问题答疑等 学习资源。教学内容及 过程设计一、课程导入网络工程是计算机及相关科学指导下的现代网络技术应用。通过这一 应用，使网络设备和资源的特性能够通过网络结构、设备、系统和过程， 以最短的时间和精而少的人力做出咼效、可靠且对人类有用的计算机网 络。网络设计与系统集成是计算机网络系统构建的基础，受到了社会的广 泛关注，已成为信息社会持续发展的重要产业。二、新课教学大纲1.1网络设计与系统集成概述1.1.1网络工程设计的概念1.1.2网络系统集成的定义1.1.3网络系统

6、集成的发展1.1.4网络系统集成的层面1.1.5系统集成体系框架1.2网络体系结构与协议1.2.1网络协议与结构OSI参考模型TCP/IP体系结构1.2.4网络拓扑结构1.2.5 IP相关知识1.3网络工程需求分析1.3.1需求分析思想1.3.2项目经理职责1.3.3需求调查文档记录1.3.4用户调查1.3.5市场调研1.3.6网络工程设计书1.4网络工程设计基础1.4.1网络物理拓扑结构1.4.2网络层次结构1.4.3有线网与无线网的融合1.4.4云计算数据中心1.4.5网络安全管理措施1.4.6网络工程实施步骤习题与思考网络实训三、课程安排1.1网络设计与系统集成概述1.1.1网络工程设计

7、的概念网络工程设计是按照用户的网络建设需求，从网络综合布线、数据通 信、系统集成等方面综合考虑，选用先进的网络技术和成熟产品，为用户 提供科学、合理，实用、好用、够用的网络系统解决方案。该方案用于指 导网络系统集成，通过系统集成将各种网络设备、操作系统与应用系统有 效整合，形成一体化系统。1.1.2网络系统集成的定义网络系统集成是按照网络工程的需求及组织逻辑，采用相关技术和策 略，将网络设备（交换机、路由器、服务器）和网络软件（操作系统、应 用系统）系统性地组合成整体的过程。1.1.3网络系统集成的发展网络系统集成主要朝着互连和高速的方向发展。无处不在、无所不能。1.1.4网络系统集成的层面网

8、络软硬件产品的集成网络技术的集成网络应用的集成1.1.5系统集成体系框架网络系统集成是一门综合学科，涉及系统论、控制论、管理学、计算 机技术、网络技术、数据库技术、软件工程等领域。系统集成是按照网络 工程最优设计、最优实施、最优管理的思想，将网络设备（交换机、路由 器、服务器）和网络软件（操作系统、应用系统）系统性地组合成整体的 过程。该体系框架自底向顶，主要由以下几部分组成。（1）网络通信支持平台。（2）网络通信平台。网络资源硬件平台。网络操作系统。网络应用系统。网络系统安全。网络系统管理。1.2网络体系结构与协议1.2.1网络协议与结构网络协议一般来说，一个网络协议由三个要素构成：语法、语

9、义和时序。网络体系结构计算机网络层次结构模型及各层协议的集合称为计算机网络体系结 构(Computer Network Architecture, CNA )。OSI参考模型IEEE 802 OSI参考模型OSI采用三级抽象，即体系结构、服务定义和协议规格说明ISO将 整个通信功能划分为应用层、表示层、会话层、传输层、网络层、数据链 路层、物理层7个层次。PDU与数据封装在OSI参考模型中，对等层协议之间交换的信息单元统称为协议数 据单元(Protocol Data Unit, PDU)。传输层及以下各层的PDU有各自特 定的名称：传输层一数据段(Data Segment),网络层一分组数据报

10、文 (Packet Data Message),数据链路层一数据帧(Data Frame),物理层一二 进制比特流(Binary bit stream)0TCP/IP体系结构TCP/IPTCP/IP协议集中最重要是传输控制协议(Transmission Control Protocol, TCP。和网际互连协议(Internet Protocol, IP),统称为TCP/IP。TCP/IP体系结构及功能TCP/IP体系结构分为四个层次：网络接口层、IP层、传输层和应用 层，分别介绍TCP/IP各层的功能。1.2.4网络拓扑结构计算机网络中各节点相互连接的方法和形式称为网络拓扑结构。网络 拓扑结

11、构主要有总线型、星形、环形、树形、扩展星形和网形多种拓扑结 构，详细介绍每种网络拓扑结构的优缺点和适应范围。选择拓扑结构的应4考虑主要因有：费用、灵活性和可靠性。1.2.5 IP相关知识简要介绍IP地址、子网与子网掩码、域名系统、智能DNS的基本知 识。1.3网络工程需求分析1.3.1需求分析思想需求分析是网络工程是否立项的重要依据，要把网络需求调研与分析 作为网络项目中至关重要的步骤来完成。需求调研与分析包括网络综合布 线、通信平台、服务器、网络操作系统、网络应用系统，以及网络管理维 护和安全等方面的综合分析，为下一步制订适合用户需求的网络工程解决 方案打好基础。1.3.2项目经理职责项目经

12、理或系统分析员对用户需求的理解程度,在很大程度上决定了 网络工程项目的成败。理解和明确项目经理的职责。1.3.3需求调查文档记录在需求分析中，需要编写的文档主要是“网络系统功能描述书”，这 是整个需求分析的结果性文档,也是开发与实施过程中可供项目成员参考 的主要文档。1.3.4用户调查讲解用户调查的主要内容和用户调查报告的要点。1.3.5市场调研讲解市场调研的主要内容和市场调研报告的要点。1.3.6网络工程设计书介绍网络工程设计书的主要内容。网络需求规格说明是分析任务的最 终产物，通过建立完整的网络描述、详细的功能和行为描述、性能需求和 设计约束的说明、合适的验收标准，给出对目标网络工程的各种

13、需求。1.4网络工程设计基础1.4.1网络物理拓扑结构在选择物理拓扑结构时，应该充分考虑地理环境、传输介质与距离和5 可靠性等主要因素。1.4.2网络层次结构介绍典型的三层结构和咼效的扁平结构不冋的结构特点。1.4.3有线网与无线网的融合有线网与无线网的高度融合实现了有线无线 体化。1.4.4云计算数据中心企业云数据中心是采用云计算技术，将企业的各种资源服务器进行集 群架构与虚拟化管理，给用户提供软件即服务(SaaS)、平台即服务(PaaS)、 架构即服务(laaS)。1.4.5网络安全管理措施在规划设计网络方案时，应该充分考虑到网络安全的前期防范、网络 安全的在线保护、网络安全的有效性与实用

14、性、网络安全的等级划分与管 理等现实问题。1.4.6网络工程实施步骤网络工程设计阶段，包括用户建网需求分析、系统集成方案设计、方 案论证。网络工程实施阶段，包括可行的解决方案、系统集成施工、网络测试、 工程排错处理。网络工程验收，包括系统工程总结、系统验收、系统维护与服务、项 目终结。课后小结总结这节课上的内容： 网络工程设计和系统集成的基本概念、网络系统 结构与协议的基本知识、域名解析系统的功能及工作过程、网络工程需求 分析法的基本步骤、网络工程设计的方法、网络工程需求任务书的撰写方 法思考与练习简述网络工程设计与系统集成的概念。什么是网络协议？协议包括哪些要素？举例说明协议工作原理。什么是

15、体系结构与OSI模型？举例说明数据多层封装与拆封过程。画图表示TCP/IP体系结构。画图描述OSI与TCP/IP的对比及数据封装过程。简述IP地址、子网掩码和域名系统的作用。有3个LAN,主机数量分别为38、46、56，均少于C类地址允许的 主机数。为这3个LAN申请3个C类IP地址显然有点浪费，请对C类网络划分子网，并确定子网掩码。网络需求分析的要点有哪些？项目经理职责有哪些？进行网络组建需求分析时，应向用户调查些什么？如何撰写网络系统集成的需求描述书？画图表示网络物理拓扑结构和层次划分。什么是云计算？云计算数据中心有哪些特征？网络设计与实施一般包括哪几个阶段，每个阶段要召开什么会议，会 议

16、要解决什么问题？授课时间：授课时数：6课时授课课题第2章 综合布线与机房工程授课形式 教师讲授教学目的与要求本章简单介绍综合布线的技术标准。重点介绍综合布线系统的设计与 安装，综合布线的保护技术与布线测试标准及方法。通过案例，说明 数据中心机房设计标准、机房布线、机房供配电、机房节能及接地保 护方法。教学重点了解EIA/TIA-568A商业建筑物通信布线标准、ISO/IEC 11801标准、 我国综合布线系统工程设计规范GB 503112007。基本掌握主干电缆 和光缆、水平线缆和工作区线缆敷设技术要求，会制作UTP直通线、 交叉线。了解综合布线系统的基本构成。理解工作区子系统、水平子系统、垂

17、 直子系统、设备间子系统、管理子系统、建筑群子系统、机房布线、非 屏蔽/屏蔽双绞线安装及技术要求。能够按照用户需求，设计中小型综合 布线系统技术方案。了解双绞线测试内容与标准、光缆系统的测试与标准、UTP五类线测 试不合格的原因，以及工程测试文档报告。基本掌握UTP五类线测试 方法。了解机房TIA-942标准。熟悉机房布线、供配电、节能及接地保护方 法，能够按照用户需求，设计中小型数据中心机房解决方案。教学难点理解EIA/TIA-568A标准及内容，基本掌握主干电缆和光缆、水平线 缆和工作区线缆的设计技术要求掌握综合布线系统的基本构成，能够按照用户需求，设计中小型综合 布线系统技术方案了解双绞

18、线、光缆系统的测试内容与标准基本掌握UTP五类线测试方法，并了解UTP五类线测试不合格的原 因，学习掌握工程测试文档报告了解机房TIA-942标准教学方法与手段一、课堂教学1、讲授本章属于知识理论课，以教师讲授为主。本书为适应网络系统集成 发展，保持教材内容的先进性和可操作性，本次修订是在第2版的基 础上，对教材内容进行了全新组织、充实和完善。教材修订尽可能地 反映了当今园区网设计与系统集成的新思想、新方法和新技术，以适 应读者对网络系统集成知识和技能的需求。2、提问为调动学生积极性，每节课要有35次师生的互动。3、教师指导下的学生自学通过“案例学习”和“上机实验”等环节，体现教材内容的实践性

19、 与可操作性。将网络工程设计与系统集成中较难理解的技术和方法，分 散在不冋的章节介绍，实现了难度分散的编写目的，便于学生理解与掌 握。充分考虑应用型本科学生的认知特征和学习目标。依据系统观点， 从园区网设计与系统集成的视角组织相关内容。紧扣“园区网设计与系 统集成”的主题，突出内容的实用性和整体性。注重网络工程设计与系 统集成的新技术、新方法的介绍。针对作业中存在的问题，采用习题讨 论课的方式，深入讲解讨论，使用学生真正掌握所学内容。二、其它教学方法采用多媒体辅助教学手段，结合传统教学方法，解决好教学内容多、 信息量大与学时少的矛盾；充分利用学校的图书馆的资源优势，查阅与 课程相关的资料；通过

20、网络实训内容提高学生的综合处理问题的能力。 注重立体化教材建设，以方便读者学习。本立体化教材网站( HYPERLINK /jpkc/jpk_yangw/index.htm)%e6%8f%90%e4%be%9b%e4%ba%86%e8%af%be%e7%a8%8b%e6%95%99%e5%ad%a6%e5%a4%a7 /jpkc/jpk_yangw/index.htm)提供了课程教学大 纲、学习指导、PPT课件、学习案例、网络实训、习题参考答案及问题 答疑等学习资源。教学内容及 过程设计一、课程导入网络综合布线是一门新发展起来的工程技术，它涉及许多理论和技 术问题，是一个多学科交叉的新领域，也是

21、计算机技术、通信技术、控 制技术与建筑技术紧密结合的产物。通过本章的学习，理解认识综合布 线工程和机房工程，充分理解综合布线系统的三个标准：北美标准 EIA/TIA-568A标准、国际标准化组织(ISO)和国际电子技术委员会 (IEC)制定的 ISO/IEC11801 标准和 GB50311-2007 标准。二、新课教学大纲2.1综合布线系统标准EIA/TIA-568A 标准ISO/IEC IS 11801 标准GB503112007 标准2.2综合布线设计与安装2.2.1设计原则2.2.2设计范围与步骤2.2.3工作区子系统2.2.4水平子系统2.2.5垂直子系统2.2.6设备间子系统2.2

22、.7管理子系统2.2.8建筑群子系统2.2.9非屏蔽双绞线安装2.2.10屏蔽双绞线安装2.3综合布线系统的保护2.3.1过压与过流的保护2.3.2干扰和辐射的屏蔽2.3.3综合布线系统的接地2.4综合布线系统的测试2.4.1双绞线测试内容与标准2.4.2光缆系统测试与标准2.4.3 UTP 5类线测试不合格的原因2.4.4工程文档报告2.5数据中心机房设计2.5.1 TIA-942 标准2.5.2设计指导思想2.5.3机房布线设计2.5.4机房供配电设计2.5.5机房节能设计2.5.6机房接地保护习题与思考网络实训三、课程安排2.1综合布线系统标准2.1.1 EIA/TIA-568A 标准结

23、构化综合布线系统（Structured Cabling System， SCS）采用模块 化设计和分层星形拓扑结构，它能适应任何大楼或建筑物的布线系统， 其代表产品是建筑与建筑群综合布线系统。另外，还有两种先进的系统， 即智能大楼布线系统（IBS）和工业布线系统（IDS）。它们的原理和设 计方法基本相同，差别是PDS以商务环境和办公自动化环境为主。1 . EIA/TIA-568A标准及内容建立支持多厂商用户环境的通用布线系统，进行商用建筑结构化布线系统的设计和安装指导，便于用户连接和建立系统。确定布线系统配 置的性能和技术标准，提供建筑群和商用大楼内通信布线的最低要求。 建议网络拓扑结构和布线

24、距离，决定性能的介质参数。为确保互通性， 规定了连接器针脚功能分配。通信布线系统要求十年以上的使用期限。2 . EIA/TIA-568A建议的拓扑结构EIA/TIA-568A完全遵循结构化综合布线系统规范，建议的拓扑结 构是主干分层星形拓扑结构。ISO/IEC IS 11801 标准ISO 11801建议的拓扑结构是主干分层的星形结构，允许在建筑内 布线区之间和楼层布线区之间连线。分层星形拓扑结构也适用于没有星 形结构的建筑布线系统(如环形、总线型和树形)设计，针对环形和总 线型设计时，允许在两个通信室之间直接布线。这种布线是对基本星形 拓扑的补充。介绍传输介质种类、水平线缆、屏蔽线传输特性。

25、GB503112007 标准GB503112007是我国制定的“综合布线系统工程设计规范”。该 规范适用于新建、扩建、改建建筑与建筑群综合布线系统工程设计。工 程设计时，应根据工程项目的性质、功能、环境条件和近、远期用户需 求进行设计，并应考虑施工和维护方便，确保综合布线系统工程的质量 和安全，做到技术先进、经济合理。综合布线系统应与信息设施系统、 信息化应用系统、公共安全系统、建筑设备管理系统等统筹规划，相互 协调，并按照各系统信息的传输要求优化设计(因篇幅有限，这里不再 赘述，读者可参考相关内容)。2.2综合布线设计与安装综合布线是智能大厦建设中的一项技术工程项目，它不完全是建 筑工程中的

26、“弱电”工程。智能化建筑是由智能化建筑环境内系统集 成中心，利用综合布线系统连接和控制“3A”系统组成的。3A即楼宇 自动化(Building Automation) 办公自动化(Office Automation)和通 信自动化(Communication Automation )。布线系统设计是否合理，会 直接影响到3A的功能。2.2.1设计原则综合布线工程设计原则如下。用户至上。先进性。灵活性和可扩展性。标准化。经济性。2.2.2设计范围与步骤综合布线系统是一个模块化结构、星形布线，并具有开放特性的布线系统。该系统一般包括工作区子系统、水平子系统、管理子系统、垂 直子系统、建筑群子系统和

27、设备间子系统。介绍综合布线系统的设计步 骤。2.2.3工作区子系统工作区子系统分为三个设计等级：基本型、增强型、综合型。所有 基本型、增强型、综合型综合布线系统都能支持语音、数据、图像等系 统，能随工程的需要转向更高功能的布线系统。它们之间的主要区别是： 支持语音和数据服务所采用的方式，在移动和重新布局时实施线路管理 的灵活性。介绍工作区服务子系统设计与安装时的注意事项。2.2.4水平子系统水平子系统也称为水平布线子系统。水平子系统是从RJ-45插座开 始到管理子系统的配线柜，结构一般为星形。与主干线子系统的区别是： 水平布线子系统总是在一个楼层上，并与信息插座连接。在综合布线系 统中，水平子

28、系统由4对UTP组成，能支持大多数现代化通信设备。 如果需要高宽带（IGbit/s）应用，可以米用光缆。2.2.5垂直子系统垂直子系统又称为干线子系统。垂直子系统提供建筑物的垂直电 缆，负责连接管理子系统到设备间子系统。一般都选用光纤或大多数的 非屏蔽双绞线。垂直子系统提供建筑物垂直电缆布线路由，通常在两个单兀之间， 特别是在唯一中心点的公共设备处提供多个线路设施。介绍设计与安装时的注意事项。2.2.6设备间子系统设备间子系统也称为设备子系统。介绍设备间子系统设计与安装时 的注意事项。2.2.7管理子系统管理子系统安装通信布线系统设备，包括水平、主干布线系统的机 械和电气终端。管理子系统设置在

29、楼层配线设备的房间内，应由交接间 的配线设备、输入/输出设备等组成。介绍管理子系统设计与安装时的注 意事项。2.2.8建筑群子系统建筑群子系统提供外部建筑物与大楼内布线的连接点oEIA/TIA569 标准规定了网络接口的物理规格，实现建筑群之间的连接。建筑群子系 统由两个以上建筑物的电话、数据和监视系统组成一个建筑群综合布线 系统，其连接各建筑物之间的缆线和配线设备，组成建筑群子系统。2.2.9非屏蔽双绞线安装分别讲解布线实施、6类线缆的安装要点。2.2.10屏蔽双绞线安装根据屏蔽方式的不同，屏蔽双绞线分为两类，即 STP (Shielded Twisted-Pair)和 FTP(Foil T

30、wisted-Pair)o STP 是指 8 芯中的每芯线都 有各自屏蔽层的屏蔽双绞线，FTP是指8芯整体屏蔽的屏蔽双绞线。2.3综合布线系统的保护2.3.1过压与过流的保护电气保护主要分为过压保护和过流保护两种。综合布线的过压保护可选用气体放电管保护器或固态保护器。气体 放电管保护器使用断开或放电间隙来限制导体和地之间的电压。2.3.2干扰和辐射的屏蔽屏蔽包括两方面，一方面是减少电缆本身向外辐射的能量，另一方 面是提高电缆抗外来电磁干扰的能力。屏蔽有静电屏蔽和磁场屏蔽两 种。2.3.3综合布线系统的接地综合布线电缆和相关连接硬件接地是提高网络系统可靠性、抑制噪 声、保障安全的重要手段。综合布

31、线系统机房和设备的接地，按不同作用分为直流工作接地、 交流工作接地、安全保护接地、防雷保护接地、防静电接地、屏蔽接地 等。2.4综合布线系统的测试2.4.1双绞线测试内容与标准测试内容双绞线系统的测试内容包括：双绞线端接线图测试；线缆长度 测试；衰减测试；近端串扰测试。双绞线端接线图测试与标准水平子系统测试。双绞线水平子系统的4对非屏蔽或屏蔽双绞线 (UTP/FTP/STP)的连接均按标准进行。垂直子系统测试。在垂直子系统中，大对数缆线的连接正确性是 由色码来保证的。分别介绍线缆长度测试与标准、衰减测试与标准、近端串扰测试与标准。2.4.2光缆系统测试与标准讲解光缆链路测试的方法和标准，介绍光

32、缆芯线终接要求。2.4.3UTP 5类线测试不合格的原因介绍综合布线系统工程电缆电气性能测试内容与测试不合格产生 的原因。2.4.4工程文档报告分别介绍测试记录报告和综合布线系统工程的竣工技术文件的内容。2.5数据中心机房设计数据中心机房建设是一项复杂的系统工程。它综合了建筑装饰、网 络布线、延时供电、防雷接地、新风空调、环保节能、消防安防、动力 及环境监控等多种技术，是网络系统运行的重要基础。重点讨论数据中心基础设施整体布局、机房布线、延时供电、空调 制冷、环保节能及机房接地保护等问题。2.5.1 TIA-942 标准TIA-942标准讨论了企业级数据中心在空间布局和布线管理等方面 的有关问

33、题，为数据中心的规划和建设提出了设计规范，提出了数据中 心的设备用电、网络布线、安全接地、防火保护、建筑结构布局等方面 的技术规范及要求。2.5.2设计指导思想数据中心规划与建设主要包括机房整体布局、机房建筑节能、机房 设备节能、机房设施安全、数据安全这5个方面。2.5.3机房布线设计介绍布线方式主要有地板布线、桥架布线和混合布线3种设计方 式。布线内容包括电源布线、弱电布线和接地布线。2.5.4机房供配电设计依据Tierl或Tier2标准和机房的电源情况，允许供电电源变动的 范围为B级。UPS通常分为工频机结构UPS和高频机结构UPS两种。 UPS是一种含有储能装置、以逆变器为主要组成部分的

34、恒压、恒频的电 源设备。它主要的功能就是，当市电输入正常时，会将电流稳压后供应给负载使用；当市电中断时，会及时向用电设备提供电能，使设备仍能 持续工作一段时间，以便处理好未完成的工作。从技术的角度上来讲，UPS可以分为三类：后备式（又称离线式）、 在线式和在线互动式。从UPS主机、配置电池、UPS正确安装与起停和蓄电池的使用与 维护几个方面具体介绍安装与使用UPS电源的注意事项。2.5.5机房节能设计机房节能设计要考虑到机房热源计算、空调设备选型、机房冷热风区规划和电源使用效率计算等几个方面。2.5.6机房接地保护机房布线电缆和相关连接硬件接地是提咼网站系统可靠性、抑制噪 声、保障安全的重要技

35、术措施。机房和设备接地，按不冋作用分为直流 工作接地、交流工作接地、安全保护接地、防雷保护接地、防静电接地 及屏蔽接地等。课后小结总结这节课上的内容： EIA/TIA-568A标准及内容、主干电缆和光缆、 水平线缆和工作区线缆的设计技术要求、综合布线系统的基本构成、双 绞线、光缆系统的测试内容与标准、UTP五类线测试方法以及UTP五类 线测试不合格的原因、工程测试文档报告、机房TIA-942标准思考与练习什么是结构化综合布线？综合布线系统由哪几部分组成，主要标准 是什么？按照T568A/568B标准如何制作平行跳线、交叉跳线及全反跳线？简述综合布线系统的设成骤、技术文档以及设计等级。简述机房

36、布线的方式和内容。简述双绞线测试内容与标准。UTP5类线测试不合格产生的原因有 哪些？授课时间:授课时数：6课时授课课题第3章 高速局域网与系统集成授课形式教师讲授教学目的与要求本章简要介绍以太网的发展过程，以太网的通信原理，集线器、收发 器及网卡的功能与使用。重点介绍IGbit/s、10Gbit/s高速以太网技 术、交换机的基本配置与使用、交换机的VLAN配置与路由，以及交 换机的性能与连接技术。通过校园网案例，说明需求分析、网络整体 架构与主要设备的安装调试过程。教学重点了解以太网的发展过程，理解以太网的通信原理、交换机的原理。了 解10Gbit/s以太网技术、理解多层交换技术 VLAN间

37、的信息传递，以 及交换机的性能与连接技术。基本掌握IEEE 802.3规范与介质标准、以太网卡的功能结构、 100Mbit/s和1Gbit/s技术、VLAN虚拟局域网的设计。掌握以太网卡的 安装与调试、交换机的安装与调试。基本掌握交换机的连接技术、基于IEEE 802.1q协议的多层网络组建 技术。掌握交换机配置VLAN,不冋VALN之间的路由配置技术。熟悉高速局域网技术与主流产品，能够依据用户组网需求，设计整体 解决方案。教学难点了解以太网的发展背景和基本发展历程，理解并掌握以太网的通信 原理、交换机的原理学习并掌握以太网卡的安装与调试、交换机的安装与调试方法掌握交换机的连接技术、基于IEE

38、E 802.1q协议的多层网络组建技 术、交换机配置VLAN、以及不同VALN之间的路由配置技术了解交换机的工作原理与工作模式，会运用交换机组建交换式网络教学方法与手段一、课堂教学1、讲授本章属于知识理论课，以教师讲授为主。本书为适应网络系统集成 发展，保持教材内容的先进性和可操作性，本次修订是在第2版的基 础上，对教材内容进行了全新组织、充实和完善。教材修订尽可能地 反映了当今园区网设计与系统集成的新思想、新方法和新技术，以适 应读者对网络系统集成知识和技能的需求。2、提问为调动学生积极性，每节课要有35次师生的互动。3、教师指导下的学生自学通过“案例学习”和“上机实验”等环节，体现教材内容

39、的实践性 与可操作性。将网络工程设计与系统集成中较难理解的技术和方法，分 散在不同的章节介绍，实现了难度分散的编写目的，便于学生理解与掌 握。充分考虑应用型本科学生的认知特征和学习目标。依据系统观点， 从园区网设计与系统集成的视角组织相关内容。紧扣“园区网设计与系 统集成”的主题，突出内容的实用性和整体性。注重网络工程设计与系 统集成的新技术、新方法的介绍。针对作业中存在的问题，采用习题讨 论课的方式，深入讲解讨论，使用学生真正掌握所学内容。二、其它教学方法米用多媒体辅助教学手段，结合传统教学方法，解决好教学内容多、 信息量大与学时少的矛盾；充分利用学校的图书馆的资源优势，查阅与 课程相关的资

40、料；通过网络实训内容提高学生的综合处理问题的能力。 注重立体化教材建设，以方便读者学习。本立体化教材网站( HYPERLINK /jpkc/jpk_yangw/index.htm)%e6%8f%90%e4%be%9b%e4%ba%86%e8%af%be%e7%a8%8b%e6%95%99%e5%ad%a6%e5%a4%a7 /jpkc/jpk_yangw/index.htm)提供了课程教学大 纲、学习指导、PPT课件、学习案例、网络实训、习题参考答案及问题 答疑等学习资源。教学内容及 过程设计一、课程导入计算机应用需求的快速增长和计算机成本的不断降低，使得计算机 用户数量不断上升。人们希望能够

41、将一个局部范围，如一个办公室、一 栋写字楼、一个学校、一个企业的计算机通过一定的方法连接起来，以 实现计算机之间数据交换，共享网络硬件和软件资源。在这样的背景下， 计算机局域网技术得到了广泛的应用和发展。二、新课教学大纲3.1以太网技术概述3.1.1以太网技术标准及发展3.1.2以太网介质访问控制技术3.1.3快速以太网技术3.1.4吉比特以太网技术3.1.5 10吉比特以太网技术3.1.6以太无源光网络技术3.2低层设备的性能及使用3.2.1集线器的性能及使用3.2.2收发器的性能及使用3.2.3以太网卡的功能及使用3.3交换机基本技术与配置3.3.1交换机组成技术3.3.2交换机基本配置与

42、级连3.3.3交换机的网桥技术3.3.4交换机的交换技术3.4 VLAN技术与路由配置3.4.1虚拟局域网技术3.4.2基于VLAN的多层交换3.4.3 VLAN间路由配置3.4.4交换机性能与连接技术3.4.5局域网交换机选型3.5大学校园网系统集成3.5.1校园网需求分析3.5.2校园主干网设计3.5.3校园网系统集成习题与思考 网络实训三、课程安排3.1以太网技术概述3.1.1以太网技术标准及发展介绍有线规范和通信介质标准。以太网的发展主要得益于以下原因（1）开放标准，获得众多服务提供商的支持。（2）结构简单，管理方便，价格低廉。（3）持续技术改进，满足用户不断增长的需求。（4）网络平滑

43、升级，保护用户投资。3.1.2以太网介质访问控制技术介绍IEEE 802.3数据帧结构。讲解CSMA/CD的基本工作原理。CSMA分为“非坚持CSMA、1-坚持CSMA和P-坚持CSMA”等三种 类型。详细介绍CSMA/CD的帧发送流程。3.1.3快速以太网技术介绍快速以太网的体系结构。快速以太网系统组成包括：PC网卡 （外置或内置收发器）、收发器（外置）与收发器电缆和光缆、集线器、 双绞线及光缆介质。3.1.4吉比特以太网技术介绍吉比特以太网技术产生的背景。阐述吉比特以太网的体系结构 和功能描述。3.1.5 10吉比特以太网技术分别介绍802.3ae 10Gbit/s以太网技术标准的体系结构

44、：物理层、 传输介质层和数据链路层。10Gbit/s以太网的应用场合主要有校园网、应用数据中心和应用城 域网应用。3.1.6以太无源光网络技术EPON是一种新型的光纤接入网技术，它采用点到多点结构、无源 光纤传输，在以太网之上提供多种业务。它在物理层采用了 PON技术， 在链路层使用以太网协议，利用PON的拓扑结构实现了以太网的接入。介绍EPON系统的组成结构，并将EPON系统与传统的交换机组 网进行对比，阐述EPON与传统的交换机组网的主要区别。3.2低层设备的性能及使用3.2.1集线器的性能及使用集线器就像一个星形结构的多端口转发器，每个端口都具有发送与 接收数据的能力。当某个端口收到连在

45、该端口上的主机发来的数据时， 就转发至其他端口。在数据转发之前，每个端口都对它进行再生、整形， 并重新定时。集线器有三种规格：10Mbit/s集线器、100Mbit/s集线器和 10/100Mbit/s 集线器。3.2.2收发器的性能及使用收发器是一种在数据传输中实现信号转换或介质转换的设备。例 如，将10Mbit/s同轴电缆转接为10Mbit/s UTP电缆的收发器，将 100Mbit/s UTP转接为100Mbit/s多模光缆，将1Gbit/s超5类UTP转换 为1Gbit/s多模或单模光缆。该设备工作在OSI物理层，不能隔离冲突。3.2.3以太网卡的功能及使用全双工以太网卡功能结构Tra

46、nsmit是数据发送端、Receive是数据接收端，还包括冲突检测 电路（Collision Detection）、自环电路和全双工以太网控制器。以太网卡的类型为了实现与不同传输介质的连接，网卡有AUI接口（粗缆接口）、 BNC接口（细缆接口）、RJ-45接口（5类双绞线）、双口网卡（RJ-45 和BNC接口）等类型。网卡TCP/IP属性设置与测试网卡TCP/IP属性设置包括IP地址、子网掩码、默认网关、DNS服 务器IP地址等参数。网卡TCP/IP属性设置好后，可使用Ping命令测试网卡的连通性。3.3交换机基本技术与配置3.3.1交换机组成技术交换机主要米用四种类型的内存：只读内存(ROM

47、)、闪存(FLASH RAM)、随机存取内存(RAM)、非易失性RAM (NVRAM)。3.3.2交换机基本配置与级连交换机基本配置包括主机名、密码、以太网接口、管理地址及保存 配置。3.3.3交换机的网桥技术局域网交换机是一种多端口的网桥，通信时执行两个基本的操作： 一是交换数据帧，将从传输介质上收到的数据帧转发至相应的输出介 质；二是维护交换操作，构造和维护交换MAC地址表。介绍网桥的工作原理和工作过程、用实例说明数据帧的转发过程。3.3.4交换机的交换技术交换机一般使用存储转发、快速转发和自由分段三种交换技术。3.4 VLAN技术与路由配置3.4.1虚拟局域网技术虚拟局域网是在交换局域网

48、的基础上，米用VLAN协议(802.1Q) 实现的逻辑网络。逻辑网络依靠Trunk技术和帧标记协议，按照用户需 求设置VLAN，将具有同类业务的用户组成逻辑子网，从而提高业务域 内用户通信的安全性。VLAN建立主要有三种途径：基于端口的VLAN、基于MAC地址 的VLAN和基于IP地址的VLAN。VLAN的优点主要体现在：控制广播风暴、增强网络的安全性、增 强网络管理。3.4.2基于VLAN的多层交换1 . VTP技术VTP提供了一种在交换机管理VLAN的方法。VTP被组织成管理 域(VTP Domain)，相同域中的交换机共享VLAN。根据交换机在VTP 域中的作用不同，VTP可分为以下三种

49、模式。服务器(Server)模式。客户机(Client)模式。透明(Transparence)模式。. MLS技术多层交换(Multilayer Switching, MLS)为交换机提供基于硬件的 第二层咼性能交换。它米用先进的专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)交换部件完成子网间的IP包交换，可以大大 减轻路由器在处理数据包时所引起的过高时间延迟。MLS是一种用硬件处理包交换和重写帧报头，提高IP路由性能的 技术。MLS主要由以下三个部分组成。多层路由处理器(MLS-RP)。多层交换的交换引擎(MLS-SE)。多层交换协议

50、(MLSP)。. VLAN间的信息传递交换机列表支持方式(Table Maintenance)帧标签方式(Frame Tagging)o时分复用(TimeDivision Multiplexing, TDM)方式。3.4.3 VLAN间路由配置不同VLAN间的通信需要路由器实现。使用路由器通常会采用单 臂路由技术。VLAN间路由是通过第三层交换机实现。3.4.4交换机性能与连接技术以太网交换机按照组成结构可分为固定喘口交换机和模块化交换 机。通常，一个局域网有多台交换机，固定端口交换机用来连接PC, 模块化交换机用来汇聚连接固定端口交换机，由此，形成星形或扩展星 形结构的局域网。局域网组建需考

51、虑交换机的性能、交换机链路冗余、 交换机级连带宽与瓶颈等问题。3.4.5局域网交换机选型交换机选型基本原则品牌选择。扩展性考虑。“量体裁衣”策略。性价比高、质量可靠。线速与主频。核心交换机的选型要求核心网络骨干交换机是宽带网的核心，应具备以下特点。高性能，高速率。便于升级和扩展。高可靠性。强大的网络控制能力，提供服务质量(QoS)和网络安全，支持 RADIUS、TACACS+等认证机制。（5）良好的可管理性，支持通用网管协议。3.5大学校园网系统集成3.5.1校园网需求分析随着用户数增加、多媒体通信及应用复杂化，使网络流量飞速提升。 在多用户并发、大流量传输需求下，校园网核心设备要考虑负载均衡

52、和 主干网咼带宽传输能力。校园网是各种应用的统一通信平台，该平台的可用性要达到 99.9%。3.5.2校园主干网设计分别介绍有线局域网设备选型、校园主干网拓扑结构和交换机主要 配置的相关内容。3.5.3校园网系统集成讲解核心层互连及地址分配和VLAN划分与地址分配，以及三层 交换机VLAN与路由设置的操作步骤，还有二层交换机VLAN设置的 操作步骤。课后小结总结这节课上的内容： 以太网通信原理、交换机原理、多层交换技术、 交换机安装与调试、交换机连接技术、基于IEEE 802.1q协议的多层网 络组建技术、虚拟局域网的设计、VLAN间路由配置思考与练习什么是CSMA/CD?画图表示CSMA/C

53、D的工作流程。高速以太网技术有哪几种？每种主要的技术特征有哪些？A学校3年前安装了 2个网络机房，每个机房采用3台24 口集线器 连接62台PC。当学生在机房利用“网上邻居”相互传输文件时，机房 网络通信经常发生故障（速率很低，延时过长，甚至不通）。请问引起 故障的原因是什么？应如何减少故障发生？A学校随着学生人生的增加，需要增加2个网络机房，每个机房安 装62台PC。同时，构建校园网络。教学办公计算机有26台，教师备 课、制作课件计算机有30台，学校网络中心有服务器5台、工作计算 机5台。请画出该校网络系统拓扑结构，并对拓扑图的网络兀素进行简 要说明。按照本书3.5节中的内容，设计中学校园网

54、解决方案。方案中包括网 络设备选型（二层、三层交换机，光连接模块）、网络拓扑结构、VLAN 划分、子网地址分配等。授课时间：授课时数：8课时授课课题第4章 园区网路由与系统集成授课形式教师讲授教学目的与要求本章简要介绍网络互连设备路由器的组成、路由协议、路由器的安装与 配置准备等基本知识。重点介绍静态路由协议的配置与应用，OSFP动 态路由协议的配置与应用，多生成树协议与多生成树域，虚拟路由冗余 协议与应用，园区网VRRP+MSTP的配置，策略路由配置及在校园网 双出口中的应用。教学重点了解边界路由器和路由交换机的作用。理解路由器的组成、路由协议、 路由器的安装与配置准备等基本知识。掌握静态路

55、由协议配置，OSFP动态路由协议的配置与应用。能够在 大中型局域网互连中，熟练使用路由器和路由交换机组网。熟悉多生成树协议、多生成树域和虚拟路由冗余协议，以及策略路由 应用。基本掌握园区网VRRP+MSTP的配置，源IP地址策略路由配置， 会在VLAN接口应用策略路由。教学难点理解并掌握路由器的组成、路由协议、安装与配置等基本知识掌握静态路由协议的配置与应用、OSFP动态路由协议的配置与应用掌握多生成树协议与多生成树域、虚拟路由冗余协议与应用教学方法与手段一、课堂教学1、讲授本章属于知识理论课，以教师讲授为主。本书为适应网络系统集成 发展，保持教材内容的先进性和可操作性，本次修订是在第2版的基

56、 础上，对教材内容进行了全新组织、充实和完善。教材修订尽可能地 反映了当今园区网设计与系统集成的新思想、新方法和新技术，以适 应读者对网络系统集成知识和技能的需求。2、提问为调动学生积极性，每节课要有35次师生的互动。3、教师指导下的学生自学通过“案例学习”和“上机实验”等环节，体现教材内容的实践性 与可操作性。将网络工程设计与系统集成中较难理解的技术和方法，分 散在不冋的章节介绍，实现了难度分散的编写目的，便于学生理解与掌 握。充分考虑应用型本科学生的认知特征和学习目标。依据系统观点， 从园区网设计与系统集成的视角组织相关内容。紧扣“园区网设计与系 统集成”的主题，突出内容的实用性和整体性。

57、注重网络工程设计与系 统集成的新技术、新方法的介绍。针对作业中存在的问题，采用习题讨 论课的方式，深入讲解讨论，使用学生真正掌握所学内容。二、其它教学方法采用多媒体辅助教学手段，结合传统教学方法，解决好教学内容多、 信息量大与学时少的矛盾；充分利用学校的图书馆的资源优势，查阅与 课程相关的资料；通过网络实训内容提高学生的综合处理问题的能力。 注重立体化教材建设，以方便读者学习。本立体化教材网站( HYPERLINK /jpkc/jpk_yangw/index.htm)%e6%8f%90%e4%be%9b%e4%ba%86%e8%af%be%e7%a8%8b%e6%95%99%e5%ad%a6%

58、e5%a4%a7 /jpkc/jpk_yangw/index.htm)提供了课程教学大 纲、学习指导、PPT课件、学习案例、网络实训、习题参考答案及问题答疑等学习资源。教学内容及 过程设计一、课程导入当今社会是一个以网络为平台的信息时代，许多企事业单位的信息 化己成为企业重要的资源和重要的竞争条件。因此，企事业单位把建设 自己的园区网当成一项重要的事情来抓，构建出一个安全可靠的、高效 实用的、可扩展的、方便管理的网络，这就需要大量能够构建和管理园 区网的人才，这对我们高职院校的计算机网络技术专业人才培养带来了 新的机遇与挑战。二、新课教学大纲4.1网络路由技术概述4.1.1路由设备组成与功能4

59、.1.2路由协议与被路由协议4.1.3园区网路由设备选型4.2路由器基本配置与应用4.2.1路由器安装与配置准备4.2.2配置路由器的网络接口4.2.3配置WAN链路与路由协议4.3 OSPF路由应用与配置OSPF协议相关知识OSPF网络的配置OSPF网络的默认路由4.4路由冗余与负载均衡4.4.1多生成树协议与多生成树域4.4.2虚拟路由冗余协议及应用园区网VRRP+MSTP的配置4.5策略路由配置与应用4.5.1策略路由与策略路由映射图4.5.2基于源IP地址的策略路由在VLAN接口应用策略路由习题与思考网络实训三、课程安排4.1网络路由技术概述网络路由技术是实现网络互连的基础。4.1.1

60、路由设备组成与功能路由设备硬件组成包括：CPU、内存和路由器接口。路由器可以通过控制台端口对路由器进行操作系统配置，其配置包括运行配置和启动 配置。两者均以ASCII文本格式表示，能够很方便地阅读与操作。讲解 路由设备工作原理与功能。4.1.2路由协议与被路由协议路由协议（Routing Protocol）的作用是建立及维护路由表。路由协 议决定数据包在网络上的传输路径，路由表用于为每个IP数据包选择 输出端口或下一跳路由器接口的地址。路由协议按照路由器互连拓扑可 分为静态路由和动态路由。4.1.3园区网路由设备选型路由器在园区网（校园网、企业网等）中的作用主要有两种：一种 是园区网的边界路由