一、课程概述
本课程按照高职教育课程考核改革的指导思想，在进行《云计算之软件定义网络》课程改革方案的设计、实施中，进行广泛调研，并以“基于工作过程”为主线，邀请行业专家对计算机专业所涵盖的岗位群进行工作任务和职能能力分析，紧紧围绕职业能力素质，分析本课程的能力目标、教学模式等，以此为依据确定本课程的工作任务和课程内容。
根据本课程所涉及到的SDN及它的定义、争议、落地、重叠传输技术、underlay、overlay、VXLAN。NSX-V基础架构中SDN管理平面和控制器的安装、使用SDN定义逻辑交换机并实现大二层然后取证解耦与封装行为、描述了SDN控制器建立转发表项及针对BUM的控制方式。理解并演示VXLAN的逻辑二层与物理二层的桥接并分析通信原理。理解并演示使用SDN定义逻辑路由器。理解并演示跨越多个物理主机的分布式路由等知识内容。结合“计算机网络应用技能大赛”的要求，设计若干个学习情境，实施项目化教学，使学生掌握定义逻辑交换机并实现大二层然后取证解耦与封装行为。使用SDN定义逻辑交换机和路由器的实践操作方法，成为能够胜任在数据中心使用SDN技术进行网络规划和实施的高素质技能型人才。
课程学分：4.5分；课程教学的总学时数为72学时
二.课程目标
1.知识目标
学习SDN基本概念、框架、架构，掌握重叠传输、underlay、overlay、VXLAN原理，了解SDN控制器转发表项的建立与BUM报文控制，熟悉逻辑网络与物理网络的通信原理，分布式路由的组件及工作原理，SDN定义分布安全的概念。
2.技能目标
能够设计SDN网络项目的架构，熟练执行SDN管理层面与控制层面的部署，能够使用SDN定义逻辑交换机、路由器、分布式路由部署SDN物理与逻辑网络协同互动。
3.素养目标
学生树立标准规范、架构灵活的网络设计理念。让学生具有专注创新、追求卓越的数字工匠精神，使学生具有科技报国的家国情怀和使命担当。
三、课程内容
项目 |
主要教学内容 |
建设学时 |
项目一 初识云计算之软件定义网络 |
1．了解SDN初学者的畏难情绪 2．分析传统网络面对云计算时代的困局，SDN如何去解决此困局 3．理解SDN实现分布式路由及分布式安全 4．学习区别SDN与NFV理解SDN在的架构，理解SDN的南向接口和北向接口，理解SDN如何处理南北及东西向流量 5．理解重叠传输、underlay、overlay、VXLAN（VirtualExtensibleLAN）技术并掌握VXLAN的组件、术语和工作原理 6．学习VXLAN将二层报文如何封装到UDP报文中的结构，学习VXLAN的优点和部署方法 7．了解其它重叠传输技术NVGRE、STT、Geneve |
16 |
项目二 实施SDN管理平面和控制器的安装 |
1．简述不同虚拟化环境的SDN架构-NSX-V基础架构和多虚拟化环境NSX-MH架构 2．理解传统网络设备的管理层面、控制层面、数 据转发层面以及三大层面紧耦合特性 3．理解SDN的管理层面，理解SDN的控制层面，SDN的控制器群集、切片技术、负载均衡、故障切换 4．理解SDN的数据转发层面 5．项目实施：部署SDN的管理层面、部署SDN的控制层面（控制器） |
10 |
项目三 实施SDN定义大二层的逻辑交换机 |
1．大二层的概念、理解逻辑交换机的概念 2．理解逻辑交换机（LSW）与vSphere的虚拟交 换机、分布式虚拟交换机的区别 3．配置VXLAN的关键参数，配置传输区域及VIN 4．分析逻辑交换机上的虚拟机实现跨路由主干 的大二层通信过程 5．取证逻辑交换机的解耦与VXLAN的封装行为 6．学习使用SDN定义大二层的逻辑交换机 |
12 |
项目四 理解SDN控制器上各个转发表项的建立与BUM报文控制 |
1．学习控制器如何通过收集与公告的方式建立VTEP表，通过收集方式来建立MAC表，学习控制器如何收集各个主机建立的本地ARP表并实现 ARP泛洪抑制 2．理解SDN中处理BUM的方式-Multicast（组 播）、Unicast（单播）、Hybrid（混合） 3．理解SDN的VXLAN中使用Multicast（组播）复制模式、Unicast（单播）复制模式、Hybrid（混合）复制模式 |
10 |
项目五 实施SDN的逻辑网络与物理网络通信 |
1．学习为什么SDN定义的逻辑网络需要与物理网络通信 2．理解SDN定义桥接器 3．理解逻辑网络与物理网络的通信原理 4．项目实施：使用 SDN 定义桥接器将逻辑网络与物理网络通信 |
10 |
项目六 企业实施使用 SDN定义分布式路由器 |
1．理解服务器虚拟化在传统路由架构与分布式路由架构之间的区别 2．理解 SDN 定义逻辑路由器两种方式-集中式和分布式，实施SDN定义的集中式路由 3．理解实现集中式路由的过程中VXLAN的封装及数据转发过程 4．SDN定义分布式路由的组件及基本工作原理，理解分布式路由的通信过程 5．实施SDN定义分布式路由 |
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四、课程实施
1.教学方法与手段
通过任务驱动型教学法实施教学：将软件定义网络的实施转变为若干子任务，每个工作任务按照按“[引]任务引入—[学]微课自学— [论]主题研讨—[测]练习测试—[做]任务实施—[解]答疑解惑—[评]任务考评”六步骤组织实施。六步法来组织教学，学生在教师指导下制订方案、实施方案、最终评价学生。
教学过程中体现以学生为主体，教师进行适当讲解，并进行引导、监督、评价。
教师需提前布置好学习任务便于学生预习，教师应提前准备好各种媒体学习资料，任务工单，教学课件，并准备好教学场地和设备。
2.教学条件
本课程要求在能够接入实训平台的实训室按照理实一体化的教学方式进行教学。
3.教学资源
(1)建立相应课程网站,提供学生自主学习的平台。
(2)建立网络教学资源库,丰富教学资源。
(3)完善课程教学文件建设,并实现共享。
(4)加强学生与教师的紧密联系,建立多种互动平台。
五、课程评价
1.考核方式
考核项目 |
考核方法 |
比例 |
过程考核 |
态度纪律 |
根据作业完成情况、课堂回答问题、课堂实践示范、上课考勤情况由教师和学生干部综合评定学习态度纪律得分 |
25% |
单元测验 |
根据学生完成情况，由学生自评、他人评价和教师评价结合的方式评定成绩 |
25% |
终结考核 |
期末考试（笔试或实操） |
由教师评定成绩 |
50% |
注：此考核方式为线下教学的标准。
2.考核标准
考核项目 |
子项目 |
学习目标 （能力描述） |
考核要求 （具体描述） |
考核重点 |
项目一 初识云计算之软件定义网络 |
任务一．理解SDN实现分布式路由及分布式安全 |
学习SDN是如何实现分布式路由及分布式安全 |
熟练讲述SDN是如何实现分布式路由及分布式安全 |
分布式的概念和特点 |
任务二．学习区别SDN与NFV理解SDN的架构，理解SDN的南向接口和北向接口，理解SDN如何处理南北及东西向流量 |
学习SDN的架构了解南向接口和北向接口并理解其流量意义。 |
能够正确描述SDN的架构和南向接口和北向接口的作用 |
SDN的架构的理解 |
任务三．理解重叠传输、underlay、overlay、VXLAN（VirtualExtensibleLAN）技术并掌握VXLAN的组件、术语和工作原理 |
学习常见的几种大二层技术，主要是学习VXLAN技术 |
能够清楚几种二层的特点，正常描述VXLAN技术的组件和工作原理 |
VXLAN的组件和工作原理 |
任务四．学习VXLAN将二层报文如何封装到UDP报文中的结构，学习VXLAN的优点和部署方法 |
学习VXLAN技术进行报文封装时的结构，学会部署VXLAN |
能够正确使用VXLAN技术进行大二层的部署 |
VXLAN的优点和部署方法 |
项目二 实施SDN管理平面和控制器的安装 |
任务一．不同虚拟化环境的SDN架构，理解传统网络设备的管理层面、控制层面、数据转发层面以及三大层面紧耦合特性 |
学习不同虚拟化环境下的几种SDN架构，了解传统网络设备的管理层面、控制层面、数据转发层面的关系 |
能够描述不同虚拟化环境的SDN架构情况，正确说出三大层面紧耦合特性 |
理解传统网络设备的管理层面、控制层面、数据转发层面 |
任务二 理解SDN的管理层面、控制层面和数据转发层面，SDN的控制器群集、切片技术、负载均衡、故障切换 |
学习SDN的管理层面、控制层面和数据转发层面，了解切片技术、负载均衡、故障切换 |
能够正确描述SDN的管理层面、控制层面和数据转发层面的关系，知道切片技术、负载均衡、故障切换的原理 |
SDN的管理层面、控制层面和数据转发层面的关系 |
任务三 项目实施：部署SDN的管理层面、部署SDN的控制层面（控制器） |
学习如何部署SDN的管理层面和控制层面（控制器） |
能够正确部署SDN的管理层面和控制层面（控制器） |
SDN的管理层面和控制层面部署 |
项目三 实施SDN定义大二层的逻辑交换机 |
任务一 理解逻辑交换机的概念,理解逻辑交换机（LSW）与vSphere的虚拟交换机、分布式虚拟交换机的区别 |
学习逻辑交换机的使用，并区别与虚拟交换机、分布式虚拟交换机的不同 |
能够正确说出逻辑交换机的主要作用并能区分它和虚拟交换机、分布式虚拟交换机的不同 |
逻辑交换机的主要作用 |
任务二 配置VXLAN的关键参数，配置VXLAN传输区域及VIN等 |
学习配置VXLAN的关键参数，传输区域及VIN等 |
能够正确配置VXLAN的关键参数，传输区域及VIN号 |
配置VXLAN的关键参数，传输区域及VIN号 |
任务三 分析逻辑交换机上的虚拟机实现跨路由主干的大二层通信过程，学习逻辑交换机的解耦与VXLAN的封装行为 |
学习逻辑交换机的通信过程，理解逻辑交换机的解耦过程 |
能够讲述逻辑交换机的通信过程和解耦过程 |
逻辑交换机的通信过程 |
项目四 理解SDN控制器上各个转发表项的建立与BUM报文控制 |
任务一 学习控制器如何建立 VTEP表，MAC表，学习控制器如何实现ARP泛洪抑制 |
学习控制器如何通过收集与公告的方式建立VTEP表，通过收集方式来建立MAC表，学习控制器如何收集各个主机建立的本地ARP表并实现ARP泛洪抑制 |
能够正确描述控制器是如何建立VTEP表和MAC表，也知道控制器是如何实现ARP泛洪抑制 |
控制器是如何建立VTEP表和MAC表的过程 |
任务二 理解SDN的VXLAN中使用Multicast（组播）复制模式、Unicast（单播）复制模式、Hybrid（混合）复制模式 |
学习VXLAN中Multicast（组播）复制模式、Unicast（单播）复制模式、Hybrid（混合）复制模式的特点 |
能够正确比较Multicast（组播）复制模式、Unicast（单播）复制模式、Hybrid（混合）复制模式 |
SDN的VXLAN中使用Multicast（组播）复制模式、Unicast（单播）复制模式、Hybrid（混合）复制模式 |
项目五 实施SDN的逻辑网络与物理网络通信 |
任务一 学习使用桥接器实现逻辑网络与物理网络通信。理解逻辑网络与物理网络的通信原理 |
学习桥接器实现逻辑网络与物理网络通信并理解其原理 |
能够正确描述实现逻辑网络与物理网络通信过程和原理 |
逻辑网络与物理网络通信过程 |
任务二 项目实施：使用SDN定义桥接器将逻辑网络与物理网络通信 |
学习操作SDN定义桥接器并实现逻辑网络与物理网络通信 |
能够使用SDN定义桥接器并实现逻辑网络与物理网络通信 |
桥接器实现逻辑网络与物理网络通信 |
项目六 企业实施使用SDN定义分布式路由器 |
任务一 理解服务器虚拟化在传统路由架构与分布式路由架构之间的区别。理解 SDN 定义逻辑路由器两种方式-集中式和分布式 |
学习服务器虚拟化在传统路由架构与分布式路由架构之间的区别。理解SDN如何通过集中式和分布式定义逻辑路由器方法 |
能够正确描述服务器虚拟化在传统路由架构与分布式路由架构上的区别，知道集中式和分布式定义逻辑路由器的区别 |
集中式和分布式定义逻辑路由器的区别 |
任务二 理解实现集中式路由的过程中VXLAN的封装及数据转发过程，SDN定义分布式路由的组件及基本工作原理，理解分布式路由的通信过程 |
学习集中式路由里VXLAN的封装及数据转发过程，学习SDN定义的分布式路由的通信过程 |
能够正确描述集中式路由里VXLAN的封装及数据转发过程，也清楚分布式路由的通信过程 |
分布式路由的通信过程 |
任务三 实施SDN定义分布式路由 |
学习如何实施SDN定义分布式路由 |
能够正确实施SDN定义分布式路由 |
实施SDN定义分布式路由 |
3.评价方法建议
（1）自主学习
主要通过学生在各类学习活动中是否积极参与、课后训练是否认真和学习笔记情况，考核学生学习态度。
（2）任务考核
学习过程中每一任务模块和学习单元都设置了一定任务要求学生完成，通过个人自评、小组互评和教师评价，完成整个学习过程的考核。
（3）综合评价
学习最后通过配置一个大的综合项目完成对所学知识的综合应用，以及通盘考虑问题和解决问题的能力培养。
六、其他说明
教材及参考资料
(1)教材选用或编写
教材选取必须依据本课程标准的要求选用或编写教材；教材应充分体现课程设计思想，满足课程内容的需要和岗位职责的要求,教材内容应符合国家职业标准，体现教学过程的实践性、开放性和职业性。鼓励编写与教学相适应的学习指导教材，吸纳企业专家与学校教师合作编写教材。
(2)推荐教材
[1] 新一代SDN VMware NSX 网络原理与实践 范恂毅/张晓和 人民邮电出版社 2016.4
(3)教学参考资料
[1]软件定义网络技术.黄辉.高等教育出版社.2020.10
[2] SDN技术及应用. 谭振建、毛其林、吴海涛. 西安电子科技大学出版社.2017
