vlan原理-教学设计

具体案例是：

有一家网络设计公司，公司分三级管理，人员按照级别高低分布在1-3层。销售部，人力资源部和工程部的人员每层楼都有。计算机核心网络是通过每层的h3c交换机，连到一楼的中心交换机h3c 3928。随着网络规模的增大，网络开始出现反应变慢的问题（不是由病毒引起），公司决定对网络运行方式进行改造，有以下几个问题需要解决。

（1）现在公司的三个部门，同一部门中的人分散在不同楼层的办公室。要解决同一部门计算机能直接进行数据传输，不同部门不能直接进行数据传输。

（2）减小广播包对网络的影响。

（3）节约资金，尽量不更改物理拓扑结构。

（4）尽量不影响现在工作进度的前提下，完成网络改造。

二、解决案例  引入课题：

通过上面案例问题：引导学生回忆vlan概念。

提问学生：利用哪种vlan分类来解决此案例中问题。（基于端口的vlan）

提出问题：设置了基于端口的vlan的交换机的工作方式是什么？

三、创设情境， 对比知识点

   1、具体情境1

Cisco和华为在北京和上海的高新技术开发区都有自己的分公司，两地的分公司之间业务量比较大，经常有文件及设备通过位于高新开发区的邮局进行邮递。邮局为了避免发错，造成严重后果，邮局推出了vip服务，以华为为例，当两地分公司之间发送邮件，邮局把邮包放入专门的集装箱（华为专用），然后把集装箱运送到对端邮局。由于集装箱的存在，即使cisco和华为同时发邮包，邮局在邮递过程中也不会把两个公司邮包弄错了。

情境关键点：

（1）北京华为和北京cisco把邮件写上目的地址送到北京邮政公司。

（2）北京邮政公司在发送邮件前给他们准备各自集装箱，并在集装箱上打标签。

（3）上海邮政公司在接收邮件时按集装箱上标签进行分发到上海cisco和华为。

（4）在上海华为和上海cisco把集装箱打开（相当于去掉标签），然后传给具体收件人。

2、vlan数据帧传输（本过程要做好和情境1的对应）

（1）vlan的帧格式

察看标准以太网数据帧和vlan数据帧格式对比幻灯片。

TAG：标签。

TPID：协议号。

TCI：tag控制信息。

Priority:优先级。

CFI:规范符。

VLAN ID:数据帧所属vlan号。

交换机是通过数据帧标签中vlan ID来辨别数据帧所属的vlan。

（2）vlan数据帧的传输（重点）

查看数据传输幻灯片

目前大部分主机都不支持带有TAG（标签）的以太网数据帧，即主机只能发送和接收标准的以太网数据帧。所以支持vlan的交换机在与主机和交换机进行通信时，需要区别对待。当交换机将数据发送给主机时，必须检查该数据帧，并删除TAG域。而发送给交换机时，为了让对端交换机能够知道数据帧的vlan id，它应该将从主机接受到的数据帧增加TAG域后再发送。

当交换机接收到某数据帧时，交换机根据数据帧中TAG域或者接收端口的缺省vlan id来判断该数据帧应该转发到哪些借口，如果目标端口连接的是普通主机，则删除Tag后发送数据帧，如果目的端口连接的是交换机，则添加Tag域（如果数据帧不包含Tag域）后发送数据帧。

情景和知识点对应关系：

其他公司没有用集装箱的信件      ——〉正常数据帧

华为和cisco用集装箱封过的信件  ——〉vlan数据帧

集装箱上的华为和cisco标志      ——〉vlan ID

北京和上海                      ——〉交换机

传输邮件                        ——〉传输数据帧

上海收到北京发送过来的集装箱后能区分出两公司的邮件                              ——〉交换机同时接收到不同vlan的数据帧能分辨正确

如果其他公司也申请集装箱        ——〉添加vlan

公司破产不用集装箱              ——〉删除vlan

四、学以致用，解决实例

解决案例：

假设案例1中交换机上已经设置好了vlan，利用学习到的vlan数据传输原理来分析，一楼的工程部和二楼的工程部进行数据传输中，各个交换机依次在处理数据传输过程中都进行了那些工作。

答案：一楼的工程部计算机发出数据，一楼交换机接受后，把数据打上工程部所属vlan的标签，然后检查所属vlan的mac地址表，从连接到中心交换机接口上进行发送，数据在端口发送出去的时候不去掉标签，中心交换机接收到数据后进行察看数据所属vlan，然后通过所属vlan的mac表把数据传输到二次交换机，在数据在端口发送出去的时候不去掉标签，二楼交换机接收到数据后，察看标签为工程部所属vlan的标签，然后察看工程部vlan的mac地址表，发送到目的地。

五、小结、布置作业

1、对本节课的知识点进行小结。

Vlan数据帧格式。

数据帧在vlan网络中传输过程的变化。

2、布置课后作业

（1）深入理解vlan数据帧传输过程

（2）考虑交换机在处理vlan数据帧到交换机和到pc机时有哪些不同。

通过分析问题，让学生回忆以前知识，在解决问题过程中，学生同时也在构建自己的知识体系。

情景和实际知识点之间关联

（1）行为过程吻合：

数据帧从pc机出发进入交换机时被打上标签，交换机和交换机之间传输带标签的数据帧，当交换机把数据帧传给目的pc时会去掉标签。

情境中邮局从vip客户那里取到邮件后，把邮件放入集装箱，邮局和邮局之间传输用集装箱，当传给邮件接收者时，邮局会把邮件从集装箱中取出。通过此环节对比，方便学生理解传输过程中交换机对数据帧做了哪些处理。

（2）可见条件相同：

Vlan的作用是同一vlan内的pc机可通信，不同vlan 的pc机不可通信。情境中华为两个分公司可进行邮件传递，而华为和cisco没有业务往来，不会进行邮件传递。

（3）行为目的相同：

数据帧加上标签是为了在目的交换机上能正确分辨数据帧所属vlan，情境中邮局用集装箱装邮件是为了区分vip客户邮件。通过这个环节的对比，方便学生理解应用标签的意义。

简单对比正常数据帧和vlan的帧格式区别，关注交换机是查看vlan数据帧中哪个部分来辨别此vlan数据帧属于哪个vlan。

对比情景讲述vlan中数据帧的知识，对比性要强才可以方便学生理解。培养学生类比的教学思想及分析问题，解决问题的能力。

让学生利用本节课的思维方式进行自主分析。锻炼学生“用”的能力。

在小结过程中对学生进行表扬和鼓励。

这个问题引导学生深入思考vlan，并积极预习从下节内容中寻找答案。

1、学生顺利理解了知识点。

2、学生掌握如何分析实际网络问题的能力。

3、增强了学生对毕业后处理问题的信心。

VLAN（Virtual Local Area Network）即虚拟局域网，是一种通过将局域网内的设备逻辑地而不是物理地划分成一个个网段从而实现虚拟工作组的技术。

二、vlan数据帧格式

TPID：标签协议标识，值为0x8100

Priority：表示数据帧优先级

CFI：数据帧格式

VLAN ID：指出该数据帧属于哪个vlan，值的范围为0-4095

三、VLAN数据帧传输原理

主机->交换机：普通数据帧

交换机->主机：删除TAG域后发送

交换机->交换机：增加TAG域后发送

四、课后作业

（1）深入理解VLAN数据帧传输过程。

（2）根据交换机在VLAN网络中收发数据帧的方式，思考交换机的VLAN端口有几类。