第15节 单臂路由上部署DHCP服务器及DHCP中继——基于PacketTracer仿真实验
2024-04-08 23:18:50
1理论知识储备
1.1 VTP协议相关理论知识
- 概念：VTP（VLAN Trunking Protocol）：是VLAN中继协议，也被称为虚拟局域网干道协议。它是思科私有协议。
- 作用：在企业网络中有多台交换机企业，配置VLAN工作量大，可以使用VTP协议，把一台交换机配置成VTP Server, 其余交换机配置成VTP Client,这样他们可以自动学习到server 上的VLAN 信息。
- 三种工作模式：VTP Server、VTP Client 和 VTP Transparent。新交换机出厂时的默认配置是预配置为VLAN1，VTP 模式为服务器。
- VTP Server维护该VTP域中所有VLAN 信息列表，VTP Server可以建立、删除或修改VLAN，发送并转发相关的通告信息，同步vlan配置，会把配置保存在NVRAM中。
- VTP Client虽然也维护所有VLAN信息列表，但其VLAN的配置信息是从VTP Server学到的，VTP Client不能建立、删除或修改VLAN，但可以转发通告，同步vlan配置，不保存配置到NVRAM中。
- VTP Transparent相当于是一项独立的交换机，它不参与VTP工作，不从VTP Server学习VLAN的配置信息，而只拥有本设备上自己维护的VLAN信息。VTP Transparent可以建立、删除和修改本机上的 VLAN信息，同时会转发通告并把配置保存到NVRAM中。
- VTP域：
- 定义：VTP域也称为VLAN管理域，有一个以上共享VTP域名互相连接的交换机组成。也就是说，VTP域是一组VTP域名相同并通过中继链路相互连接的交换机。
- 意义：要使用VTP，首先必须建立一个VTP管理域，在同一管理域中的交换机共享vlan信息，并且一个交换机只能参加一个管理域。不同域中的交换机不能共享vlan信息。
- 要求：（1）域内的每台交换机都必须使用相同的域名，不论是通过配置实现，还是由交换自动学到的。（2）Catalyst交换机必须是相邻的，即相邻的交换机需要具有相同的域名。（3）在所有Catalyst交换机之间，必须配置中继链路。
- tips：在公司网络中，服务器一般单独使用一个vlan，避免广播的负担。
1.2 路由器上部署DHCP相关理论知识
- 条件：虽然DHCP属是TCP/IP协议栈中5层中的功能，但是对于3层及以上的设备一般都有部署DCHP的条件，路由器主要工作在3层，但也内置了一些可以满足高层功能的硬件条件。（比如交换机也内置虚拟PC，能满足远程管理的需求）
- 意义：DHCP请求是通过广播来实现的，广播无法再不同VLAN之间传递，因此DHCP服务器需要部署在所有VLAN相接的位置，也就是路由器的位置。
- 子接口对DHCP请求的应答：DHCP从哪个子接口收到的请求，就提供该子接口IP网段对应的IP地址。
- 相关命令
conf tip dhcp excluded-address 10.1.1.1 10.1.1.9 #先预留地址后创建地址池ip dhcp excluded-address 10.1.1.254 #预留网关IPip dhcp pool v10 #创建一个地址池，并命名为v10，回车进入DHCP地址池配置模式network 10.1.1.0 255.255.255.0 #定义地址池提供的IP及子网掩码default-router 10.1.1.254 #定义地址池提供的网关IPdns-server 40.1.1.1 #定义地址池提供的DNS服务器IP地址，在网络规划阶段就应该为各个服务器固定下IPlease 1 12 30 #定义租期，输入3个正整数，分别对应天数、时、分，该命令在PT仿真平台不支持exitno ip dhcp pool v10 #删除地址池no ip dhcp excluded-address 10.1.1.254 #删除IP预留
1.3 DHCP中继相关理论知识
- 背景：由于路由器本身不是专门用于配置DHCP服务器的设备，当公司人数几百上千人时，路由器上部署DHCP将心有余而力不足。那我们是否能仍然发挥路由器起到路由的主要功能，让路由器将来自某个VLAN的DHCP请求转发到另一个VLAN中呢？这是DHCP中继技术要解决的核心任务。
- DHCP Relay：DHCP中继（也叫做DHCP中继代理）是一个小程序，其可以实现在不同子网和物理网段之间处理和转发dhcp信息的功能。如果DHCP客户机与DHCP服务器在同一个物理网段，则客户机可以正确地获得动态分配的ip地址。如果不在同一个物理网段，则需要DHCP Relay Agent(中继代理)。
- DHCP relay 原理：
- 当dhcp client 启动并进行dhcp 初始化时，它会在本地网络广播配置请求报文。
- 如果本地网络存在dhcp server，则可以直接进行dhcp 配置，不需要dhcp relay。
- 如果本地网络没有dhcp server，则与本地网络相连的具有dhcp relay 功能的网络设备收到该广播报文后，将进行适当处理并转发给指定的其它网络上的dhcp server。以单播方式转发。
- dhcp server 根据dhcp client 提供的信息进行相应的配置，并通过dhcp relay 将配置信息发送给dhcp client，完成对dhcp client 的动态配置。
- 部署位置：部署于路由器的各子接口上。
- 最多能跨越2次VLAN。
- 相关命令。
int f0/0.1
ip helper-address 40.1.1.1 #收到DHCP请求时，转给DHCP服务器IP地址
1.4 单臂路由的局限性
- 路由器接口容易成为网络通信功能的瓶颈。
- 所有子接口均依赖于总接口，容易单点发生故障，网络结构不够稳健。
- 不同VLAN之间通信的帧（大文件会有许多帧）都需要单独经过VLAN标签封装解封装、均需要单独路由。
2实验一：路由器上部署DHCP
2.1实验目的
- 如下网络拓补图搭配网络，注意接口号与网段规划；
- 构建VTP域；
- 路由器上部署DHCP服务器；
- 所有PC能自动获取IP地址并能相互ping通。
2.2部署步骤及命令
'''交换机配置命令'''
'''第一步：配置trunk接口模式'''
'''第二步：配置VTP域及创建VLAN类型'''
'''第三步：划分接口至对应VLAN'''# 配置第一台交换机接口模式
en
conf t
ho SW1
int f0/3
sw m t# 配置第二台交换机接口模式
en
conf t
ho SW2
int range f0/3 - 5
sw m t# 配置第三台交换机接口模式
en
conf t
ho SW3
int f0/4
sw m t# 配置第一台交换机为VTP server，第二三台应该同步学习配置了哪些vlan
# 配置完成后利用show vlan brief查看各自配置结果
en
conf t
vtp domain qq
vlan 10
exit
vlan 20
exit
vlan 30
exit
vlan 40
exit# 为第一台交换机划分接口至相应VLAN
en
conf t
int f0/1
sw ac vlan 10
int f0/2
sw ac vlan 20# 为第二台交换机划分接口至相应VLAN
en
conf t
int f0/1
sw ac vlan 10
int f0/2
sw ac vlan 30# 为第三台交换机划分接口至相应VLAN
en
conf t
int f0/1
sw ac vlan 20
int f0/2
sw ac vlan 40'''路由器配置命令'''
'''第一步：配置子接口'''
'''第二步：创建DHCP地址池'''# 创建子接口并定义所属VLAN及IP，完成后使用show ip int b检查配置
en
conf t
ho R1
int f0/0
no shut
exit
int f0/0.1
no shut
encapsulation dot1q 10
ip add 10.1.1.254 255.255.255.0
exit
int f0/0.2
no shut
encapsulation dot1q 20
ip add 20.1.1.254 255.255.255.0
exit
int f0/0.3
no shut
encapsulation dot1q 30
ip add 30.1.1.254 255.255.255.0
exit
int f0/0.4
no shut
encapsulation dot1q 40
ip add 40.1.1.254 255.255.255.0
exit# 对每个VLAN均需要单独配置，先预留IP，再创建地址池（含IP、子网掩码、网关、DNS地址）
# 配置后使用do show run检查配置
en
conf t
ip dhcp excluded-address 10.1.1.1 10.1.1.9
ip dhcp excluded-address 10.1.1.254
ip dhcp pool v10
network 10.1.1.0 255.255.255.0
default-router 10.1.1.254
dns-server 40.1.1.1
exit
ip dhcp excluded-address 20.1.1.1 20.1.1.9
ip dhcp excluded-address 20.1.1.254
ip dhcp pool v20
network 20.1.1.0 255.255.255.0
default-router 20.1.1.254
dns-server 40.1.1.1
exit
ip dhcp excluded-address 30.1.1.1 30.1.1.9
ip dhcp excluded-address 30.1.1.254
ip dhcp pool v30
network 30.1.1.0 255.255.255.0
default-router 30.1.1.254
dns-server 40.1.1.1
exit'''PC端自动获取IP、DNS服务器手动配置IP'''
检查IP获取结果，检查能否ping通。
3实验二：路由器上部署DHCP中继
3.1实验目的
- 如下网络拓补图搭配网络，注意接口号与网段规划；
- 构建VTP域；
- 路由器上部署DHCP中继，在服务器上部署DHCP与DNS服务；
- 所有PC能自动获取IP地址并能相互ping通。
3.2部署步骤及命令
- 交换机部署命令与上实验一致。
- 路由器上无需配置地址池，仅需要对每个子接口设置网关IP、所属VLAN，并设置DHCP中继。
# 创建子接口并定义所属VLAN及IP，完成后使用show ip int b检查配置
en
conf t
ho R1
int f0/0
no shut
exit
int f0/0.1
no shut
encapsulation dot1q 10
ip add 10.1.1.254 255.255.255.0
ip helper-address 40.1.1.1
exit
int f0/0.2
no shut
encapsulation dot1q 20
ip add 20.1.1.254 255.255.255.0
ip helper-address 40.1.1.1
exit
int f0/0.3
no shut
encapsulation dot1q 30
ip add 30.1.1.254 255.255.255.0
ip helper-address 40.1.1.1
exit
int f0/0.4
no shut
encapsulation dot1q 40
ip add 40.1.1.254 255.255.255.0
exit
- 服务器上部署DHCP服务。选中服务器→配置→按下图为每个VLAN增加地址池→关闭。
- PC端尝试自动获取IP并相互ping通。
4 总结
- 理解VTP在交换机之间的作用；
- 掌握交换机上配置VTP的命令；
- 理解路由器在承担DHCP服务与DHCP中继时的作用；
- 掌握路由器上部署DHCP服务器的命令。
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