毕业设计(论文)-基于Linux系统的DHCP在校园网环境中的应用.doc
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1、 曲靖师范学院计算机科学与工程学院毕业设计开发文档题目:基于Linux系统的DHCP在校园网坏境中的应用姓 名: 学号:2011142116 年 级: 2011级 专 业: 信息息管理与信息系统 指导教师: 职称: 讲师 日 期: 曲靖师范学院 本论文(设计)经答辩小组全体成员审查,确认符合曲靖师范学院本科(学士学位)毕业论文(设计)质量要求。 答辩小组签名组长姓 名工 作 单 位职 称成员 答辩日期:原创性声明本人声明:所呈交的论文(设计)是本人在指导教师指导下进行的研究工作成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文(设计)中不包含其他人已发表或撰写过的研究成果。参与同一工作的其他同志对
2、本研究所作的任何贡献已在论文(设计)中作了明确的说明并表示了谢意。签名: 日期: 。论文设计(设计)使用授权说明本论文(设计)作者完全了解曲靖师范学院有关保留、使用毕业(学位)论文(设计)的规定,即学校有权保留论文(设计)及送交论文(设计)复印件,允许论文(设计)被查阅和借阅;学校可以公布论文(设计)的全部或部分内容。签名: 指导教师签名: 日期: 。基于Linux系统的DHCP在校园网坏境中的应用摘 要DHCP技术是一个基于C/S模式能有效管理IP地址分配的实用技术。在实校园应用中,我们经常会遇到IP地址少于计算机数量的情况,由于便携机和无线网络的发展,固定的IP地址已无法达到用户的需求,而
3、且,人工配置IP地址时很容易配置出错,导致主机不能正常通信。因此,便引用DHCP技术,解决这一系列的问题。本文基于Linux系统探究DHCP技术在校园网环境中的应用。通常,在小型网络中使用静态配置IP地址便能满足需求,而在校园网这样的大型网络中涉及到IP地址的规划与分配,静态分配IP地址已不能达到需求.DHCP技术正是由客户端向服务器提出配置申请,服务器返回IP地址以及相应配置信息来完成IP地址的分配功能。本文探讨了基于Linux系统使用DHCP技术实现IP地址的合理分配,并引用DHCP中继代理来解决校园网跨子网传输的问题。关键词:DHCP技术 IP地址 Linux DHCP中继 The ap
4、plication of DHCP in the campus network environment which is based on Linux systemAbstract:DHCP technology is a practical technology to manage IP address allocation which is based on C/S mode.In the real application in the campus, we often meet IP address is less than the number of computer case, du
5、e to the development of the portable computers and wireless network, the IP address of the fixed already can not meet the needs of users, and manual configuration when the IP address configuration error easily, cause the host cant normal communication. As a result, have cited the DHCP technology, so
6、lve the series of problems.The article is based on Linux system to explore the DHCP technology in the application of the campus network environment. Usually, use static configuration in small network IP address can meet the requirements, and involved in such a large network of campus network IP addr
7、ess planning and distribution, distribution of the static IP address can not reach the requirements. The DHCP technology is put forward by the client to the server configuration application, the server returns the IP address and the corresponding configuration information to complete the distributio
8、n function of the IP address. This paper discusses the Linux-based system use DHCP technology to realize the reasonable distribution of the IP address, and citd the DHCP relay agent to solve the problem of campus network transmission across subnet.Keywords: DHCP Technology The IP Address Linux DHCP
9、Relay目录第1章 概述和背景11.1 目前校园网环境对DHCP服务的需求11.2 DHCP的发展情况2第2章DHCP概述32.1 DHCP的概念32.2.1 DHCP术语说明42.2.2 DHCP报文类型52.3 DHCP的工作原理62.3.1 初始化租约过程62.3.2 重新开机82.3.3 更新租约及重新申请IP92.4 DHCP中继的工作原理9第3章 Linux系统下DHCP的分析与设计123.1 Linux系统发展史以及性能特点123.2 DHCP的设计目标以及Linux系统中DHCP中参数133.2.1 DHCP的设计目标133.2.2 DHCP配置文件中的主要参数143.3案例
10、分析163.4 利用DHCP中继实现IP地址分配173.4.1 Linux系统下搭建DHCP服务器173.4.2 Linux系统下搭建DHCP中继193.4.3 客户端测试223.5 利用DHCP服务器直接实现IP地址分配233.5.1 linux系统下搭建DHCP服务器233.5.2 客户端测试25第4章 关于DHCP安全性介绍27第5章 总结30致谢31参考文献32基于Linux系统的DHCP在校园网环境中的应用 晚雪琴 第1章 概述和背景1.1 目前校园网环境对DHCP服务的需求 随着互联网的普及,网络在人们的学习、工作和生活中扮演着越来越重要的角色,在企业网、校园网和城区网的应用越来越
11、广泛。对于在配置IP地址,最初使用的人工手动配置IP地址等相关配置(静态IP配置地址)。这样方法只适用于电脑数量较少的小型网络。可是,对在大、中型网络中,如果仍然采用静态IP地址配置的方法,往往会产生很多难以避免的问题。校园网的日渐扩大(用户日渐增多),对IP的管理如果同早期一样会产生以下问题:(1)用户胡乱设置IP,导致IP地址冲突,无法正常上网;(2)用户过多,网络管理人员手工设置IP地址,工作量太大;(3)用户过多,IP地址不够用。因此,在校园网的IP地址的分配中,可以采用动态主机配置的协议,也就是DHCP协议来解决上述问题。采用DHCP技术动态地为主机分配参数,不仅有效解决IP地址资源
12、不足,也解决用户的移动性等问题,并很大程度减轻网络管理员的工作量,减少手工网络配置的错误,有利于快速地搭建一个大中型网络或修改其网络配置。在实际的校园网应用中,往往存在很多个子网。DHCP客户端是通过广播的形式向DHCP服务器发送消息用以申请IP地址,而DHCP DISCOVER 以广播方式进行的,只能在同一网段之内进行,因为路由器是不可能将二层广播包转发出去的。客户机在向DHCPF服务器申请IP的过程中却是无法跨越子网发送广播消息(由于 DHCP 客户端还没有设置IP地址,所以也无从知晓其路由器地址,而且网络中路由器也不会将DHCP客户端申请IP地址的广播封包传递出去,因此在这种情况下DHC
13、P DISCOVER这个报文是没办法抵达 DHCP 服务器端),若在每个物理网络都部署一个DHCP服务器,无疑会增加设备成本,管理也较分散。引入DHCP中继代理,便可以有效的解决DHCP客户端与DHCP服务器端的“沟通问题”。Linux操作系统利用免费、高效率、稳定性、跨平台、功能强大、对硬件配置需求低等特点及优势,迅猛地占领一些操作系统市场。作为Linux主要的发行版本的Red hatLinux操作系统附带的DHCP服务也深受广大用户的欢迎。1.2 DHCP的发展情况DHCP协议的前身是 BOOTP(Bootstrap Protocol,引导程序协议)。为了让工作站获取来自中心服务器的IP地
14、址,可以在无盘工作站的局域网中采用BOOTP协议使网络主机使用 BOOT ROM,而非磁盘起动并连接上网络,则可以自动地为那些主机设定 TCP/IP 环境。但 BOOTP 有一个缺点:在设定BOOTP之前必须事先获得客户端的硬件地址,相对DHCP而言,BOOTP与客户端 IP 的对应是静态的。也就是,在对IP地址的分配中,BOOTP缺少了动态性 ,同时依据BOOTP 的IP地址分配持一对一原则,所以易造成IP地址的浪费的情况。 DHCP协议,是对 BOOTP协议的增强,它的主要两部分是:DHCP服务器端和DHCP客户端。由 DHCP 服务器集中管理所有的 IP 地址相关设定数据,又负责处理DH
15、CP客户端对IP地址的申请;DHCP客户端则是使用从DHCP服务器分配下来的IP环境数据。相对BOOTP而言,DHCP协议引用了“租约”的概念,有效且动态的完成服务器对客户端的 TCP/IP 设定,为兼容性考虑,DHCP同时也照顾了 BOOTP客户端的需求1.任一波.计算机网络基础与应用M.北京:电子工业出版社,2008:104.。 第2章DHCP概述2.1 DHCP的概念DHCP是Dynamic Host Configuration Protocol的简写,中文称动态主机配置协议,是能够帮助用户简化IP地址分配以及管理的一个TCP/IP标准协议,通常情况下被应用在大型的局域网中主要的作用是:
16、集中管理、分配IP地址,使网络环境中的主机能够动态的获取IP地址、gateway地址以及DNS地址等信息,无需自己设置,一定意义上能提升IP地址的使用率。DHCP协议采用的是客户端/服务器模型,主机地址的动态分配任务由网络主机驱动。当DHCP服务器接收到来自网络主机申请地址的信息时,才能向网络主机发送相关的地址配置等信息,以来实现网络主机地址信息的动态配置。DHCP具有如下功能:(1)保证任何IP地址在同一时刻只能由一台DHCP客户机所使用。(2)DHCP应当可以给用户分配永久固定的IP地址。(3)DHCP应当可以用其他方法获得IP地址的主机共存。例如:手工配置IP地址的主机。(4)DHCP服
17、务器应当向现有的DHCP客户端提供服务。DHCP具有三种机制分配IP地址: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,只要DHCP客户端第一次成功从DHCP服务器端租用到IP地址后,就可永久性地使用该地址。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,客户端就得释放(release)这个 IP 地址,以供其它工作站使用。手工分配方式(Manual Allocation),网络管理员为DHCP客户端的指定一个固定的IP地址。网络管理员为某些少
18、数特定的Host绑定固定IP地址,地址不会过期。 在DHCP的三种地址分配方式中,动态分配可以实现客户端对IP地址的重复使用。DHCP客户端:在支持DHCP功能的网络设备上将指定的端口作为DHCP客户端,通过DHCP协议从DHCP服务器动态获取IP地址等信息,来实现设备的集中管理。一般应用于网络设备的网络管理接口上。DHCP服务器的作用是:由服务器控制一段IP地址范围,客户端登录服务器的同时就可以自动获得服务器分配的IP地址和子网掩码等相关配置信息。在DHCP网络中,DHCP服务器的放置位置通常有以下三种方式:(1)分布式,每个物理网络至少有一台DHCP服务器。(2)集中式,多个物理网络共用一
19、台DHCP服务器。(3)混合式,多个物理网络共用几台DHCP服务器。这三种放置位置如下特点:分布式:每个物理网络至少配置一台DHCP服务器,仅管理该网络的IP分配,响应速度快,功能专一。当物理网络主机数量很少时,将造成硬件资源的极大浪费。集中式,解析:DHCP服务器放置在网络的中央位置,多个物理网络共用一台DHCP 服务器,节省硬件资源,但需要DHCP中继代理的转发功能,当距离相隔较远的低速网络时,响应速度比较慢。混合式:不仅可以减少分布式硬件资源的浪费,又可以解决集中式低速网络流量的问题。但进行该方法的同时需要DHCP中继。DHCP Relay(DHCPR)叫DHCP中继,也叫做DHCP中继
20、代理。DHCP中继代理,也就是在DHCP服务器和客户端之间“沟通”所转发DHCP数据包的“桥梁”。当DHCP客户端与服务器不在同一个物理子网上时,就必须由DHCP中继代理来转发DHCP客户端的请求和DHCP服务器端的应答消息。而使用DHCP中继代理的数据转发,与通常路由转发存在差异的,平常的路由转发相对DHCP中继代理来说是“透明”传输的,设备通常不会修改IP包内容。在DHCP中继代理的转发过程里,在DHCP中继代理接收到DHCP消息之后,就会重新生成一个DHCP消息,然后才转发出去2.贺平.网络管理与维护M.北京:高等教育出版社,2010.08:122.。2.2.1 DHCP术语说明在DHC
21、P应用中的,涉及到的术语有:作用域,超级作用域,排除范围,地址池,租约等。 作用域是指在一个网络中的DHCP服务器所有可以分配的IP地址的连续范围。实际操作中作用域主要用来定义网络中单一的物理子网的IP地址范围。作用域是服务器用来管理分配给网络客户端的IP地址等的手段3.郭绍清.局域网构建技术M.北京:高等教育出版社,2006.02:177. 。 超级作用域是用以实现同一个子网中包含着的多个IP子网,事实上,这就是一组作用域的集合。在超级作用域中,只能存在一个成员作用域或者一个子作用域的列表。但是超级作用域并不是应用于设置具体的范围。子作用域的所需设置的各种属性必须需要单独设置4.聂克成,龙军
22、.计算机网络技术实训教程M.海南:海口经济职业技术院,2007.06:36.。在DHCP的设置过程中的排除范围是不用于分配的IP的地址序列。排除范围的存在意味着在这个序列中的IP地址不会被DHCP服务器分配给客户机。 地址池是指用户在定义DHCP范围及排除范围的情况下所剩余的全部地址,一般情况下地址池中的IP地址都可以动态的分配给网络中的DHCP客户机使用。租约是DHCP客户端能使用从DHCP服务器所获取来的IP地址的时间时间长度。在租约到期之前客户机需要继续使用该IP地址时,就必须得更新IP地址的租约,当租约到期或该租约被服务器端删除时,租约停止。2.2.2 DHCP报文类型 从客户端请求获
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