《网络应用技术》/

实验07:基于Windows的DHCP服务的实现1实验07:基于Windows的DHCP服务的实现一、实验目的1、理解DHCP的基本原理;2、掌握基于WindowsServer的DHCP服务器的搭建方法;3、掌握DHCP服务的基本配置方法;二、实验学时2学时三、实验类型综合性四、实验需求1、硬件每人配备计算机一台.
2、软件Windows7操作系统,安装GNS3网络仿真软件、VirtualBox桌面虚拟软件.
3、网络实验室局域网支持,能够访问校园网和互联网.
4、工具无五、实验理论1、WindowsServer2012WindowsServer2012是微软的服务器操作系统,主要有四个版本,分别为:Foundation,Essentials,Standard和Datacenter.
Foundation:WindowsServer2012Foundation版本仅提供给OEM厂商,限制用户总数为15位,提供通用服务功能,不支持虚拟化.
Essentials:WindowsServer2012Essentials版本面向中小企业,用户总数限制在25位以内,该版本简化了界面,预先配置云服务连接,不支持虚拟化.
Standard:WindowsServer2012Standard版本提供完整的WindowsServer功能,限制使用两台虚拟主机.
Datacenter:WindowsServerDatacenter版本提供完整的WindowsServer功能,不限制虚拟主机数.
四个版本的对比如表7-1所示.
《网络应用技术》/实验07:基于Windows的DHCP服务的实现2表7-1WindowsServer2012各版本对比一览表版本适用于…功能比较许可模式Foundation经济的通用服务器,一个处理器通用Server功能,不支持虚拟化服务器(限15个用户)Essentials小型企业环境,最多连个处理器的服务器简化界面,预先配置云服务连接,不支持虚拟化服务器(限25个用户)Standard低度密集或非虚拟化环境完整的WindowsServer功能,限制两台虚拟主机处理器+CAL*Datacenter高度虚拟化的私有云和混合云环境完整的WindowsServer刚拿,不限制虚拟主机数处理器+CAL*2、DHCP2.
1什么是DHCPDHCP(DynamicHostConfigurationProtocol,动态主机配置协议)通常被应用在大型的局域网络环境中,主要作用是集中的管理、分配IP地址,使网络环境中的主机动态的获得IP地址、Gateway地址、DNS服务器地址等信息,并能够提升地址的使用率.
DHCP协议采用客户端/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,才会向网络主机发送相关的地址配置等信息,以实现网络主机地址信息的动态配置.
DHCP具有以下功能: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应当可以同用其他方法获得IP地址的主机共存(如手工配置IP地址的主机).
4)DHCP服务器应当向现有的BOOTP客户端提供服务.
2.
2DHCP的工作原理DHCP协议采用UDP作为传输协议,主机发送请求消息到DHCP服务器的67号端口,DHCP服务器回应应答消息给主机的68号端口.
详细的交互过程如图7-1所示.
图7-1DHCP的工作原理DHCPClient以广播的方式发出DHCPDiscover报文.
所有的DHCPServer都能够接收到DHCPClient发送的DHCPDiscover报文,所有的DHCPServer都会给出响应,向DHCPClient发送一个DHCPOffer报文.
DHCPOffer报文中"Your(Client)IPAddress"字段就是DHCPServer能够提供给DHCP《网络应用技术》/实验07:基于Windows的DHCP服务的实现3Client使用的IP地址,且DHCPServer会将自己的IP地址放在"option"字段中以便DHCPClient区分不同的DHCPServer.
DHCPServer在发出此报文后会存在一个已分配IP地址的纪录.
DHCPClient只能处理其中的一个DHCPOffer报文,一般的原则是DHCPClient处理最先收到的DHCPOffer报文.
DHCPClient会发出一个广播的DHCPRequest报文,在选项字段中会加入选中的DHCPServer的IP地址和需要的IP地址.
DHCPServer收到DHCPRequest报文后,判断选项字段中的IP地址是否与自己的地址相同.
如果不相同,DHCPServer不做任何处理只清除相应IP地址分配记录;如果相同,DHCPServer就会向DHCPClient响应一个DHCPACK报文,并在选项字段中增加IP地址的使用租期信息.
DHCPClient接收到DHCPACK报文后,检查DHCPServer分配的IP地址是否能够使用.
如果可以使用,则DHCPClient成功获得IP地址并根据IP地址使用租期自动启动续延过程;如果DHCPClient发现分配的IP地址已经被使用,则DHCPClient向DHCPServer发出DHCPDecline报文,通知DHCPServer禁用这个IP地址,然后DHCPClient开始新的地址申请过程.
DHCPClient在成功获取IP地址后,随时可以通过发送DHCPRelease报文释放自己的IP地址,DHCPServer收到DHCPRelease报文后,会回收相应的IP地址并重新分配.
2.
3DHCP的租用期在使用租期超过50%时刻处,DHCPClient会以单播形式向DHCPServer发送DHCPRequest报文来续租IP地址.
如果DHCPClient成功收到DHCPServer发送的DHCPACK报文,则按相应时间延长IP地址租期;如果没有收到DHCPServer发送的DHCPACK报文,则DHCPClient继续使用这个IP地址.
在使用租期超过87.
5%时刻处,DHCPClient会以广播形式向DHCPServer发送DHCPRequest报文来续租IP地址.
如果DHCPClient成功收到DHCPServer发送的DHCPACK报文,则按相应时间延长IP地址租期;如果没有收到DHCPServer发送的DHCPACK报文,则DHCPClient继续使用这个IP地址,直到IP地址使用租期到期时,DHCPClient才会向DHCPServer发送DHCPRelease报文来释放这个IP地址,并开始新的IP地址申请过程.
2.
4其他说明需要说明的是:DHCP客户端可以接收到多个DHCP服务器的DHCPOFFER数据包,然后可能接受任何一个DHCPOFFER数据包,但客户端通常只接受收到的第一个DHCPOFFER数据包.
另外,DHCP服务器DHCPOFFER中指定[1]的地址不一定为最终分配的地址,通常情况下,DHCP服务器会保留该地址直到客户端发出正式请求.
正式请求DHCP服务器分配地址DHCPREQUEST采用广播包,是为了让其它所有发送DHCPOFFER数据包的DHCP服务器也能够接收到该数据包,然后释放已经OFFER(预分配)给客户端的IP地址.
如果发送给DHCP客户端的地址已经被其他DHCP客户端使用,客户端会向服务器发送DHCPDECLINE信息包拒绝接受已经分配的地址信息.
在协商过程中,如果DHCP客户端发送的REQUEST消息中的地址信息不正确,如客户端已经迁移到新的子网或者租约已经过期,DHCP服务器会发送DHCPNAK消息给DHCP客户端,让客户端重新发起地址请求过程.
《网络应用技术》/实验07:基于Windows的DHCP服务的实现4六、实验任务本实验在虚拟化软件VirtualBox中创建WindowsServer2012虚拟机并安装DHCP服务,然后将其导入GNS3仿真环境中的局域网,从而在GNS3仿真环境中实现局域网内DHCP服务.
本实验包含以下5个任务.
1、完成网络规划与设计2、在VirtualBox中创建WindowsServer2012虚拟机和Windows7虚拟机;3、在GNS3中部署整个网络;4、在WindowsServer2012虚拟机上安装DHCP服务;5、管理并配置DHCP服务器,在局域网内部实现DHCP服务七、实验内容及其步骤说明:1.
本实验在一台实体计算机上,通过GNS3网络仿真软件和VirtualBox虚拟化软件完成;2.
实体计算机的操作系统是Windows7,已安装GNS3软件(版本为1.
3.
11)和VirtualBox软件(版本为5.
0.
8);3.
本实验中虚拟机所用的WindowsServer2012的镜像文件为Windows_Server_2012-file1.
iso,Windows7镜像文件为Windows7(32bit).
iso;4.
本实验中的二层交换机采用的镜像为c3640-ik9o3s-mz[1].
127-25c.
bin,此镜像已经装载入GNS3.
任务1:完成网络规划与设计任务描述:构建简单局域网,在网内部署DHCP服务器,实现DHCP服务.
步骤1:设计网络拓扑图7-1网络拓扑本实验的网络拓扑结构如图7-1所示.
其说明如下:(1)实验中的DHCP服务器是部署在WindowsServer2012操作系统上的;(2)Host-1~Host-3是客户主机,作为DHCP客户端.
其中Host-3安装Windows7,IP地址设置为"自动获得",用于测试DHCP服务的效果;(3)SW是一台二层交换机;(4)整个网络只有一个网段(即DHCPServer与客户主机在同一网段),不含VLAN.
《网络应用技术》/实验07:基于Windows的DHCP服务的实现5步骤2:规划网络地址方案本任务中的网络地址规划见表7-2表7-2网络地址规划表序号主机名称IP地址网关DNS接入位置1Host-110.
0.
100.
*/2410.
0.
100.
2528.
8.
8.
8SW2Host-210.
0.
100.
*/2410.
0.
100.
2528.
8.
8.
8SW3Host-310.
0.
100.
*/2410.
0.
100.
2528.
8.
8.
8SW4DHCPServer10.
0.
100.
254/24--SW注意:1.
用户主机Host-1~Host-3作为DHCP的客户端,其IP地址都被设置成"自动获得".
此处Host-1的IP地址规划为10.
0.
100.
*/24,表示在本实验中,Host-1将获得10.
0.
100.
0/24网段中的某个地址(具体由DHCP作用域确定),其他主机同理.
2.
此处的网关地址和DNS地址,表示用户主机从DHCP服务器获得的相关地址.
3.
本实验中,用虚拟机DHCPServer作为DHCP服务器.
该服务器地址必须为静态地址.
步骤3:规划DHCP服务器所分配IP地址的范围及其他网络参数(1)IP地址范围起始IP地址:10.
0.
100.
1,结束IP地址:10.
0.
100.
200,子网掩码:255.
255.
255.
0注意:本实验中DHCPServer与客户主机在同一网段,由于DHCPServer的IP地址已定为10.
0.
100.
254/24,因此DHCP服务器所分配IP地址必须属于10.
0.
100.
0/24网段,否则会出现客户主机获取不到IP地址的情况.
(2)分配给客户端的网关及DNS地址客户端网关:10.
0.
100.
252DNS:8.
8.
8.
8任务2:在VirtualBox中创建虚拟机任务描述:由于本实验中的DHCPServer部署在VirtualBox中创建的WindowsServer2012虚拟机上,用户主机Host-3是VirtualBox中创建的Windows7虚拟机,因此要首先在VirtualBox中创建WindowsServer2012虚拟机和Windows7虚拟机.
步骤1:下载WindowsServer2012系统镜像文件可通过微软官方网站(http://www.
microsoft.
com)获得试用版安装镜像.
可通过课程网站下载64位版本镜像,免费试用180天.
步骤2:新建WindowsServer2012虚拟机并进行基本设置在VirtualBox中创建用于安装WindowsServer2012操作系统的虚拟机、加载相应的镜像文件并完成网卡设置.
(1)新建WindowsServer2012虚拟机新建虚拟机,【名称】:WindowsServer2012,【类型】:MicrosoftWindows,【版本】:Windows《网络应用技术》/实验07:基于Windows的DHCP服务的实现62012(67-bit),内存大小为1024MB,虚拟硬盘大小为25GB(见图7-2、图7-3).
图7-2设置虚拟机类型、内存参数图7-3设置虚拟机硬盘大小(2)加载WindowsServer2012系统镜像文件打开WindowsServer2012虚拟机的"设置"窗口,点击左侧列表中的【存储】选项,将存放在硬盘上的WindowsServer2012系统镜像文件加载入虚拟光驱中(见图7-4).
图7-4加载WindowsServer2012系统镜像文件(3)设置WindowsServer2012虚拟机网卡在WindowsServer2012虚拟机的"设置"窗口中,点击左侧列表中的【网络】选项,启用网卡1的网络连接,设置【连接方式】为"未指定",其余参数默认(见图7-5).
图7-5设置WindowsServer2012虚拟机网卡连接方式为"未指定"《网络应用技术》/实验07:基于Windows的DHCP服务的实现7注意:由于WindowsServer2012虚拟机要在GNS3里的局域网中进行部署,因此此处将其网卡【连接方式】设为"未指定".
此处也可保持默认设置,当该虚拟机在GNS3中启动时,再启动VirtualBox,在此界面中将网卡的【连接方式】改为"未指定".
步骤3:在虚拟机中安装WindowsServer2012操作系统启动刚刚建好的WindowsServer2012虚拟机,即可开始操作系统的安装.
在VirtualBox虚拟机中安装WindowsServer2012操作系统与在实体计算机上的安装过程完全相同.
主要操作过程如图7-6~图7-16所示.
图7-6设置系统基本参数图7-7点击"现在安装"图7-8选择带有GUI的标准版本操作系统图7-9选择"自定义:仅安装Windows(高级)"《网络应用技术》/实验07:基于Windows的DHCP服务的实现8图7-10创建磁盘分区图7-11选择安装操作系统的分区图7-12安装过程图7-13设置用户名和密码注意:WindowsServer2012对登录密码的强度有要求,必须包含英文字母和数字,且英文字母必须包含大小写.
图7-14安装完成系统安装完成后,屏幕上会提示"按Ctrl+Alt+Delete登录"(见图7-13),此时可通过点击VirtualBox菜单中的【热键】→【载入Ctrl+Alt+Del】完成此操作(见图7-14),然后就可以进入系统登录界面了(见图7-15).
《网络应用技术》/实验07:基于Windows的DHCP服务的实现9图7-15热键载入Ctrl+Alt+Del图7-16系统登录步骤4:安装虚拟机的增强功能对刚建成的虚拟机进行操作,会发现有一些不方便之处.
例如,虚拟机操作系统界面较小,无法全屏显示;菜单栏中【设备】→【拖放】子菜单的各项功能无法实现等等.