基于LINUX下的DHCP服务器控制性能优化研究.doc

基于LINUX下的DHCP效劳器控制性能优化研究广东播送电视大学 广东理工 广东广州 510091 周奇摘 要：研究了DHCP效劳器控制性能优化策略问题。DHCP效劳器使用单一的作用域，大部份时间能够满足网络的需求，对于大型网络，需要对IP地址进行扩容，本文提出使用超级作用域实现网络扩容，且可以保持现有网络结构，简化网络拓扑结构。当网络中存在多个子网的时候，但由于客户计算机只能通过播送发送DHCP请求，而这些请求一般不能跨越路由器，DHCP客户机能够通过DHCP中继代理计算机来转发DHCP的请求。DHCP中继代现计算机能听取DHCP播送，本文提出使用中继代理程序dhcrelay，通过简单的配置就可以完成DHCP的中继设置，完成DHCP性能优化处理。关键词：DHCP效劳器；超级作用域；中继代理Based on the DHCP server to optimize control performance under LINUX (Guangdong Sports Radio & TV University Guangdong Polytechnic Institute Guangzhou 510091, China Zhou Qi)Abstract：DHCP server uses a single scope, most of the time to meet the needs of the network, for large networks, the need for expansion of the IP address, this paper proposes the use of superscopes network expansion, and can maintain the existing network structure, simplify network topology structure. When there are multiple subnets network time, but only because the client computer sends a DHCP request via broadcast, and generally these requests can not cross routers, DHCP client can be forwarded by the DHCP relay agent DHCP computer requests. DHCP relay agent computers can now listen to DHCP broadcast, we propose to use a relay agent dhcrelay, through simple configuration DHCP relay settings can be completed, the completion of DHCP performance optimization.Key words：DHCP server; superscopes; Relay Agent1 DHCP规划企业中的网络环境不尽相同，如果IP规划不合理，可能会降低整个网络通信效率，甚至导致网络断网，可以说IP地址信息是网络连通的根本之一，而管理员掌握着整个网络的命脉，所以在规划网络IP地址时，需要根据网络拓朴和规模，选择适合的DHCP方案。1.1小型网络DHCP效劳器如果公司规模较小，只需要几台计算机联网，完全可以不采用DHCP，直接使用手动配置IP的方法。网络规模在几十台计算机，并且网络拓朴简单，采用DHCP效劳器是不错的选择，如图1所示。可以直接修改dhcpd.conf文件就能够实现小型DHCP效劳器的组建，但要注意以下几点：1DHCP效劳器硬件设备选择：因为DHCP效劳器需要长时间运行，所以需要选择稳定的计算机担当DHCP效劳器的角色。2计算机IP获取方式规划：确定哪些计算机需要采用动态IP，哪些计算机效劳器采用表态IP。1.2大型网络DHCP效劳器如果网络存在较多的计算机，为了管理和维护方便，建议管理员选择DHCP，采用动态分配IP的方式。对这样的DHCP效劳器，更要考虑堵多因素。1DHCP效劳器位置：客户机在第一次获取IP地址，是采用播送形式，这样会造成网络带宽浪费，并且如果一段时间内，没有接受到DHCP效劳器的回应，客户时机继续发送消息，进一步增大了网络负担。所以在组建DHCP效劳器的时候，尽量使效劳器连接网络核心设备，或者是直接连接到企业网络中的核心交换机，如图2所示，DHCP直接与网络中心的核心交换机相连。 图1 小型网络拓扑 图.2 大型网络拓扑2DHCP效劳器的作用域设置：企业中的部门职能不同，相应的需求也不相同，设置作用时，并进行租约、网关及IP范围的划分。如企业中的销售人员，一般使用笔记本等移动设备，因业务需要常出差，那么销售部门这部份计算机不断的脱离或接入企业网，如果IP租约设置太长，移动设备申请并且暂使用的IP地址无法得到释放，会导致网络中IP资源短缺。1.3跨路由网络DHCP效劳器播送数据包无法穿越路由器，默认情况下，一个子网内的客户机无法向其他子网的DHCP效劳器发送请求，所以需要为每个子网设置一台DHCP效劳器，这样就增加了硬件本钱。为了防止这种情况，其实可以在网络中只需建立一台DHCP效劳器，管理员通过在连接多个子网的路由器上设置DHCP中继代理，就可以使路由器能够转发DHCP消息，所有计算机能够通过该DHCP效劳器获取TCP/IP信息，如图3所示。 图3 跨路由网络拓扑 图4 多作用域配置存在路由的网络需要考前须知以下两点：1存在DHCP效劳器：假设一个物理网络被划分为多个逻辑子网，在所有的子网中，必须存在至少一台DHCP效劳器，能够为其他计算机提供TCP/IP信息分配效劳。2路由器中继代理设置：路由器并不转发播送数据包，为了能够发送DHCP DISCOVER消息，必须要在路由器上配置DHCP中继代现。2DHCP多作用域设置DHCP效劳器使用单一的作用域，大部份时间能够满足网络的需求，但有些特殊情况下，按需求要设置多个作用域。网络中如果计算机和其他设备数量的增加，IP地址需要进行扩容，才能够满足需求。小型网络可以对所有设备重新分配IP地址，其网络的内部客户与效劳器数据较少，实现相对简单。但如果是一个大型网络，重新配置整个网络的IP地址是很不明智的，如果操作不当，可能会造成通信暂时中断以及其他网络故障。随着网络规模扩大，如何增加可用IP地址，才能够保证网络稳定性，那就可以设置通过多个作用域。即DHCP效劳器发布多个作用域，实现IP地址增容的目的。举个例子，单位IP规划为192.168.1.0/24网段，可以容纳254台设备，使用DHCP效劳器建立一个192.168.1.0网络段的作用域，动态管理IP，但网络规模扩大到500台电脑时，显然一个C类网的地址范围是无法满足的。这时可以再为DHCP效劳器添加一个新作用域，管理分配192.168.0.0网络的IP地址，为网络增加254个新的IP地址，这样即可以保持原有网络IP地址的规划，又可以扩容现有的IP地址。对于多作用域的配置，必须保证DHCP效劳器能够侦听所有子网客户机的请求信息。有两种方法可以实现，一是采用双网卡，二是，利用DHCP超级作用域功能。第一种方法增加了网络拓朴的复杂性，并加大了维护的难度；第二种方法可以保持现有网络的结构，又可以实现网络扩容。超级作用域是DHCP效劳器的一种管理功能。使用超级作用域，可以将多个作用域组合为单个管理实体，进行统一的管理操作。使用超级作用域，DHCP效劳器能够具备以下功能：1DHCP效劳器可以为单个物理网络上的客户端提供多个作用域租约。2支持DHCP和BOOTP中继代理，能够为远程DHCP客户端分配TCP/IP信息。可以根据网络部署需求，选择使用超级作用域。3现有网络IP地址有限，而且需要向网络添加更多的计算机；最初的作用域无法满足要求，需要使用新的IP地址范围扩展地址空间。4客户端需要从原有作用域迁移到新作用域；当前网络对IP地址进行重新规划，使客户端变更使用的地址，使用新作用域声明的IP地址；5DHCP超级作用域在dhcpd.conf文件中有固定的格式如下：Shared-network 超级作用域名称 #作用域名称，标示超级作用域参数#该参数对所有子作用域有效，可以不配置Subnet 子网编号 netmask 掩码 参数参数3 DHCP 中继代理当网络中存在多个子网的时候，通过搭建一台或者几台DHCP 效劳器，就能够承当整个网络的IP地址分配工作，完全没有必要为每个子网建立一台DHCP效劳器。但由于客户计算机只能通过播送发送DHCP请求，而这些请求一般不能跨越路由器。这时可能采用特殊的设置，实现客户机获得其它子网的TCP/IP信息。DHCP客户机能够通过DHCP中继代理计算机来转发DHCP的请求。DHCP中继代现计算机能听取DHCP播送，由于它了解DHCP效劳器IP地址，因此通过正常的IP数据包将原播送包转发到效劳器中，然后再将效劳器的回应信息回复客户机。这样DHCP客户就以为子网中也存在一个DHCP效劳器。在ISC DHCP软件中，提供的中继代理程序为dhcrelay，通过简单的配置就可以完成DHCP的中继设置。启动dhcrelay的方式为将DHCP请求中继到的指定的DHCP效劳器，格式如下所示。Dhcrelay DHCP 效劳器地址 #开启所有网络接口的DHCP中继功能转发#到指定DHCP效劳器或Dhcrelay i 网卡 DHCP效劳器地址 #开启指定网络接口的DHCP中继功能4 性能分析和评价本节通多作用域的二种方法：多网卡和超级作用域进行配置和验证，超级作用域的操作性和性能优化性都远高于多网卡；同时验证分析了中继代理，解决了多个子网，简化了DHCP效劳的数量，大大提高了效劳质量和优化了网络结构。4.1多网卡方式为DHCP效劳器添加多个网卡，连接每个子网，并发布多个作用域的声明。我们采用双网卡实现两个作用域外，如图4所示。1网卡配置IP地址使用ifconfig命令为每块网卡配置独立的IP地址，IP地址配置的网段要与DHCP效劳器发布的作用域一一对应，如下所示：2配置dhcpd.conf文件搭建DHCP效劳器网络环境后，现需要vi简单编辑dhcpd.conf文件，便可以完成多作用域的设置，如下所示：rootzhou # vi /etc/dhcpd.conf3 测试重启动DHCP效劳器后，查看系统日志，检测配置成功与否，使用tail命令动态显示日志信息，如下所示：注意：划分子网时，如果选择直接配置多个作用域实现动态IP分配的任务，那么必须要为DHCP效劳器添加多块网卡，并配置多个IP地址，否那么DHCP效劳器只能分配与其现有网卡地址对应网段的作用域信息。使用多网卡的方式，虽然可以到达扩展可用IP地址范围的目的，但会增加网络拓扑的复杂性，并加大维护难度。作者建议采用下面的超级作用域来实现。4.2超级作用域方式建DHCP效劳器，网络规划采用单作用域的结构，采用的192.168.1.0/24网段的IP地址，已不能再满足需求，在原来的200台电脑的根底上又增加了200台计算机，这时需要添加可用IP地址。可以使用超级作用域完成IP地址的目的。在DHPC效劳器上添加新的作用域，使用192.168.3.0/24网段。扩展网络地址的范围。网络规划如图5所示。 图5 网络拓扑 图6网络拓扑实现如下：1确定效劳器DHCP的IP2配置dhcpd.conf文件rootzhou # vi /etc/dhcpd.conf4使用cat命令查看系统日志rootzhou # cat /var/log/messagesDHCP效劳器启用超级作用域后，将会在其网络接口上根据超级作用域的设置，侦听并发送多个子网的信息。注意：DHCP效劳器启用超级作用域，能够方便地为网络中的客户机提供分配IP地址的效劳。但是超级作用域可能由多个作用域组成，那么分发给客户机的IP地址，也可能并不在同一网段。这时时候，这些客户机如何互相通信，或者访问外网就成为很麻烦的问题，要解决这个问题，只需要为网关配置多个IP地址，并在每个作用域中设置对应的网关IP地址，就可以使客户机通过网关与其他不在同一网段的计算机进行通信。4.3中继代理有2个子网，分别为192.168.1.0/24，以及192.168.3.0/24，现需要使用一台DHCP效劳器，为这两个子网客户机分配IP地址。其学院网络结构如图6所示。1配置DHCP效劳器DHCP效劳器位于LAN2，需要为LAN1和LSN2的客户机分配IP地址，也就是声明两个网段，这进可以建立两个作用域，声明192.168.1.0/24和192.168.3.0/24网段。配置编辑dhcpd.conf，如下所示：rootzhou # vi /etc/dhcpd.conf2配置DHCP中继代理1配置网卡IP地址根据网络拓扑图，设置DHCP效劳器网卡IP地址，如下所示：2启用中继代理中继代理计算机默认并不转发DHCP客户的请求，需要使用dhcrelay指定DHCP效劳器的位置，如下所示：4客户机测试。在LAN1中选择客户机，测试能否获取DHCP效劳器的IP地址，如图7所示。图7 LAN1客户机测试LAN1的客户机上用ipconfig/release释放原有的IP，并用ipconfig/renew获得新的IP，中继代理成功转发客户机请求，LAN1的客户机获得LAN2中DHCP效劳器提供的IP地址。因为192.168.3.254就是我们在LAN2中提供的网段地址。5. 结束语针对DHCP效劳器优化控制策略，本文提出了采用了超级作用域和中继代理优化策略。然后进行了性能分析和测试。分析及结果证明，提高了DHCP的性能，简化了网络拓朴结。仅供学习参考