基于CPT的DHCP实验设计研究
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第37卷第4期 Vol.37 No.4长春师范大学学报Journal of Changchun Normal University2018年4月Apr.2018基于C P T的D H C P实验设计研究张璐璐，吴丽杰，鲁玉(安徽粮食工程职业学院，安徽合肥230011)[摘要]为了提高网络管理维护的效率，实现局域网中主机网络信息的自动分配，本文提出了基于C P T的D H C P设计方案。
在模拟环境中,实现了 D H C P服务，并依据真实的企业环境对方案进行改进，实现了 D H C P的中继服务。
实验结果表明,改进方案能正确展示D H C P服务，并进一步减少网络维护时间的10% -20%。
[关键词]D H C P;思科包跟踪程序;虚拟局域网;D H C P中继[中图分类号]T P393.03[文献标志码]A[文章编号]2095 -7602(2018)04-0021 -061D H C P简介D H C P(Dynamic Host Configuration Protocol,动态主机配置协议），是基于TCP/I P协议簇的一种动态地址 分配方案，是一个局域网的网络协议。
它使用U D P协议工作，主要作用是集中的管理、分配I P地址,并能够 提升地址的使用率。
当连接到网络上的计算机启动时，D H C P能自动地为这台计算机配置有关的网络参数，如IP地址、子网掩码、网关和D N S等。
这样，可把所有TCP/I P协议的配置信息集中存储到D H C P服务器上。
集中的存储和管理能够避免IP地址的冲突，同时把管理员从繁重的手工配置劳动中解放出来。
网络的规模 越大,D H C P的优势就越明显。
D H C P通常被应用于大型的局域网络环境中，采用C/S模型。
当D H C P服务 器接收到来自网络主机申请地址的请求信息时，才会向网络主机发送相关的地址配置信息[1]。
D H C P的工作过程分为4个阶段，如图1所示。
第一阶段D H C P Discover,即 D H C P Client 寻找 D H C PServer的阶段。
客户机以广播方式发送D H C P Discover发现信息来寻找服务器。
网络中每一台主机都会接收到这种广播信息，但只有服务器才会作出响应;第二阶段D H C P Offer,即D H C P Server提供地址信息的阶段。
网络中D H C P Server接 D H CP客户机-~~........D H CP银务器收到D H C P Discover发现信息会作出响应:它从未租用的地址 图1单服务器D H C P工作过程流程图中挑选一个分配给D H C P Client,并向D H C P Client发送包含出租地址和其他设置的D H C P Offer提供信息;第三阶段D H C P Request,即D H C P Client接受D H C P Server提 供的地址信息的阶段。
若多台D H C P Server向D H C P Client发来D H C P Offer提供信息，D H C P Client只接受首 次收到的D H C P Offer提供信息，然后以广播方式回答一个D H C P Request请求信息，其中包含提供选定地址 的D H C P Server的IP地址，从而能准确地被D H C P Server接受并回应；D H C P Ack,即D H C P Server向D H C PI.D l ir.!1D if if-m'i'r[收稿日期]2017-06-26[基金项目]2014年度安徽省省级质量工程项目“计算机管理与安全专业综合改革”（2014zyl34) ;2016年度安徽省职业与成人 教育学会课题“基于网络的信息化教学模式研究”（azjxhl655) ;2017年度高校优秀青年人才支持计划项目“数字校园移动应用平台（gxyq2017192)。
[作者简介]张硌路（1983 -),女，讲师，颂士，从事计算机网络与数据挖掘研究。
• 21 •Client发送确认信息的阶段。
当D H C P Server收到D H C P Client的D H C P Request请求信息之后，它便向DH- C P Client发送D H C P A c k确认信息,其中包含它所提供的I P地址信息等，告知D H C P Client可使用次I P地址 信息。
最后D H C P Client将IP地址与网卡绑定，完成I P相关信息的租借过程。
多服务器的D H C P工作过程 如图2所示。
思科包跟踪程序(Cisco Packet Tracer)属于思科公司的内部软件，它是一种能模拟网络环境从而帮助网 络技术学习的模拟工具。
针对网络技术的各个知识点，该软件不仅能模拟网络环境设计网络，还能配置网络 设备，从而还原各种网络协议，更能依据网络设备的通讯情况来排除网络故障等，从而使得学习者得到实战级 的锻炼。
使用该软件可以学习IOS的多种配置、锻炼网络故障排查能力。
该软件界面简洁，便于使用,用户只 需要在用户图形界面上拖曳网络设备即可建立网络拓扑，且有实时和模拟两种状态，可提供静态或动态的数 据包在网络中行进的详细过程，从而能观测网络实时运行情况。
C P T作为网络仿真程序其功能强大，不仅有 多种允许使用的网络设备，还可以几乎无限数量地创建网络，从而能鼓励、实践、发现和排除网络故障[2]。
C P T允许模拟实验与网络行为，测试有多种可能性方案的问题，并要通过逐渐深人的学习网络技术,C P T提供 的仿真、可视化、编辑、评估和协作的能力则更为重要，有利于对复杂的技术概念的理解和验证。
3实验的设计及实现本实验以华辰企业实际网络管理需求为背景，以双DHCP务器的方式实现企业内部基本的网络信息的 自动分配。
实验以3台主机、2台对等服务器简单模拟企业环境，实现DHCP服务，完成3台主机的IP等信息 的自动获取，并保证网络的稳定，继而满足企业内某一部门网络管理的需求。
3.1实验介绍通过思科仿真软件CPT，只需要一台计算机便可模拟出实验所需要的环境和设备。
需要模拟出：两台服 务器Cisco Server，充当DHCP Server;—台交换机CiS C〇2950,组建局域网；三台PC，作为测试终端DHCP Cli-en tl-3。
图3为此次实验环境的拓扑示意。
图3多服务器的D H C P实现该实验的I P均在192. 168. 1.0/24网段内，其中D H C P Serverl固定I P为192. 168. 1.2,开始I P地址: 192.168.1.6;D H C P Server2 固定 IP 为 192.168.1.3,开始 IP 地址:192.168.1.200,其中 D H C P Serverl 服务配 置页面如图4所示。
对于D H C P Clientl -3只需要在桌面系统的I P地址配置中选择自动获取即可自动获取I P地址等信息。
当D H C P Serverl掉线或有误时,D H C P Served亦可完成I P地址信息的自动分配，确保了网络的稳定性。
• 22 •ff.eD M5_ W P|TflJ7i*f i7T7r|l?2 |i&u fi[«~pis' p s T psi" |op d d i|：1□I SIS h| S L w t, U> | S-LitH-HI | M(KK l| 1-^1H j...^i a s s …图4D H C P Server中服务配置删除D H C P Serverl在网络中的连线，模拟D H C P Serverl故障中断。
原来已经从D H C P Serverl中获取地 址信息的D H C P Client,在D H C P租约时间到期50%前不会改变，之后D H C P Client便会向为D H C P Serverl发 送更新请求,如果更新失败，暂时不采取任何措施。
在当前租约期限过去87. 5%时,客户机再次尝试更新，如 果更新失败，则D H C P Client将广播D H C P Request包，接受D H C P Server2的租约[3]〇图5为删除D H C P Serverl 在网络中的连线后, D H C P Served 单独服务, D H C P Clientl 的信息自 动获取情况。
PSdBIP«He孚功设置■P t t l卅192.1G B.1.203子冃搰f t;?5!i.2S5.75S.DK从网关DN5明两|l92；.l6a.l.2|图5单个服务器下Clientl的信息获取对于 DHCP Serverl 和 DHCP Server2 的配置，需要做以下说明:DHCP Serverl、DHCP Server2 的 DHCP服 务配置在实际网络环境中应完全相同，实验中地址池及DNS服务器配置不同是为了方便客户端验证使用了 哪个DHCP Server;为了避免IP冲突，应把DHCP Server以及网关的IP地址从地址池中排除，但DHCP Server 有检测机制，可以排除已使用的IP地址。
3.2实验改进在实际的网络运维中，情况更为复杂。
例如，自动分配的IP地址序列往往不能连续，需要剔除特殊的IP 地址，网络拓扑示例如图6所示。
网络划分为多个网段，DHCP需要跨网段提供服务，即DHCP Relay,网络拓 扑如图7所示。
这些或者更为复杂的情况下,DHCP服务往往是由路由器或三层交换机来提供。
3.2.1路由器提供DHCP服务华辰企业某部门内部使用Cisco2811作为IOS DH-CP Server,它和内网相连的fastethemetO端口的IP地址为m.25.1.1/24,二层交换机采用Cisco2950。
如图6所示，连接各个网络设备与计算机设备，配置设备及端口的地址和默认网关，并将测试主机设置为IP配置自动获取。
其中用作DHCP Server的Cisco 2811路由器Routel的主要配置命令如下：图6路由器作D H C P Server• 23 •Routerl#configure terminalRouterl(conflg)#service dhcp//开启 DHCP服务Routerl(conflg)#ip dhcp pool 172_ 25.1_0/24 //定义 DHCP地址池Routerl(config)#network 172_ 25.1_0 255_ 255_ 255. 0 // 用 network命令来定义网络地址的范围Routerl(conflg)#default- router172. 25.1.1 //定义要分配的网关地址Routerl(config)#exitRouterl#ip dhcp excluded_ address 172. 25.1.1 172. 25.1.50 //该范围内的 ip地址不會这分配给客户端Routerl#ip dhcp excluded_ address 172. 25.1.66 //单个 ip地址不會旨分配给客户端Routerl#show ip dhcp binding//查看DHCP客户机地址分配情况IP address Client- ID/ Lease expiration TypeHardware address172.25.1.51 0060.70D8.2667 --在实验中可能出现DHCP Client从DHCP Server动态获取的地址信息与其他主机地址相冲突的现象。
