DHCP在多層交換機交換網絡中的設計與應用

譚程宏 盧雪松

摘要：DHCP是當前主流的主機動態獲取IP地址的協議，多層交換機交換網絡是性價比高的網絡構架。本論文通過利用多層交換機充當DHCP中繼代理技術，對局域網中的終端設備實現動態IP地址的管理和分配，節約人力和物力，實現統一管理，提高工作效率。

關鍵詞：多層交換機交換網絡；DHCP

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A 文章編號：1009-3044（2018）30-0050-02

隨著信息化的發展，網絡的不斷擴大，手動為網絡中的接入設備配置靜態IP地址的工作顯得越來越龐大、煩瑣；由于手誤、精力不足等使得IP地址及子網掩碼輸入錯誤；同一IP地址被分配給多個用戶，產生地址沖突等問題；都使接入端的各種設備不能正常連入Internet。

動態主機配置協議DHCP（Dynamic Host Configuration Protocol）是一個工作在客戶端/服務器端（C/S）的模式下、基于TCP/IP標準的管理及分配IP地址的協議。

DHCP的引入，成功的避免了上述手動配置網絡中接入設備IP地址所帶來的問題，無需網絡管理員的干涉，提高了工作效率。

1 DHCP的工作原理

DHCP分為兩個部分，服務器端和客戶端。局域網中，DHCP服務器集中管理所有設備的IP地址設定資料，處理與響應DHCP客戶端的請求；而DHCP客戶端會選擇并使用從DHCP服務器中分配下來的地址。如圖所示：

⑴需要IP地址的客戶端向服務器以廣播的方式發送DHCPDISCOVER發現報文。其中，DHCPDISCOVER發現報文中目的IP地址為255.255.255.255。

⑵所有收到DHCPDISCOVER報文的服務器都會發出DHCPOFFER提供報文。

⑶客戶端收到DHCPOFFER提供報文后，從這些服務器中選一個，并向此服務器發送DHCPREQUEST請求報文。

⑷被選中的服務器收到DHCPREQUEST請求報文后，發送DHCPACK確認報文，成為已綁定狀態。

⑸當客戶端不需要再續約時，向DHCP服務器發送DHCPRELEASE釋放報文。

但實際的網絡中，假設每個網絡中都設置DHCP服務器時，DHCP服務器的數量就會很多，如果某臺服務器把其他服務器已經租賃出去的IP地址再重新租賃，就會造成網絡地址的沖突。因此，中引入DHCP中繼代理功能，使網絡中的客戶端使用DHCP中繼代理去動態獲取IP地址。如圖，DHCP中繼管理它所在網絡中的DHCP客戶端，由它負責向服務器發送、接受并獲取IP地址信息。

⑴客戶端以廣播的方式發送的DHCPDISCOVER發現報文給DHCP中繼，中繼再以單播的方式向服務器發送此報文，并等待服務器的應答。

⑵DHCP中繼收到服務器的DHCPACK后，再把此報文發給DHCP客戶端。

2 實驗模擬企業網絡運營

模擬的企業網絡中運用DHCP協議，必要要求網絡中的設備支持DHCP協議，只存在一個DHCP服務器，且DHCP服務器不能跨越多層交換機與客戶主機通信。

實驗拓撲如圖，DHCP SERVER充當DHCP服務器角色，IP地址100.100.100.1/24。多層交換機SW1作為DHCP中繼代理。

主機pc0和pc1分別為企業中2、3網段的主機代表，主機pc0、pc1需獲得的網段分別為192.168.2.0/24和192.168.3.0/24。

關鍵代碼配置：

Sw1（config）#vlan 2

Sw1（config）#vlan 3

Sw1（config）#interface f0/2

Sw1（config-if）#no switchport

Sw1（config-if）#ip address 100.100.100.2 255.255.255.0

Sw1（config）#interfacevlan 2

Sw1（config-if）#ip address 192.168.2.254 255.255.255.0

Sw1（config-if）#ip helper-address 100.100.100.1

Sw1（config）#interfacevlan 3

Sw1（config-if）#ip address 192.168.3.254 255.255.255.0

Sw1（config-if）#ip helper-address 100.100.100.1

Sw2（config）#interface f0/1

Sw2（config-if）#switch mode access

Sw2（config-if）#switch access vlan 2

Sw2（config）#interface f0/2

Sw2（config-if）#switch mode access

Sw2（config-if）#switch access vlan 3

Sw2（config）#interface f0/3

Sw2（config-if）#switch mode trunk

DHCP SERVER的配置：

2、3網段中的主機PC0和PC1開啟DHCP功能，能自動獲取IP地址。

3 總結

多層交換機交換網絡中，利用DHCP的中繼技術，對現有的設備部署DHCP服務，能實現統一管理，提高效率。

參考文獻：

[1] David Hucaby.CCNP SWITCH 200-1 15認證考試指南[M].羅洋，譯.2017：280-292.

[2] 謝希仁.計算機網絡[M].7版.北京：電子工業出版社，2017：295-296.

[3] 羅定福.DHCP中繼在路由交換網絡中的設計與應用[J].微型電腦應用，2014，30（2）：48-49.

【通聯編輯：唐一東】