5.4动态主机配置协议（课件）《计算机网络技术》（西安电子科技大学）

计算机 网络 任务4 动态主机配置协议 知识点一 DHCP概述 DHCP的功能和特点 DHCP地址分配机制 在TCP/IP网络中，我们将一台主机接入到互联网中，需要配置哪些参数？ 配置完成后，主机才能够访问网络中的各种信息和资源。 DHCP概述 某公司新进员工，系统管理员就需要为新员工电脑分配IP地址等参数，保证新员工的主机能够接入到公司网络。 在常见的小型网络中（例如家庭网络和学生宿舍网），终端数量较少，管理员手工分配IP地址即可，但是到了中、大型网络，大量的主机终端需要连入到公司网络，它们都需要IP地址等网络参数，手动分配IP地址工作量大，而且配置时容易导致IP地址冲突等错误。 DHCP协议可以为网络终端动态分配IP地址，解决了手工配置的各种问题。 DHCP Dynamic Host Configuration Protocol DHCP，动态主机配置协议，实现了自动设置IP地址、统一管理IP地址的分配 DHCP概述 DHCP动态分配IP地址流程如图所示，新员工的电脑第一次接入到公司网络路由器中，发起DHCP请求“大家好，我刚来，谁给我指一个座位号？”，带有DHCP服务的路由器收到请求后，回复信息“好的，我看看座次表，看把你安排在哪里好。”，DHCP服务器给主机分配IP地址等网络参数，让其可以接入到公司网络，实现IP地址的动态分配。 DHCP特点 DHCP特点 （1）保证任何IP地址在同一时刻只能由一台DHCP客户端所使用。 （2）DHCP可以给用户分配永久固定的IP地址。 （3） DHCP可以同采用其他方法获得IP地址的主机共存(如手工配置IP地址的主机)。 DHCP Dynamic Host Configuration Protocol DHCP在TCP/IP协议簇的UDP层上工作，网络管理员使用DHCP可以给内部网络中所有计算机自动分配IP地址。 DHCP地址分配机制 （1）自动分配方式(Automatic Allocation)，DHCP服务器为主机指定一个永久性的IP地址，一旦DHCP客户端第一次成功从DHCP服务器端分配到IP地址后，就可以永久性的使用该地址。 （2）动态分配方式(Dynamic Allocation)，DHCP服务器给主机指定一个具有时间限制的IP地址，时间到期或主机明确表示放弃该地址时，该地址可以被其他主机使用。 （3）手工分配方式(Manual Allocation)，客户端的IP地址是由网络管理员指定的，DHCP服务器只是将指定的IP地址告诉客户端主机。 知识点一 DHCP工作原理 DHCP代理 DHCP协商数据包分析 DHCP工作原理 DHCP采用UDP作为传输协议，客户端发送消息到DHCP服务器的的67号端口，服务器返回消息给客户端的68号端口。 如图所示，客户端向DHCP服务器发起请求IP的数据包，服务器回复请求，紧接着客户端从服务器给的地址池中选择IP地址，最后服务器确定该IP地址的租约信息，通过以上流程服务器完成自动分配IP地址的功能。 1 2 3 4 源IP：0.0.0.0 目的IP地址：255.255.255.255 目的IP地址：255.255.255.255 源IP地址：服务端IP地址 源IP：0.0.0.0 目的IP地址：255.255.255.255 目的IP地址：255.255.255.255 源IP地址：服务端IP地址 发现阶段（DHCP DISCOVER） 提供阶段（DHCP OFFER） 选择阶段（DHCP REQUEST） 确认阶段（DHCP ACK） DHCP DISCOVER报文中封装了客户端MAC 客户端根据MAC地址确定报文是否发给自己的 DHCP OFFER报文中封装了客户端MAC地址 确认分配给请求的地址 DHCP客户端 DHCP服务端 DHCP工作原理 DHCP代理 DHCP中继代理是一个小程序，它可以实现在不同子网和物理网段之间处理和转发DHCP信息的功能。 DHCP 客户端启动并进行初始化时，它会在本地网络广播配置请求报文，如果本地网络存在DHCP服务器，可直接进行DHCP配置，不需要DHCP中继；如果本地网络没有DHCP服务器，则与本地网络相连的具有DHCP 中继功能的网络设备收到该广播报文后，将进行适当处理并转发给指定的其它网络上的DHCP服务器。DHCP服务器根据客户端提供的信息进行相应的配置，并通过DHCP中继将配置信息发送给DHCP 客户端，完成对DHCP 客户端的动态配置。 那么DHCP的中继代理流程是如何实现不同子网间提供动态主机分配服务的，如图所示，DHCP中继位于DHCP客户端和服务器之间，由于 DHCP DISCOVER是以广播方式进行的，其情形只能在同一网络之内进行，因为路由器是不会将广播传送出去的。但如果DHCP服务器架设在其他的网络上面，可以用DHCP中继来接管客户的DHCP请求，然后将此请求传递给真正的DHCP服务器，然后将服务器的回复传给客户，用这种方式实现跨网服务。 DHCP代理 DHCP协商数据包分析 数据包1：DHCP Discover； 数据包2：DHCP Offer； 数据包3：DHCP Request； 数据包4：DHCP ACK。 DHCP Discover数据包分析 DHCP Discover数据包。客户端使用IP地址0.0.0.0发送了一个广播包，可以看到此时的目的IP为255.255.255.255。客户端试图通过该广播数据包发现，可以给它提供服务的DHCP服务器。从下图5-4-13可以看出，DHCP属于应用层协议，在传输层使用UDP协议，目的端口是67。 DHCP Offer数据包分析 DHCP服务器仍然使用广播地址作为目的地址，因为此时请求分配IP的客户端并没有自己ip，而可能有多个客户端在使用0.0.0.0这个IP作为源IP向DHCP服务器发出IP分配请求，DHCP也不能使用0.0.0.0这个IP作为目的IP地址，于是依然采用广播的方式，告诉正在请求的客户端们，这是一台可以使用的DHCP服务器。 DHCP服务器提供了一个可用的IP，在数据包的Your (client) IP Address字段可以看到DHCP服务器提供的可用IP。 DHCP Request数据包分析 当Client收到了DHCP Offer包以后（如果有多个可用的DHCP服务器，那么可能会收到多个DHCP Offer包），确认有可以和它交互的DHCP服务器存在，于是客户端发送Request数据包，请求分配IP。 DHCP ACK数据包分析 数据包中包含以下信息，表示将这些资源信息分配给客户端，其中Your(client) IP address表示分配给客户端的可用IP，图5-4-15中显示了很多option信息，option（53）是DHCP服务器发送的消息类型（ACK），option（54）是服务器的身份标识，option（1）是Subnet Mask，即客户端端分配到的IP的子网掩码；option（3）是Router，即路由器；option（6）是Domain Name Server，即DNS域名服务器；option（51）是IP Address Lease Time，即IP租用期，这些都是客户端用于联网的必要信息。 搭建DHCP服务器 （1）打开ENSP，新建网络拓扑。如图所示，实验设置4台终端（PC1、PC2、PC3、PC4），一台S5700交换机（LSW1），一台Router路由器（R1），其中PC1、PC2、PC3、PC4作为DHCP客户端，交换机LSW1作为中心节点，路由器R1作为DHCP服务器，其余四个终端与交换机直连 搭建DHCP服务器 四个DHCP客户端和DHCP服务器实验编址见表。 设备 IP地址 子网掩码 默认网关 接口 目标接口 PC1 DHCP获取 DHCP获取 DHCP获取 Ethernet0/0/1 LSW1:GE0/0/1 PC2 DHCP获取 DHCP获取 DHCP获取 Ethernet0/0/1 LSW1:GE0/0/2 PC3 DHCP获取 DHCP获取 DHCP获取 Ethernet0/0/1 LSW1:GE0/0/3 PC4 DHCP获取 DHCP获取 DHCP获取 Ethernet0/0/1 LSW1:GE0/0/4 AR1(AR3260) 192.168.1.1 255.255.255.0 192.168.1.1 GE0/0/0 LSW1:GE0/0/5 搭建DHCP服务器 （2）终端PC1上鼠标右键→点击设置，或者双击PC1，在基础配置页面下里将IPV4配置中的DHCP选项勾上，IPV6配置保持不变。配置完毕后，PC1就成为了DHCP客户端，对PC2、PC3、PC4依次执行相同操作。 搭建DHCP服务器 （3）点击任意终端的命令行模式，如图，输入ipconfig查询该终端的网络信息，除了物理地址（Physical address）是54-89-98-DB-35-24，其他IPV4地址（IPV4 address），子网掩码（Subnet mask），网关（Gateway），域名服务器地址(DNS Server)均为空。 搭建DHCP服务器 （4）双击打开交换机LSW1的指令模式。手动开启GE0/0/1、GE0/0/2、GE0/0/3、GE0/0/4、GE0/0/5这五个千兆口，命令操作如下。 搭建DHCP服务器 （5）配置路由器，并开启DHCP服务功能。在路由器的Ethernet 0/0/0接口开启DHCP，具体配置指令如下。并在执行dhcp select global命令前对路由器的Ethernet 0/0/0接口进行抓包，后面可以观察到DHCP客户端与服务器协商的四种数据包。 搭建DHCP服务器 （6）接着在各终端输入ipconfig指令查看网卡信息，如果DHCP配置无误，如图所示，此时网卡已分配好网络地址、子网掩码、域名服务器地址和网关地址。 搭建DHCP服务器 （7）最后分析步骤五抓取的DHCP报文。如图5-4-21所示，在过滤栏输入bootp后， DHCP Discover、DHCP Offer、DHCP Request和DHCP ACK四种协商数据包被完整的过滤出来。 结合本任务中DHCP客户端和服务器的交互流程，填写表中的实验结果，观察DHCP服务器是否实现了主机IP地址动态分配的功能。 部分习题答案 一、选择题 1、（单选题）DHCP简称（）。 静态主机配置协议 B. 动态主机配置协议 C. 主机配置协议 D. IP地址应用协议 2、（单选题）DHCP服务采用的地址分配方法中，（）种使用了租约的概念。 A.自动分配 B.动态分配 C.手动分配 D.默认分配 部分习题答案 三、实验题 核心交换机配置清单： vlan batch 10 20 int g0/0/1 p l t p t a v all int vlanif 10 ip address 10.10.10.254 24 int vlanif 20 ip address 20.20.20.254 24 系统模式下开 dhcp enable 接口模式下 int vlanif 10 dhcp select interface 接入交换机配置清单： vlan batch 10 20 int e0/0/3 p l t p t a v all int e0/0/1 p l a p d v 10 int e0/0/2 p l a p d v 20 计算机网络发展的四个阶段 一级标题 二级标题 三级标题 1.面向单机的网络互连模式 (一) 面向单机的网络互连模式 字体 中文 思源黑体 CN Normal 英文 Times New Roman 标题 迷你简菱心 双击安装 颜色 辅色 DHCP服务器 正式员工小张 正式员工小李 实习员工 主管 平台服务器 正式员工自动分配IP地址 实习员工动态分配IP地址 经理和平台服务器手动分配IP地址，且地址固定不变 客户端请求IP 服务器回复请求 客户端选择IP 服务器确认租约 客户端 DHCP服务器 DHCP服务器 DHCP中继 DHCP客户端 DHCP DISCOVER（广播） DHCP OFFER（广播） DHCP REQUEST（广播） DHCP ACK（广播） DHCP DISCOVER（单播） DHCP OFFER（单播） DHCP REQUEST（单播） DHCP ACK（单播） $$