在三层交换机上配置DHCP服务-计算机网络设备实践教程

因为二层交换机处理的是“二层数据”，即包含网卡地址的数据帧，不能识别IP地址，所以在二层交换机上不能配置分配IP地址功能的DHCP服务。在三层交换机或路由器这样的三层设备上可以配置开启DHCP服务。图5-3中的4台计算机划分在两个不同的VLAN中，需要配置三层交换机使其能够为计算机分配相对应VLAN的IP地址，并且要求PC2分配固定地址：1.1.24.100/24。配置过程如下。

图5-3　三层交换机上配置DHCP服务

计算机配置IP地址获得方式为“自动获得IP地址”，如图5-4所示。点击“确定”关闭对话框后，计算机开始发送DHCP DISCOVER广播包，并将花费1 s的时间等待DHCP服务器的回应，因为此时网络中还没有DHCP服务器，所以不会收到服务器的应答报文，计算机会将这一广播包重新广播4次（以2 s、4 s、8 s和16 s为间隔，加上1～1000 ms的随机时间长度）。4次之后，如果仍未能收到服务器的应答，则Windows操作系统中的DHCP客户机将从169.254.0.0/16这个自动保留的私有IP地址（APIPA）中选用一个IP地址，而运行在其他操作系统下的DHCP客户机将无法获得IP地址。APIPA（Automatic Private IP Address，自动专用地址）是IANA（Internet Assinged Numbers Authority，互联网数字分配机构）保留的一个地址块，它的地址范围是B类地址块169.254.0.0～169.254.255.255。当由于网络故障而找不到DHCP 服务器时，Windows操作系统的主机使用APIPA地址。

图5-4　计算机配置自动获得IP

此时，打开命令提示符，输入“ipconfig”查看本机IP地址时，能够发现计算机已经获得“169.254.0.0/16”网段的一个IP地址，如图5-5所示。不用担心主机自己选择的APIPA地址是否会冲突，DHCP客户机会通过使用免费ARP协议测试是否存在地址冲突，以确保它选择的IP地址未在局域网上使用。如果发现了冲突，客户机会选择试用另一IP地址。DHCP客户机配置APIPA地址后仍然会继续在后台每隔5 min检查一次DHCP服务器，如果随后发现DHCP服务器，客户机将不再使用自动配置的APIPA地址，而使用向DHCP服务器申请到的地址来更新其IP配置。

图5-5　计算机自动配置的APIPA地址

虽然4台计算机目前配置的IP都是APIPA地址，但是他们在局域网内是可以互相通信的，这就是设置APIPA地址的意义。可以使用“ping”命令测试4台计算机的连通性，此时4台计算机之间可以互相访问，共享资源。

在二层交换机上配置端口VLAN。

在三层交换机上配置启用DHCP服务、地址池等参数。

DHCP的地址分配，以及给客户端传送的DHCP各项参数都需要在DHCP地址池中进行定义。地址池的名字由字符和数字组成。每个设备都可以定义多个地址池，根据DHCP请求包中的中继代理IP地址来决定分配哪个地址池的地址。

（1）如果 DHCP 请求包中没有中继代理的IP地址，就分配与接收DHCP请求包接口的IP地址同一子网或网络的地址给客户端。如果没定义这个网段的地址池，地址分配就失败。

（2）如果 DHCP 请求包中有中继代理的IP地址，就分配与该地址同一子网或网络的地址给客户端。如果没定义这个网段的地址池，地址分配就失败。

地址池的配置模式显示为“Ruijie（dhcp-config）#”，在此模式下可以配置该地址池的可分配IP范围、默认网关、DNS服务器IP、租约等参数。

配置到此，为13号VLAN的计算机准备的“Vlan13IpPool”地址池已经配置完毕，但是13号VLAN的计算机还不能获取IP，原因是缺少在全局模式下启动DHCP服务器功能的指令“Ruijie（config）# service dhcp”，为了避免排斥地址在配置前已经被分配出去，建议将此配置指令留在最后配置，接下来为24号VLAN的计算机配置“Vlan24IpPool”地址池，最后再启用DHCP服务器功能。

针对为PC2固定分配地址1.1.24.100/24的需求，在DHCP服务器数据库中，需要手工绑定IP 地址和 MAC 地址，手工绑定其实是一个特殊地址池。(www.xing528.com)

PC2的MAC地址是：4016.9FF2.2666，客户端标识包含了网络媒介类型和MAC地址。关于媒介类型的编码，请参见 RFC 1700中关于“Address Resolution Protocol Parameters”部分的内容，以太网类型为“01”。客户端标识其实就是在MAC地址前加上以太网类型，即在“4016.9FF2.2666”前加上“01”，也就是“0140.169f.f226.66”。

在交换机上配置的特殊的地址池“staticPc2”就是为了给PC2分配特定的IP地址“1.1.24.100/24”。DHCP DISCOVER报文中有一个字段“Option61”是Client Identifier，如图5-6所示，该字段包含了发送此报文的主机MAC地址，如果与DHCP服务器上配置的一致，DHCP服务器将分配对应的IP。

图5-6　DHCP协议数据报分析

最后启动DHCP服务器功能，配置完毕。

为了检查配置效果，分别在4台计算机上的命令提示符中使用命令“ipconfig”查看获得的IP地址，如果已经动态获得IP了则使用“ipconfig/release”命令释放IP，再使用“ipconfig/renew”命令重新获取IP。

PC1与PC3获取的IP是1.1.13.1或者1.1.13.2，PC2获取的IP是1.1.24.100，PC4获取的IP是1.1.24.11，因为前10个IP作为排斥地址不分配。图5-6显示了PC2获取IP地址的数据报交互过程。因为在三层交换机上配置了SVI端口，4台PC可以通信。

在计算机的命令提示符中可以查看到主机获取到的IP地址、网关、DNS、租期等信息。那么前面使用命令“Ruijie（config）# ip dhcp ping packets 5”配置的分配IP地址前的ping包次数如何验证呢？我们可以在PC1和PC3上完成下列操作。

（1）记录下PC1已经获取的IP地址。

（2）在PC1上使用“ipconfig/release” 命令释放IP地址。

（3）在PC3上配置（1）步骤中记录下的PC1的地址。

（4）在PC3上启动Wireshark之类的数据分析软件捕获数据包。

（5）在PC1上使用“ipconfig/renew” 重新获取IP。

PC3上的数据包捕获软件将捕获到从172.28.15.254地址“ping”出来的ICMP报文，总共5次。如图5-7所示。其中DHCP DISCOVER报文中的字段Option50是原先使用过但被占用的IP。

图5-7　DHCP分配IP地址前使用ping包测试IP是否被占用

在交换机的特权模式下可以查看DHCP绑定、冲突、中继等信息，绑定信息的查看如下所示。

不只计算机可以动态获取IP地址，交换机或者路由器的接口都可以动态获取IP地址。例如，在二层交换机上配置管理VLAN为13，动态获取IP地址如下所示。管理VLAN的IP地址通常由管理员规划指定，这里仅演示交换机接口如何动态获取IP。