基于eNSP的DHCP网络实验的设计与实施
2021-04-22周娟
周娟
摘要： 随着网络技术的快速发展，网络规模越来越大，采用固定IP 地址的分配方式给网络管理工作带来的问题日益凸显。通过eNSP仿真实验平台设计了两个不同的实验，分析了在同一网段中的DHCP的配置方法和不同网段DHCP中继代理的配置方法，仿真实验证明采用DHCP协议对网络设备实现动态IP地址的管理和分配，可以有效地提高網络管理员的工作效率，且灵活性好。
关键词：IP地址;DHCP;中继;eNSP仿真平台
中图分类号： TP393 文献标识码：A
文章编号：1009-3044（2021）08-0034-03
Abstract： With the rapid development of network technology， the scale of network is becoming larger and larger. The problem of fixed IP address allocation to network management is becoming more and more prominent.Through eNSP simulation experiment platform design for two different experiments， the configuration method of DHCP in the same network segment and DHCP relay agent in different network segments are analyzed.The simulation results show that DHCP protocol is used to manage and assign dynamic IP addresses to network devices， can effectively improve the network administrator's work efficiency， and good flexibility.
Key words： IP address; DHCP; relay; eNSP simulation platform
计算机网络的概念是指把分布于不同地理位置上的计算机或通信终端利用网络设备，传输媒质按照一定的网络拓扑结构连接到一起，并且遵守统一的协议标准，以实现信息资源共享为目的[1]。
一般是给网络中的设备分配不同的IP地址来区分网络中不同的设备。那么IP地址的获取有两种途径，一种是由网络管理员静态配置，另一种是通过动态主机配置协议DHCP（Dynamic Host Configuration Protocol）动态获取[2]。
随着网络技术的不断发展，网络规模日益扩大，终端设备位置变化和终端数量越来越多，如果IP地址采用静态配置，将会给网络管理者带来繁重的工作;并且手误、精力不足等问题都会使得IP地址及子网掩码配置错误;同一IP地址被分配给多个用户，产生地址冲突等问题使得终端设备不能正常连入Internet，后期维护很复杂[3]。
动态主机配置协议DHCP是基于客户端/服务器端（C/S）的工作模式，是一个IP地址分配管理的TCP/IP标准协议[4]。它能够动态地给网络中的设备分配IP地址。
它有两大优点：一方面可以解决IP地址不够用的问题，有效地节约了IP地址资源。另一方面可以避免上述静态配置IP地址所带来的问题，可以减少网络管理员的维护工作量，用户体验较好，提高了工作效率。
1 DHCP技术的基本原理
动态主机配置协议DHCP是采用客户端/服务器端（C/S）方式工作，DHCP 客户端向DHCP服务器发出IP地址请求信息，DHCP服务器根据策略反馈相应的配置信息[5]。其工作过程如下。
（1）发现阶段：DHCP客户端以广播的形式向网络中发送DHCP_Discover报文。
（2）提供阶段：DHCP服务器收到客户端发送的DHCP_Discover报文以后，从IP地址池中找到一个未分配的IP地址分配给客户端，并且向客户端回应DHCP_Offer报文[6]。
（3）选择阶段：如果客户端同时接收到多个服务器发送的IP地址及DHCP_Offer报文。客户端只选择接受最先收到的IP地址及DHCP_Offer报文，然后以广播方式给服务器发送DHCP_Request报文[7]。
（4）确认阶段：当服务器收到客户端的DHCP_Request报文后，会向客户端发送IP地址信息和DHCP_ACK确认报文[8]。通知客户端可以使用它所提供的IP地址。
2 同一网段的DHCP配置
2.1 实验内容
实验模拟一个真实的局域网络场景，公司的市场部和研发部员工的PC机分别通过两台接入层交换机（S3700型号）连接到路由器R1（AR2220型号）上，将路由器R1模拟为公司网络的DHCP服务器，市场部和研发部的PC机通过DHCP动态分配地址。
仿真实验包括：1台路由器（AR2220型号）、2台二层交换机（S3700型号），PC机2台。
2.2 网络拓扑结构设计
图1是基于接口地址池的DHCP配置仿真实验拓扑图，其中两个部门的员工PC机通过接入层交换机S1和S2连接到路由器R1上，通过配置DHCP协议，使两个部门的员工PC机均能动态获取IP地址。
2.3 网络各节点IP地址列表
网络IP地址编址如表1所示。
2.4 基于接口地址池的DHCP配置
（1）基本配置
//根据表1，给路由器R1各接口配置IP地址
[R1] interface GigabitEthernet0/0/0
[R1-g0/0/0] ip address 192.168.1.254 24
[R1-g0/0/0] interface GigabitEthernet0/0/1
[R1-g0/0/1] ip address 192.168.2.254 24
（2）DHCP服務器配置
//在R1上开启DHCP服务功能
[R1]dhcp enable
//在R1的各接口上开启DHCP服务功能，指定从接口地址池分配IP地址
[R1] interface GigabitEthernet0/0/0
[R1-g0/0/0] dhcp select interface
[R1-g0/0/0] interface GigabitEthernet0/0/1
[R1-g0/0/1] dhcp select interface
（3）DHCP 客户端配置
//打开PC1的“基础配置”选项卡，在“IPv4配置”栏中选择“DHCP”，然后单击“应用”按键，如图2所示。
//PC2的配置和PC1的配置类似。
2.5 仿真测试结果
打开PC1的“命令行”选项卡，在其中输入“ipconfig”查看接口的IP地址，如图3所示。
以同样的方法可以查看PC2的IP地址，如图4所示。
3 不同网段DHCP配置
3.1 实验内容
实验模拟一个真实的企业网络场景，公司分部的组网由交换机S1和网关路由器R1构成，员工PC1和PC2连接在S1上。现在公司要求分部的所有员工PC机的IP地址通过总部的DHCP服务器自动分配，将路由器R2模拟为公司总部的DHCP服务器。由于公司分部PC机与总部的DHCP服务器不在同一网段，所以需要在R1上配置DHCP中继，使得分部所有的员工PC机都能跨网段从总部的DHCP服务器上获取到IP地址。
仿真实验包括：2台路由器（AR2220型号）、1台二层交换机（S3700型号），PC机2台。
3.2 网络拓扑结构设计
图5是基于DHCP中继配置仿真实验拓扑图，其中分部的员工PC机通过接入层交换机S1连接到分部出口路由器R1上，通过在总部DHCP服务器R2上配置DHCP协议，使分部的员工PC机均能动态获取IP地址。
3.3 网络各节点IP地址列表
网络IP地址编址如表2所示。
3.4 基于DHCP中继的配置
（1）基本配置
//根据表2，给R1、R2各接口配置IP地址
[R1] interface GigabitEthernet0/0/0
[R1-g0/0/0] ip address 192.168.1.254 24
[R1-g0/0/0] interface GigabitEthernet0/0/1
[R1-g0/0/1] ip address 10.1.1.1 24
[R2] interface GigabitEthernet0/0/0
[R2-g0/0/0] ip address 10.1.1.2 24
（2）路由配置
//在R1上配置缺省路由，下一跳指向R2
[R1]ip route-static 0.0.0.0 0 10.1.1.2
//在R2上配置到达PC机网段的明细路由，下一跳指向R1
[R2]ip route-static 192.168.1.0 24 10.1.1.1
（3）DHCP服务器配置
//在R2上开启DHCP服务功能
[R2]dhcp enable
//在R2上创建地址池1，可分配IP地址范围为192.168.1.0/24，出口网关为192.168.1. 254。
[R2] ip pool 1
[R2-ip-pool-1]network 192.168.1.0 mask 24
[R2-ip-pool-1]gateway-list 192.168.1.254
[R2] interface GigabitEthernet0/0/0
[R2-g0/0/0] dhcp select global
（4）DHCP中继配置
//在R1上开启DHCP服务功能
[R1]dhcp enable
//在R1的G0/0/0接口开启DHCP中继功能，并指定DHCP服务器的IP地址为10.1.1.2。
[R1] interface GigabitEthernet0/0/0
[R1-g0/0/0] dhcp select relay
[R1-g0/0/0] dhcp relay server-ip 10.1.1.2
（5）DHCP 客户端配置
//打开PC1的“基础配置”选项卡，在“IPv4配置”栏中选择“DHCP”，然后单击“应用”按键，如图6所示。
//PC2的配置和PC1的配置类似。
3.5 仿真测试结果
打开PC1的“命令行”选项卡，在其中输入“ipconfig”查看接口的IP地址，如图7所示。
以同样的方法可以查看PC2的IP地址，如图8所示。
4 结语
通过eNSP仿真实验平台，模拟真实的公司网络场景，设计了基于接口地址池的DHCP配置和基于DHCP中继的配置，并给出具体的实验过程及详细的配置流程，使学生能够很好地掌握数据通信网络组建与维护的基本知识与技能。通过具体的仿真实验让学生深入理解DHCP动态分配IP地址的原理。既培养了学生的兴趣，又较好地完成了教学内容。
参考文献：
[1] 谭程宏，卢雪松.DHCP在多层交换机交换网络中的设计与应用[J].电脑知识与技术，2018，14（30）：50-51.
[2] 杨礼.基于eNSP的DHCP原理设计与分析[J].新疆师范大学学报（自然科学版），2019，38（1）：85-90.
[3] 晁培.浅析DHCP技术在学校网络中的应用[J].电子测试，2018（23）：72-73，71.
[4] 华为技术有限公司.HCNA网络技术学习指南[M].北京：人民邮电出版社，2015.
[5] 欧坤，陈玲，苏小松.园区网中DHCP应用的安全研究与仿真[J].惠州学院学报，2018，38（6）：70-76.
[6] 边胜勤.DHCP实验的设计与实现[J].电子测试，2020（1）：27-28.
[7] 李旺，陈荣，黄贻望.DHCP技术在企业网络中的应用研究[J].铜仁学院学报，2017，19（9）：11-14.
[8] 张萌雨，胡曦明，马苗.DHCP及其发展研究[J].网络安全技术与应用，2017（7）：33-35.
【通联编辑：唐一东】
