徐 济 成

(安徽中澳科技职业学院信息工程与艺术设计系， 合肥 230041)

在单一的局域网中，为了简化数量众多的终端网络地址静态配置，通常采用在网络内部署DHCP Sever的方式，为客户终端动态分配TCP/IP参数[1]。然而，在实际的网络场景中，为了隔离广播域，降低产生广播风暴的风险，通常都划分有多个虚拟局域网(VLAN)[2]，如果仍采用每个局域网部署DHCP服务的方式为客户终端下发地址，则将导致资源浪费、增加网络管理难度。因此，在有多个虚拟局域网的情况下，如何简捷有效地实现终端地址的自动获取，就成了迫切需要解决的问题。

1 DHCP的基本工作原理

DHCP是用于向客户终端动态分配TCP/IP信息的一种网络协议，客户终端可以通过租约的形式从DHCP Sever中自动获取到诸如IP地址、子网掩码、网关以及DNS地址等配置参数[3]。

DHCP是一个广播类协议[4]，其工作过程(如图1所示)包括以下4个阶段[5]。

(1) 客户终端发送一个DHCP Discover广播报文(src:0.0.0.0，dst:255.255.255.255)，请求IP地址。

(2) DHCP Sever通过发送一个携带IP地址等

信息的DHCP Offer广播报文予以响应。

(3) 客户终端接收DHCP Offer报文，然后发送一个DHCP Request报文，向网络内所有DHCP Sever广播。

(4) DHCP Sever发送一个DHCP Ack广播报文向客户终端确认租约，客户终端收到后将IP地址与网卡进行绑定。

图1 DHCP工作原理

2 拓扑设计与技术实现

2.1 网络拓扑结构

根据园区网分层设计模型[6]，一般将内部网络划分为接入层、汇聚层和核心层。客户终端通过接入交换、三层交换连接至上行网络，并且按照网络需求被划分在不同的VLAN中，形成一个多VLAN的网络情境。

由于三层交换的路由特性会隔离DHCP的广播报文，分属不同VLAN的各个终端就无法从DHCP服务器的地址池中自动获取到IP地址，因此有必要设置一个DHCP中继代理[7]。图2给出了多VLNA情境中终端地址自动获取的网络拓扑结构。

图2 终端地址自动获取的网络拓扑

2.2 地址自动获取的实现机制

在图2的网络情境中，客户端和DHCP Sever之间无法按照原来的4个阶段进行工作，需要借助三层交换作为中继，才能实现客户终端地址的自动获取。具体实现机制[8]如下：

(1) 客户终端广播DHCP Discover数据包；

(2) 三层交换转发DHCP Discover数据包至DHCP Sever；

(3) DHCP Sever发送DHCP Offer数据包至三层交换；

(4) 三层交换将地址租约转发给客户终端；

(5) 客户终端发送DHCP Request至三层交换，然后由其转发给DHCP Server；

(6) 三层交换转发DHCP Ack至客户终端。

根据以上实现机制，基于图2的网络拓扑结构，给出了普适性配置方法(见表1)。

3 仿真实验与结果

3.1 仿真实验设计

采用Packet Tracer[9]仿真工具，搭建了如图3所示的仿真环境。

为便于操作，实验中将图2的网络结构进行了拓扑精简。实验设备的相关参数如表2所示。

表1 终端地址自动获取配置方法

图3 仿真实验网络拓扑

设备种类设备型号数量∕台二层交换机Cisco 2960-24TT1三层交换机Cisco 3560-24PS1DHCP服务器Cisco Sever-PT1客户终端Cisco PC-PT3

3.2 仿真实验结果

实验采用了基于表1的配置方法。仿真结果如图4所示，客户终端可以通过DHCP自动获取地址。通过在仿真平台使用ping进行ICMP的回显请求，各终端回显应答正常，全网连通。

图4 仿真实验结果

仿真实验的各项结果表明，在有多个虚拟局域网的情境中，基于本次研究设计的网络拓扑结构，利用DHCP中继技术，可以简单有效地实现各个终端的地址自动获取。