DHCP技术在中职校园网的应用

李惠贤 ，张 雷 ，张 征

（1.华北电力大学，河北 保定 071000；2.保定技师学院，河北 保定 071000；3.保定市国土资源局 新市区分局，河北 保定 071000）

0 引言

随着经济社会的发展，社会分工越来越细，对技术工人（蓝领）的需求逐年增加。到2010年，中等职业教育招生规模达到800万人，与普通高中招生规模大体相当。“十一五”期间，为社会输送2 500多万名毕业生，可以说中等职业教育在我国具有举足轻重的地位。中职学校为提高核心竞争力，加强硬件建设，朝着在校生人数与计算机数之比10∶1，甚至向5∶1的方向发展。现在中等职业学校计算机拥有量一般为200～400台，这样就给网络管理带来更大的挑战，尤其是IP地址的配置。

中职学校的网络情况一般是一个C类地址，采用光纤接入，再配置校内局域网。中职学校计算机及网络的用途主要表现在以下几方面：（1）办公。基于中职学校的规模，各部门管理人员使用计算机一般为几十台。（2）机房。由于计算机类课程教学的需要，机房是计算机数量最多的地方，个别课程需要上网，且需要同时上网。（3）笔记本电脑。领导为了工作方便配用或计算机专业课教师为备课配用笔记本电脑，若从一个子网移动到另一个子网，需要不断手动更换IP地址，需有一定裕量。网络管理员如果采用静态配置IP地址，只能解决少量计算机网络互联问题，并且需要一台一台地手动配置，工作量大，而且容量出错。

DHCP是一种简化计算机IP地址分配管理的TCP/IP标准协议，利用DHCP服务自动配置TCP/IP，也就意味着用户不用从管理员那里获得IP地址，而是由DHCP服务器为DHCP客户机自动提供所有必要的配置。通过DHCP集中管理，既可以达到分配固定IP的目的，也可以达到分配非固定IP的目的。采用DHCP能大大降低管理工作量，同时在一定程度上避免出现IP地址冲突的情况。

1 DHCP概述

DHCP是Dynamic Host Configuration Protocol的缩写，前身是BOOTP，基于C/S模式。BOOTP与IP的静态对应关系会使有限的IP资源环境造成极大的浪费。DHCP包含两个部分：一个是伺服端，一个是客户端。DHCP伺服器集中管理所有的IP网络设定资料，并负责处理客户端的DHCP要求；客户端使用伺服器分配的IP环境资料。DHCP可以说是BOOTP的增强版本。

DHCP采用TCP/IP标准，网络中至少要有1台计算机作为DHCP服务器，而其他计算机作为DHCP客户机，其结构如图1所示。

2 DHCP服务的工作过程

客户机除了可以从DHCP服务器获得IP地址外，还可以获得子网掩网、默认网关地址、DNS服务器地址等信息。客户机获得IP地址和以上各类信息的过程称为DHCP租约过程。

2.1 DHCP租约过程

租约过程分为4个步骤，分别为：客户机请求IP地址、服务器响应、客户机选择IP地址、服务器确定租约。DHCP租约过程可用图2表示。

图1 DHCP网络结构图

图2 DHCP租约过程

（1）客户机请求IP地址

当DHCP客户机被设置为自动获取IP地址时，不知道自己的IP地址，也不知道DHCP服务器的IP地址，会向网络发出一个DHCP discover封包。封包会将0.0.0.0作为来源地址，将255.255.255.255作为目的地址，另外还包含客户机的MAC地址和计算机名，因此DHCP服务器能够确定哪个客户机发送该请求，如图3所示。

图3 客户机请求IP地址

（2）服务器响应

当DHCP服务器接收到客户机发出的DHCP discover信息后，它会从那些还没有租出的地址范围内，选择最前面的空置IP，连同其它TCP/IP设定，响应给客户机一个DHCP offer封包。DHCP offer封包中包含的信息有：DHCP客户机的MAC地址、DHCP服务器提供的合法地址、子网掩码、租约的期限和服务器标识符。DHCP客户机还没有IP地址，由DHCP服务器发送广播消息，如图4所示。

图4 服务器响应

（3）客户机选择IP地址

如果客户端收到网络上多台DHCP服务器的响应，挑选最先抵达的那个DHCP offer，向网络发送一个DHCP request广播封包，告诉所有 DHCP服务器它将指定接受哪一台服务器提供的IP地址。但并不是所有DHCP客户端都会无条件接受DHCP服务器的offer，尤其那些安装了其它 TCP/IP相关客户软件的客户机。如果offer包被拒绝，DHCP服务器则取消提供，并保留其中IP地址以用于下一个IP租约的请求，如图5所示。

图5 客户机选择IP地址

（4）服务器确认IP租约

DHCP服务器接收到客户端的DHCP request后，发送一个DHCP ACK消息给客户端，确认IP租约正式生效，DHCP工作过程即结束。客户机收到DHCP ACK包时，它就配置了IP地址，完成了TCP/IP的初始化，可以实现TCP/IP网络通信了，如图6所示。

图6 服务器确认IP租约

如果该地址已经失效或已经被其它机器使用了，服务器则会响应一个DHCP ACK封包给客户端，要求其重新执行 DHCP discover。如果一台DHCP客户机有两个或多个网卡，则DHCP服务器会为每一个网卡分配唯一的IP地址。

2.2 IP租约更新

当客户机重新启动或租期达到50%时，客户机直接向提供租约的服务器发送DHCP request包，要求更新现有的地址租约。如果此时得不到DHCP服务器的确认，客户端还可以继续使用该IP；当租期过了87.5%时，如果客户端仍然无法与当初的DHCP服务器联系上，它将与其它DHCP服务器通信。如果网络上再没有任何DHCP服务器在运行时，该客户端必须停止使用该IP地址，并从发送一个DHCP discover数据包开始，再一次重复整个过程。

2.3 IP租约释放

当移动客户机连接到不同的网络，在客户机上使用ipconfig/release命令，客户机向DHCP服务器发送DHCP release包，并释放其租约。

3 中职校园网DHCP的配置

要实现DHCP服务，需要安装和配置DHCP服务器，并且需要在客户机上做相应的配置。在安装DHCP服务器前，必须先进行规划。根据中职学校的具体情况，可规划的信息有：（1）确定DHCP服务器应分发给客户机的IP地址范围和子网掩码。（2）确定DHCP服务器不应向客户机分发的所有IP地址。例如服务器、重要部门的专用机、与网络连接的打印机等通常设置为静态IP地址。（3）决定IP地址的租用期限。租用期限应等于该子网上的客户机的平均活动时间。DHCP服务器可运行在操作系统为Windows 2003 Server、Windows 2000 Server或 Windows NT的计算机上。中职校园网普遍采用的Windows 2003 Server，可将此计算机设置为域控制器或成员服务器。

3.1 DHCP服务器的配置

3.1.1 安装DHCP服务

DHCP作为Windows 2003 Server的一个服务组件不会被系统自动安装，必须先手动进行安装。

（1）在“控制面板”中双击“添加或删除程序”图标，在“添加或删除程序”窗口中选择“添加/删除Windows组件”选项，打开“Windows组件向导”对话框。

（2）在“组件”列表中勾选“网络服务”复选框，单击“详细信息”按钮，打开“网络服务”对话框。

（3）在“网络服务的子组件”列表中勾选“动态主机配置协议（DHCP）”复选框，单击“确定—下一步”配置和安装DHCP服务，最后单击“完成”完成安装。

重新启动计算机后，在“开始—程序—管理工具”下出现“DHCP”一项，说明DHCP服务安装成功。

3.1.2 授权DHCP服务器

授权是一种安全措施，可确保只有经过授权的DHCP服务器才能在网络中运行。

（1）依次单击“开始—程序—管理工具—DHCP”，打开DHCP控制窗口。

（2）选中服务器名后单击右键，在快捷菜单中选择“授权”，输入授权服务器的IP地址。

（3）选中要授权的服务器，单击“确定”按钮。

服务器名前变成了绿色向下的箭头，表明此时DHCP服务器已正常工作。

3.1.3 建立作用域并激活

当DHCP服务器被授权后，还需要对它设置IP地址范围。当DHCP客户机请求IP地址时，DHCP服务器将从这些范围中选取一个尚未租出的IP地址分配给客户机。过程如下：

（1）单击“开始—管理工具—DHCP”，打开“DHCP”控制窗口。右击DHCP服务器名称，执行“新建作用域”命令。

（2）单击“下一步”，打开“作用域名”向导页。在“名称”框中为该作用域输入一个名称（如“AABBCC”）和一段描述性信息（如办公室1），单击“下一步”。

（3）输入排除的IP地址，即服务器不分配的IP地址范围（如服务器的IP地址）。打开“添加排除”向导页，在“起始IP地址”编辑框中键入排除的IP地址并单击“添加”。可重复操作，单击“下一步”。

（4）输入租约期限，客户端获取的IP地址默认使用期限为8天。如果没有特殊要求，保持默认值不变，单击“下一步”。

（5）在“配置DHCP选项”向导页，选中“是，我想现在配置这些选项”单选框，单击“下一步”。在打开的“路由器（默认网关）”向导页中根据实际情况键入网关地址，单击“添加—下一步”。DHCP有IP地址和子网掩网这些必选项，还有可选项如：路由器（默认网关）的IP地址、DNS服务器的IP地址等。

（6）单击“完成”，创建DHCP服务器的作用域。右击作用域，在弹出的快捷菜单中选择“激活”命令。

3.1.4 DHCP服务的测试

DHCP服务启动后，把客户机的IP地址选项设为“自动获取IP地址”，重启客户机。在客户机的“运行”对话框中键入“Ipconfig/all”，可看到客户机分配到的动态IP地址。

3.2 配置DHCP客户机

在客户机的“控制面板”选择“网络连接”，右击“本地连接”的图标，选择“属性”。打开对话框选中“Internet协议（TCP/IP）”复选框，单击“属性”，选择“自动获取IP地址”及“自动获得DNS服务器地址”单选按钮，单击“确定”。

4 DHCP安全管理

在中职校园网中，采用DHCP服务不但减少了网管人员的维护工作量，且使网络的安全性有了一定的提高。DHCP服务器的安全问题不容忽视，因为一旦出现问题，就会影响整个网络的正常运行。可采用如下方法加强对DHCP服务器的管理。

4.1 启用DHCP审核记录

DHCP服务器的工作情况如何，无法靠肉眼觉察，最简单的方法是查看Windows日志，启用“审核记录”功能，其日志文件默认保存在“C：WINDOWSSYSTEM32DHCP”目录下的dhcp.mdb数据库文件中。可修改DHCP日志文件的存放路径和数据库路径以保证安全。

4.2 指定DHCP管理用户

为了加强对DHCP服务器的管理，网络管理员要指定一个或若干个用户对DHCP服务器进行管理。

4.3 对DHCP管理用户限制

如果网络管理员意外出现误操作，把其他用户加到DHCP管理组，那么这些用户也会拥有对DHCP服务器的管理权限，利用域安全策略，给DHCP服务器再加个“保险”。

5 结束语

使用DHCP服务可以做到：（1）减少管理员的工作量；（2）降低输入错误的可能；（3）避免了IP地址冲突；（4）当网络更改IP地址段时，只需修改DHCP服务器的IP地址池即可，不需要重新配置每台计算机；（5）移动计算机后不必重新配置IP地址；（6）提高了IP地址的利用率。另外，还可利用DHCP服务器的增强功能，动态分配给网络用户指定的IP地址，进而做到用户、IP和MAC的绑定，保证校园网的安全运行。由此可见，在信息化浪潮席卷全球的今天，计算机网络日益渗透到社会生活的各个领域，为加快数字化校园建设，中职校园网采用DHCP技术是非常必要的。

［1］国务院.国务院关于大力发展职业教育的决定（国发［2005］35号）［Z］.2005-10-28.

［2］王东.DHCP服务在园区网络中的应用［J］.重庆科技学院学报（自然科学版），2007（9）.

［3］赵松涛，萧卫.中文版Windows Server 2003网络服务配置安装案例［M］.北京：人民邮电出版社，2003.

［4］张伍荣.Windows Server 2003服务器架设与管理［M］.北京：清华大学出版，2008.

［5］高良诚.基于DHCP技术的校园网安全管理［J］.池州师专学报，2007（6）：29-30.