如何设置NAT和DHCP网络？

PLC家庭网络的理想结构是，PLC路由器既能用作NAT路由器又能用作DHCP服务器功能的结构，其中NAT可以将局域网中的所有设备进行网络连接的共享，DHCP则为每一个设备提供接入网络的参数。现在家庭PLC设备市场上的带路由器功能的调制解调器都渐渐包含了这些功能。

图10.22 配置家庭网络的IP地址

这种理想的家庭网络结构如图10.23所示。

在NAT和DHCP功能没有嵌入因特网调制解调器或作为网关的因特网接线盒的情况下，仍然可以使用这两种协议，只是需要如图10.24所示的那样，配备一台作为网关的专用电脑。

为了配置这种专用电脑，最好使用Linux操作系统，因为各种版本的Linux操作系统都提供NAT和DHCP功能，而Windows操作系统必须使用收费软件。Linux操作系统的另外一个优点是，它不需要巨大的资源。

为配置一台使用NAT并且包含了DHCP的电脑，仅占用48%的处理器资源和32MB的存储器就绰绰有余了，这种电脑的另一个优点是，它可以保持24h无障碍运行。

图10.23 理想的PLC家庭网络结构

DHCP（动态主机配置协议）

DHCP可以给局域网中的站点动态地提供IP参数。该协议让管理工作变得更加简单，当需要管理大量电脑时尤为明显，因此DHCP得到了越来越广泛的应用。

DHCP原本是想设计成为另一个具有相同特点的协议，即BOOTP。BOOTP的信息与DHCP兼容，不过反之则不然。DHCP和BOOTP的不同之处在于：DHCP可以向各站点提供指定范围内的IP地址，这些地址都是经过协商的，并且只在指定的一段时间内有效。

DHCP结构

DHCP是基于客户端—服务器结构的。在PLC网络中，DHCP客户端就是PLC网络中的设备，DHCP服务器就是带调制解调功能的PLC路由器。

图10.24 通过专用网关联网的PLC家庭网络结构

在图10.25所示的例子中，只有一个DHCP服务器，它处于IAP提供的因特网接线盒层级或者是因特网调制解调器层级。由于网络中用于接入因特网的网关有数个，因此就可以有多个DHCP服务器。使用多个DHCP服务器并不会引起网络冲突。

当一台电脑初始化时，DHCP就向它提供以下参数：

1）IP地址；

2）子网掩码；

3）默认网关；

4）DNS地址；

5）域名。

收到这些参数之后，这台计算机就可以自由地与网络中的其他计算机对话，如果其他计算机共享了因特网连接，那么这台计算机也可以由此接入因特网。这是一种耗时不超过1s的用户透明机制。

图10.25 DHCP结构

DHCP的另一个特殊功能就是租用。如前所述，提供给网站的参数只在一段给定时间内有效。这种租用期是在需要参数时，由计算机和服务器协商制定的，当租用期过期后，计算机还可以重新协商生成。

DHCP客户端动态配置

一台计算机连接到DHCP服务器的动态配置有4个过程，如图10.26所示。

1）当DHCP客户端接入网络，没有地址分配，其地址为0.0.0.0。

2）为了配置其IP地址，客户端以广播模式在网络中发送DHCP DISCOVER请求，地址为255.255.255.255，同时加入其MAC地址。

图10.26 DHCP动态配置一台计算机的过程

MAC地址(www.xing528.com)

MAC地址是分配给PLC网络中每一个以太网卡终端的固定地址。

●因为客户端此时还没有IP地址，DHCP服务器就按照广播模式反馈DHCP OFFER，DHCP OFFER消息由客户端MAC地址、租用时间和一些IP地址组成。

现实中可能有多个DHCP服务器，但我们在本书中只考虑一个DHCP服务器的情形。

3）如果客户端接收到了这个OFFER消息，就发出DHCPREQUEST消息，以接收后续参数。

4）服务器发送DHCP PACK，以确认客户端被正式接受。

在Windows XP中的配置

在Windows XP下配置DHCP客户端，非常简单。

1）在Windows环境下插入一块以太网卡，系统会自动配置其为DHCP客户端；

2）如果网卡已经被设定了一个固定IP，打开控制面板，选择“网络连接（Network Connection）”，如图10.27所示；

图10.27 网络配置（这里PC中还有一个Wi-Fi连接）

3）选择“连接到局域网”，如图10.28所示；

4）单击“属性”，弹出局域网的属性框，如图10.29所示；

图10.28 连接到局域网络的情况

图10.29 局域网络连接的属性

5）双击选中“Internet协议（TCP/IP）”框，弹出“Internet协议（TCP/IP）属性（Prosperities of the Internet Protocol（TCP/IP））”对话框，如图10.30所示；

图10.30 配置局域网卡的TCP/IP参数

6）选中“自动获得IP地址”，电脑就完成了DHCP配置。

在Windows 2000/XP操作系统下，要想检查网卡是否已经配置好，只需确认其处于“局域网连接状态”就可以了，如图10.31所示。

图10.31 本机TCP/IP参数

“详细信息（Details）”按钮能提供有关网卡参数的更多信息（见图10.32）。

图10.32 本机以太网TCP/IP详细参数

也可以通过ipconfig命令检查网卡配置：

1）在开始菜单，单击“运行”，输入cmd命令，打开MS-DOS界面；

2）在提示符后面输入ipconfig/all，当前网卡的所有信息就显示出来，此时可以检查其是否配置好了。如图10.33所示，我们可以看到其列出了与我们前面所述一样的信息。

图10.33 ipconfig命令显示的TCP/IP参数

如果网卡没有被DHCP服务器配置好，那么Windows系统会自动分配一个默认地址169.254.x.x给网卡。为了向DHCP服务器发出重新初始化的申请，可以输入ipconfig/release，然后输入ipconfig/renew。