DHCP工作原理課程設(shè)計(jì)

1、Sichuan University of Media and Communications 四川傳媒學(xué)院 論文題 目： DHCP工作原理教學(xué)設(shè)計(jì) 專 業(yè)： 班 級： 學(xué) 號： 姓 名： 指導(dǎo)教師： 摘要DHCP（Dynamic Host Configuration Protocol），即動態(tài)主機(jī)配置協(xié)議。它是TCP/IP協(xié)議簇中的一種，通常被應(yīng)用在大型的局域網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，主要作用是集中的管理、分配IP地址，使網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的主機(jī)動態(tài)的獲得IP地址、DNS服務(wù)器地址等信息，并能夠提升地址的使用率，避免了TCP/IP網(wǎng)絡(luò)中地址的沖突，同時(shí)大大降低了工作負(fù)擔(dān)。把生活中的例子與DHCP原理的工作過程結(jié)合起

2、來，并以傳統(tǒng)的圖形輔助來講解，再以扁平化，風(fēng)趣幽默的動畫視頻作為輔助學(xué)習(xí)，視頻主要用Adobe Flash；Adobe After Effects；Adobe Premiere；Adobe PhotoShop；Adobe Audition等軟件制作而成，最后采用獨(dú)自完成習(xí)題的方式來檢測學(xué)習(xí)理解情況。用傳統(tǒng)的方式來詳細(xì)講解DHCP工作原理，用視頻對重點(diǎn)知識點(diǎn)加深記憶。AbstractDHCP Chinese name is a dynamic host configuration protocol. It is a kind of TCP / IP protocol suite, is usua

3、lly applied in large local area network (LAN), a major role is centralized management, IP address allocation, obtain IP address, DNS server address information to network environment host dynamics, and can promote the rate of use of address, and avoid the conflict of the TCP / IP network address, an

4、d greatly reduce the burden of work.The life examples and DHCP principles together, and the traditional graphics aided to explain, again to flatten, humorous animation video as a supplementary learning, video is mainly used Adobe Flash; produced by Adobe After Effects; Adobe Premiere; Adobe Photosho

5、p; Adobe Audition and software. Finally, the alone to complete the exercises to test learning and understanding of the situation. In the traditional way to explain the principle of DHCP, with video focus on knowledge points to deepen memory.1 引入主題傳統(tǒng)的課程講授，都是使用PPT等課件來作為主要講課工具，用圖形的形式表現(xiàn)DHCP工作原理的幾個(gè)過程。一般都

6、是理論的講解DHCP協(xié)議，把DHCP的工作原理邏輯的劃分為幾個(gè)階段，客戶端請求IP，服務(wù)器回應(yīng)請求，客戶端選擇IP，服務(wù)器確認(rèn)租約，租約更新和地址釋放幾個(gè)階段。分別用相應(yīng)的圖像來直觀的展示出來。我們把傳統(tǒng)的輔助教學(xué)課件和視頻結(jié)合在一起，來加深DHCP的理解，在欣賞的同時(shí)達(dá)到學(xué)習(xí)理解的目的。1.1 結(jié)合生活實(shí)例“DHCP是什么呢？說個(gè)我們生活中的例子。一個(gè)房客在網(wǎng)上看到房主發(fā)的租房信息，便向各個(gè)房主發(fā)送消息，想進(jìn)一步了解這個(gè)房子，各個(gè)房主收到這個(gè)房客的消息后，都回復(fù)愿意與房客當(dāng)面協(xié)商，房客收到回復(fù)后，在多個(gè)房主中選擇自己中意的房子，并與房主簽訂租賃合同。我們把租房的整個(gè)過程假想為DHCP工作原理

7、的整個(gè)過程，把房主作為DHCP服務(wù)器，把房客作為DHCP客戶端。”通過房主與房客的租房過程來引出DHCP的工作原理過程。趁熱打鐵，用銀行辦理業(yè)務(wù)的過程，再次簡述DHCP的工作原理過程?！拔覀儼炎约喝ャy行辦理業(yè)務(wù)作為DHCP工作原理的過程。而在這個(gè)簡單的過程，我們把銀行作為DHCP服務(wù)器，把需要辦理業(yè)務(wù)的人作為DHCP網(wǎng)絡(luò)客戶端，那么整個(gè)過程就可以看做是，辦理業(yè)務(wù)的人（客戶端）向銀行（DHCP服務(wù)器）發(fā)出申請，自己要辦理業(yè)務(wù)，銀行（DHCP服務(wù)器）收到你的申請，并給你一個(gè)排隊(duì)號（DHCP服務(wù)器回復(fù)），你拿到排隊(duì)號，等待辦理業(yè)務(wù)，當(dāng)銀行提示到自己時(shí)，自己去業(yè)務(wù)窗口出示排隊(duì)號（客戶端再次發(fā)出申請），

8、銀行受理業(yè)務(wù)（DHCP服務(wù)器分配IP信息）?！? 課程安排2.1介紹DHCP的工作機(jī)制，服務(wù)器與客戶端DHCP的工作機(jī)制在DHCP協(xié)議的使用中，首先必須要做的就是架設(shè)一臺DHCP服務(wù)器（很多時(shí)候用該網(wǎng)絡(luò)中的路由器充當(dāng)DHCP服務(wù)器）。然后就是在相應(yīng)的DHCP服務(wù)器上設(shè)置所要分配的IP地址、子網(wǎng)掩碼等。為了保證DHCP服務(wù)器分配給客戶端的IP地址可以正常使用，DHCP服務(wù)器或者客戶端必須具備以下功能：DHCP服務(wù)器：在DHCP服務(wù)器給客戶端分配IP地址時(shí)，DHCP服務(wù)器會向各個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的客戶端發(fā)送ICMP回送請求包，并確認(rèn)沒有客戶端作出回應(yīng)。DHCP客戶端：從DHCP服務(wù)器獲得DHCP服務(wù)器分配的

9、IP地址信息后，向相應(yīng)的DHCP服務(wù)器發(fā)送ARP請求包，并確認(rèn)沒有應(yīng)答。在DHCP服務(wù)器進(jìn)行自動分配IP地址前，做以上的操作，雖然耗費(fèi)時(shí)間，卻可以為IP地址分配減少一定的麻煩。2.2 DHCP工作原理講解以傳統(tǒng)的講解為主，視頻為輔，兩者結(jié)合起來講解。把DHCP工作原理邏輯的劃分，結(jié)合簡單的圖形，并在圖形上標(biāo)明重要過程，展示出來更加的形象，具體。首先，網(wǎng)絡(luò)管理員在DHCP服務(wù)器上設(shè)置可以分配的IP地址、子網(wǎng)掩碼以及默認(rèn)路由。DHCP工作原理邏輯過程：圖 2.1 DHCP工作原理圖圖 2.2 DHCP工作原理視頻截圖2.3 DHCP工作原理邏輯過程發(fā)現(xiàn)階段 DHCP客戶機(jī)第一次接入到網(wǎng)絡(luò)中，如果客

10、戶機(jī)上沒有IP信息，它就會向網(wǎng)絡(luò)發(fā)出DHCPDISCOVER數(shù)據(jù)包，因?yàn)榭蛻舳诉€不知道自己屬于哪個(gè)網(wǎng)絡(luò)（如同房客不知道尋找哪些房主租房子），所以為保證服務(wù)器數(shù)據(jù)能夠接收到請求，數(shù)據(jù)包源地址設(shè)定為0.0.0.0，而目的地址為255.255.255.255，并且附上DHCPDISCOVER的信息，在網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行廣播（房客向暫定的多名房主發(fā)送“想租房子”的消息）。圖 1.3 廣播DHCPDISCOVER包圖圖 2.4 租用請求報(bào)文階段視頻截圖2.3.2提供IP租用地址階段DHCP服務(wù)器提供IP地址的階段。DHCP服務(wù)器接收到客戶端的DHCPDISCOVER報(bào)文后1李桂青,楊凱.基于Cisco Pack

11、et Tracer6.0的DHCP教學(xué)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)J.消費(fèi)電子,2014 ,(12)（房主收到了房客發(fā)的“想租房子”的消息），就從IP地址池中選擇最前面的一個(gè)尚未分配的IP地址分配給客戶端，向該客戶端發(fā)送包含租借的IP地址和其他配置信息的DHCPOFFER包（同意租房，以及房子的相關(guān)信息一同發(fā)給房客）。圖 2.5 回復(fù)DHCPOFFER包圖圖 3.6 DHCP回應(yīng)IP租用提供報(bào)文階段視頻截圖2.3.3選擇IP地址客戶端選擇IP階段。網(wǎng)段中如果存在多個(gè)DHCP服務(wù)器，這些服務(wù)器都向同一個(gè)客戶端發(fā)送DHCPOFFER包2何智勇,沈蘇彬,毛燕琴.DHCP協(xié)議優(yōu)化方案研究J.計(jì)算機(jī)技術(shù)與發(fā)展20

12、10，20(9)，客戶端會選擇最先收到的DHCPOFFER包對應(yīng)的DHCP服務(wù)器，并使用該服務(wù)器分配的地址信息。然后用廣播的形式向DHCP服務(wù)器發(fā)送DHCPREQUEST包回應(yīng)。當(dāng)其他DHCP服務(wù)器收到客戶端廣播的DPCPOFFER包后，會釋放已經(jīng)OFFER（預(yù)分配）給客戶端的IP地址3劉強(qiáng),汪斌強(qiáng),劉彩霞,趙靚.基于DH加密算法的DHCP協(xié)議設(shè)計(jì)J.計(jì)算機(jī)工程2006，32(19)。（房客選擇了多名房主，分別向他們發(fā)送了“想租房子”的消息，而每個(gè)收到這個(gè)消息的房主都回復(fù)了房客，房客收到各個(gè)房主發(fā)的房子的相關(guān)信息后，從中選擇符合自己要求的房子，并向相應(yīng)的房主發(fā)送消息“我準(zhǔn)備租你的這間房子”）圖

13、 2.7 廣播DHCPQUEST包圖圖 4.8 客戶選擇IP租用報(bào)文階段視頻截圖2.3.4 DHCP服務(wù)器確認(rèn)階段當(dāng)DHCP服務(wù)器接收到客戶端發(fā)送的DHCPRQUEST包后，會向該客戶端發(fā)送DHCPPACK包，告知客戶端可以使用它，其中包含服務(wù)器分配給當(dāng)前客戶端的IP地址和其他配置信息4何智勇,沈蘇彬,毛燕琴.DHCP協(xié)議優(yōu)化方案研究J.計(jì)算機(jī)技術(shù)與發(fā)展2010，20(9)?？蛻舳私邮盏紻HCPACK包后，客戶端會使用服務(wù)器分配的IP地址和配置參數(shù)。即客戶端續(xù)租IP地址。（房主收到房客發(fā)的“我準(zhǔn)備租你的這間房子”的消息后，同意出租，并與房客簽訂相應(yīng)的租賃合同。內(nèi)容包括，租金，出租時(shí)間等信息）圖

14、 .9 廣播DHCPPACK包圖圖 5.10 DHCP服務(wù)器發(fā)出IP租用確認(rèn)報(bào)文階段視頻截圖2.4 DHCP租約更新每個(gè)被DHCP服務(wù)器分配的IP地址會有一個(gè)生命周期，期滿后服務(wù)器會收回該IP地址。DHCP客戶端在使用IP地址的時(shí)間到達(dá)生命周期的一半時(shí)，會向DHCP服務(wù)器發(fā)送DHCPREQUEST包來更新IP地址的租約時(shí)間5李沖.DHCP雙機(jī)熱備在廣電系統(tǒng)中的應(yīng)用J.中國有線電視2014，(1)DHCP服務(wù)器收到DHCPREQUEST包后，在確認(rèn)IP地址有效的情況下會向客戶端發(fā)送DHCPPACK包更新IP地址的租期。如果發(fā)送的DHCPREUQEST中的客戶端IP地址信息與服務(wù)器分配給它的IP地

15、址不一致，服務(wù)器會重新發(fā)送DHCPACK來修改該客戶端的IP地址。圖 2.11 DHCP租約更新圖圖 6.12 租約更新視頻截圖2.5 DHCP客戶端IP地址釋放DHCP客戶端釋放IP地址。如果在生命周期內(nèi)客戶端不再使用DHCP服務(wù)器分配到IP地址，則會主動向DHCP服務(wù)器發(fā)送DHCPRELEASE包，同時(shí)將自己的IP地址設(shè)為0.0.0.0 。DHCP服務(wù)器接收到DHCPRELEASE包后，會釋放該地址（租房的時(shí)間結(jié)束前，房客沒有再次向房主簽訂租期合同，則不能再次租用該房子）。圖 7.13 IP地址釋放視頻截圖表格 2.1 數(shù)據(jù)包類型表序號數(shù)據(jù)包名稱抽象對象作用1DHCPDISCOVER“想租

16、房子”客戶端向網(wǎng)絡(luò)廣播尋找可使用的DHCP服務(wù)器2DHCPOFFER“同意出租”DHCP服務(wù)器回應(yīng)客戶端，并發(fā)送配置信息3DHCPREQUEST房客向選擇好的房主發(fā)送消息客戶端發(fā)給DHCP服務(wù)器的數(shù)據(jù)包，告知網(wǎng)絡(luò)中的DHCP服務(wù)器自己選擇的服務(wù)器，及接受該臺服務(wù)器的配置信息，拒絕使用其余的服務(wù)器配置信息。并在服務(wù)器上做相應(yīng)記錄。4DHCPDECLINE“我選擇你的房子”客戶端發(fā)給服務(wù)器告知此地址已被客戶端使用5DHCPACK房子的信息服務(wù)器發(fā)給客戶端的配置信息6DHCPNAK租賃合同時(shí)間服務(wù)器發(fā)給客戶端告知該客戶端使用的地址無效或者租期已滿7DHCPRELEASE租賃合同期滿客戶端發(fā)給服務(wù)器告

17、知此地址不在被使用3 DHCP特點(diǎn)結(jié)合以上DHCP工作原理，讓學(xué)習(xí)者自主列舉出DHCP的優(yōu)缺點(diǎn)。檢查這些優(yōu)缺點(diǎn)是否正確，并補(bǔ)充DHCP的其他特點(diǎn)，如DHCP實(shí)現(xiàn)終端即插即用，增加了IP地址的利用率等等。3.1 DHCP優(yōu)點(diǎn)3.1.1 DHCP服務(wù)器自動分配IP地址只需在服務(wù)器上做必要的設(shè)置，接入到網(wǎng)絡(luò)中的客戶端就會自動獲取TCP/IP信息。并且DHCP服務(wù)器會保證IP地址的唯一性，確保各個(gè)客戶端不會發(fā)生IP地址沖突，安全可靠。3.1.2 DHCP的利用率增加DHCP協(xié)議服務(wù)可以提高IP地址的利用率。DHCP客戶端斷開網(wǎng)絡(luò)連接后，原來的客戶端就會釋放IP地址，DHCP服務(wù)器收回這個(gè)IP地址，分配

18、給其余的客戶端使用6駱焦煌.基于網(wǎng)絡(luò)地址依賴DHCP服務(wù)的分析J.新鄉(xiāng)學(xué)院學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版2011，28(4)。這常常用于網(wǎng)絡(luò)IP地址資源緊缺的網(wǎng)絡(luò)中。3.1.3 DHCP實(shí)現(xiàn)智能終端的即插即用DHCP動態(tài)分配IP地址，系統(tǒng)管理員只需設(shè)置租用時(shí)間來控制IP地址的分配?？蛻舳嗽诋?dāng)前網(wǎng)絡(luò)使用中，超過IP地址租用期或者斷開連接，再次接入時(shí)，客戶機(jī)會隨機(jī)獲取一個(gè)IP地址，達(dá)到即插即用的目的。DHCP動態(tài)分配IP地址同樣實(shí)用與小型網(wǎng)絡(luò)，IP地址不需要太多，只要保證同時(shí)最多用戶登錄個(gè)數(shù)即可。3.2 DHCP的不足 所有的事物都不是百分百完美的，DHCP優(yōu)點(diǎn)雖多，但同樣也有缺點(diǎn)。3.2.1分布式網(wǎng)絡(luò)中的缺陷在分布式網(wǎng)絡(luò)中，DHCP服務(wù)器不能實(shí)現(xiàn)IP地址共享和其它信息交換，因此，網(wǎng)絡(luò)管理員就必須給每個(gè)服務(wù)器手動分置IP地址，并且保證各個(gè)服務(wù)器的IP地址不重復(fù)，這樣才能保證每個(gè)接入網(wǎng)絡(luò)中的客戶端說分配的IP地址的唯一性。3.2.2同域名服務(wù)器的缺陷DHCP不能和服務(wù)器（DNS）同域名共享地址信息。同域名服務(wù)器(DNS)共享地址,DNS把所有的網(wǎng)絡(luò)資源映射到相應(yīng)的主機(jī)。目前,DHCP還沒辦法追蹤DNS中列出的每一項(xiàng)資源,因此,網(wǎng)絡(luò)管理員還必須定期地手工更新。另外,如果DHCP服務(wù)器出現(xiàn)故障的話,其它 IP地址依賴于該服務(wù)器的PC機(jī)將斷開與網(wǎng)絡(luò)的連接。這就表明需要