DHCP服务器在校园网的使用与规划.docx

DHCP服务器在校园网的使用与规划.docx

《DHCP服务器在校园网的使用与规划.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《DHCP服务器在校园网的使用与规划.docx（16页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

DHCP服务器在校园网的使用与规划

学号

密级

哈尔滨铁道职业技术学院毕业论文

DHCP服务器在校园网的使用与规划

学院名称：

计算机学院

专业名称：

计算机网络

学生姓名：

张海莲

指导教师：

张雪讲师

二○一一年六月

郑重申明

本人呈交的毕业论文，是在指导教师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，所有数据、图片资料真实可靠。

尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本毕业论文的研究成果不包含他人享有著作权的内容。

对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确的方式标明。

本毕业论文的知识产权归属于培养单位。

本人签名：

日期：

指导教师签名：

日期：

AGRADUATIONDISSERTATIONOFHARBINRAILWAYTECHNICALCOLLEGE

INADHCPSERVERCAMPUS-NETUSEANDPLANNING

College：

ComputerCollege

Subject：

Computernetwork

Name：

Zhanghailian

Director：

Zhangxuelecturer

June2011

摘要

随着网络的逐步普及，校园网络的建设是学校向信息化发展的必然选择，校园网网络系统是一个非常庞大而复杂的系统，它不仅为现代化发展、综合信息管理和办公自动化等一系列应用提供基本操作平台，而且能提供多种应用服务，使信息能及时、准确地传送给各个系统。

而校园网工程建设中主要应用了网络技术中的重要分支局域网技术来建设与管理的，其主要包括局域网的技术思想、网络设计方案、网络拓扑结构、布线系统、服务器的部署（FTP、邮件、DNS、DHCP等）服务、Intranet/Internet的应用、网络安全等。

因此本毕业设计课题将主要以校园局域网络建设过程可能用到的技术及实施方案为设计方向，为校园网的建设提供理论依据和实践指导，建设一个现代化的校园网的网络。

关键字：

局域网、Internet、计算机网络、网络协议、服务器、防火墙综合布线

ABSTRACT

Alongwiththenetworkpopularization,thecampusnetworkgraduallytotheinformatizationconstructionistheschooltheinevitableoutcomeofthedevelopmentofcampusnetwork,thesystemisaverylargeandcomplexsystem,itisnotonlyformodernizationdevelopmentandcomprehensiveinformationmanagementandofficeautomationandsoonaseriesofappliedtoprovidebasicoperationplatform,andcanprovidevariousapplicationservice,maketheinformationcantimely,accuratelytransmittedtoeachsystem.Andinengineeringconstructionofcampusnetworktechnologymainlyusedanimportantbranchoflocalareanetworktechnologytoconstructionandmanagement,itsmainincludeLANtechnologyidea,networkdesign,networktopologystructure,wiringsystem,serverdeployment（FTP,mail,DNS,IntranetDHCP,etc）services,Internetapplications,network/safetyetc.Sothegraduationdesigntaskwillmainlycampuslocalareanetworkconstructionprocessmayuseoftechnologyindesignandimplementationplanfortheconstructionofnetworkdirections,inordertoprovidetheoreticalbasisandpracticalguidance,buildingamoderncampusnetwork.

Keyword:

LAN,Internet,computernetwork,networkprotocol,server,firewallintegratedwiring

目录

第1章项目概要1

第2章校园网现状和存在问题2

2.1校园网现状2

2.2组建校园网的要求分析2

2.2.1网络性能及策略服务2

2.2.2网络的可靠性2

2.2.3支持VLAN功能2

2.2.4网络的安全要求3

2.2.5网络的管理要求3

2.2.6计费要求3

第3章建设目标和建设内容4

3.1建设目标4

3.2建设指导思想4

3.3建设原则5

3.4结构化布线5

3.4.1工作区子系统5

3.4.2水平子系统6

3.4.3垂直干线系统6

3.4.4管理子系统6

3.4.5设备间子系统7

3.4.6建筑群子系统7

第4章DHCP服务器的部署与VPN的实现8

4.1DHCP的工作原理8

4.1.1DHCP服务是什么8

4.1.2DHCP中继代理的工作原理10

4.2VPN的实现10

4.2.1VPN原理11

4.2.2WindowsServer2003支持以下两种VPN通信协议11

4.2.3VPN使用的在以下两种场合11

第5章网络通信系统13

第6章网络安全与管理系统17

6.1防病毒17

6.2防火墙17

6.3入侵检测系统17

6.4网络管理18

总结19

参考文献20

致谢21

第1章项目概要

新校园网络工程是国家“西部大学校园计算机网络建设工程”之一，该工程需要对现有校园网进行全面改造和性能提升，其先进性、可扩展性、建设规模、包含内容等本次网络建设目前需要覆盖该校的A、B、C三校区，同时要考虑以后的扩展需要，如新扩展的3000亩校区等。

该项目建设总体目标是：

在一年之内，建成该校校园网网络基础设施，实现校内用户的高速互联互通、资源共享，校外与中国教育科研计算机网高速接入，同时建设一系列基于校园网环境的教学、科研和管理的应用系统。

该工程主要包括建设校园计算机光纤主干网、校园网网络中心、开放网络机房、多媒体网络教室、网络管理和运行系统、教学、科研、管理系统和网络安全保障体系等。

要满足全校八千多学生、1千多教职员工的教学、科研、管理、生活、娱乐等的上网需要。

该工程的实施，不仅能全面提高大学校园网的水平和规模，扩大校园网的应用范围，为教师教学和科研以及学生进入网络平台提供了基本保证，而且将为国民经济和社会信息化的发展提供人才和智力支持，直接关系到“科教兴国”战略的实施和教育跨越式发展目标的实现。

第2章校园网现状和存在问题

2.1校园网现状

大学目前网络信息流量巨增，新型网络应用的开展，如：

网上多媒体教学、校内IP电话、远程教育、网上联合工程研究、数字化图书馆、校园办公自动化系统等对网络主干和网络服务器设备提出了新的要求，原有设备已经很难适应新的需求、因此需要重新规划建设新的校园网络，将各个校区的网络系统连接起来，建设统一的、规模较大的、能适应学校教研发展的校园网络系统

2.2组建校园网的要求分析

2.2.1网络性能及策略服务

新组建的大学网络系统应实现高带宽、多路交换特性，为校园内外部信息交换提供流畅的信息通道。

网络应具有高性能，可实现链路汇聚（LAG）特性提供更高带宽。

低延时特性应满足网上视频点播、IP电话、时实远程教育、多媒体教学的基本需求。

主干网络设备支持四层以上的交换特性，实现对不同IP业务的策略控制与管理，提高QoS服务质量，将IP组播技术应用在网络系统中，为实施远程教育打下坚实的基础。

2.2.2网络的可靠性

由于大学的校园网络支持的用户十分庞大，骨干网络应该具有很高的可靠性，最好能够提供电信级的可靠性。

应该从网络设计上和产品设计上提供相应的可靠性保障。

如网络设计时，骨干网络设计时应该考虑建立冗余连接，实现故障自动链路切换。

产品选择上应提供具有容错设计、无单一故障点的产品。

2.2.3支持VLAN功能

为了加强IP管理，原则上一个单位在一个IP子网内。

由于校园各单位的分散性，会出现一个单位的站点分布在不同的楼群内，另一方面在校园网的同一个二级交换机上往往会连接多个IP子网，校园网分布式VLAN和集中式VLAN是当前和今后学校二级IP子网组网的基本特性。

因此，在产品选择和网络设计时，应细致考虑VLAN可定义的类型，VLAN的中继能力，实现基于策略的VLAN。

2.2.4网络的安全要求

网络安全是任何一个建网单位都十分关心的问题，网络设计必须能够提供一整套安全性策略、安全性机制和安全性解决方案。

另外由于大学的特殊情况应该特别注意IP地址防盗用问题。

大学校园网络与CERNET已连通，许多单位建立了自己的域名服务器、WWW等服务器。

网络中心为各单位分配了正规的IP地址，因此存在IP地址盗用问题；在划分了IP子网后，子网间的IP地址盗用问题解决了，但子网内部仍存在IP地址盗用。

除了以路由器或PC桥方式与校园网连接的子网外，其它方式连接的子网应考虑防止IP盗用。

在大学出口处设立防火墙，防止外部网络对校园内部网络的攻击，请详细叙述IP盗用和网络安全的策略、方法、措施。

2.2.5网络的管理要求

构成大学校园网络的产品众多，网络管理是一个十分艰巨而重要的问题,网管除了管理校园网骨干交换机、二级交换机外，还要管理路由器、拨号服务器、各二级单位的具有网管功能的交换机、路由器。

2.2.6计费要求

网络计费分局域网站用户计费和拨号用户计费。

局域网用户计费按院、部、处、实验室为单位进行结算，要求计费系统基于IP地址的流量计费或基于用户的流量计费。

家属区、学生区局域网络用户采用代理服务器上网，要求计费系统基于用户的流量计费。

拨号用户计费要求采用计时、计量相结合的办法。

局域网用户的流量要求区分国际、国内的流入、流出，拨号用户只要求区分流入、流出。

网络安全计费、灵活的用户管理、方便的用户计费查询是计费软件应达到的基本要求。

第3章建设目标和建设内容

3.1建设目标

大学校园网建设工程项目的总体目标是：

通过有线、无线等方式组建一个高稳定性、强壮性、安全性、可管理性的计算机网络系统；多协议、多服务的计算机网络体系；实现现有三校区的高速互连互通，并覆盖校园内每个角落，同时考虑可扩展性，保证3～5年以内不落后，10年以内可用，能够轻松方便地支持校内办公自动化（OA）、教学管理、科研管理、数字图书馆、远程教育（网络教育）、校园一卡通及多媒体信息服务等应用的需求。

3.2建设指导思想

先进性：

在保证系统能够稳定运行的基础上，以先进的设计思想，设计网络结构、开发工具，采用市场覆盖率高、标准化和技术成熟的软硬件产品。

保证技术的前瞻性，延长系统的生命周期。

可靠性：

具有容错功能，管理、维护方便。

对网络的设计、选型、安装、调试等各环节进行统一规划和分析，确保系统运行可靠，并具有良好的性能价格比。

安全性：

随着信息化的集中处理和基于Internet的访问激增，给校园网络带来的不利因素之一便是安全问题。

从某种角度上来看，使校园内部科研信息及其它信息等暴露的可能性增大，信息一经暴露，给全系统带来的危害性加大。

因此，方案设计时，充分考虑系统的抗外部攻击和内部攻击的能力。

可扩展性：

系统总体设计采用开放的结构，具有可扩展性，同时系统设计应经济实用。

实用性：

本着经济的原则，系统不追求大而全和设备先进，选用实用、够用的设计方案，更着眼于系统整个的灵活性和可扩充性，同时，考虑要利用和保护现有的资源、充分发挥设备效益。

开放性：

系统设计应采用开放的技术、开放的结构、开放的系统组建和开放的用户接口，以利于网络维护、扩展升级和与外界信息的沟通。

灵活性：

采用积木式模块组合和结构化设计，使系统配置灵活，满足学校分步实施的建网原则，使网络具有强大的可增长性。

3.3建设原则

统一规划、分步实施、近期目标明确统一设计，分布实施的原则基于系统的可用性、扩展性和先进性的统一的需要，即应用系统的设计、网络方案设计充分考虑网络系统建成后5－10年的发展需要，进行全方位整合；考虑校园园区网络系统的设备、物理链路、业务发展状况、技术力量等多方面的综合因素，为未来的发展留有余地。

坚持先进性、开放性、标准化的原则建立一个大规模的综合性园区网络系统，应该尽可能采用先进成熟的技术。

选购具有当今主流先进技术水平的计算机系统和网络设备，这些设备或系统应该在相当长的时间内保证其先进性。

开发或选购的各种网络应用软件也尽可能先进，并有相当长时间的可用性。

现代计算机网络的一个最显著特点是具有极好的开放性。

这种开放性靠标准化实现，使得符合这些标准的计算机系统很容易进行网络互连。

为此，应制定全网统一的网络体系结构，并遵循统一的通信协议标准。

网络体系结构和通信协议应选择广泛使用的国际工业标准，使得设计网络系统成为一个完全开放式的网络计算环境。

强调应用和服务网络应用和服务在整个网络建设中应置于非常重要的地位。

建设好一个，投入使用一个，使网络的建设、应用及服务同步进行。

应用和服务才是用户可直接受益的部分。

同时，提供网络系统强有力的售后保障体系，也是应用和服务延伸的保证。

3.4结构化布线

综合布线系统设计原则：

1，系统性2，标准化3，先进性和延续性4，高性能价格比5，实用性6，　灵活方便7，可管理8，扩充性好

从功能上看，综合布线系统包括工作区子系统、水平子系统、管理子系统、垂直干线子系统、设备间子系统、建筑群子系统六个子系统。

我们的设计方案将根据实际情况进行取舍.简要介绍如下。

3.4.1工作区子系统

它是将用户的通信设备连接到综合布线系统的子系统，包括各种型号的插座及将通信设备连到插足所需的各种配件。

3.4.2水平子系统

水平子系统将干线子系统线路延伸到用户工作

区，大多数使用4对或25对非屏蔽双绞线，它们能支持现代通信设备。

在对宽带需求较大的应用时采用光缆。

应用于本次设计中语音和数据部分的产品为MPS300E-262超5类信息模块和86系列双孔面板。

根据工作区信息点的数量及用户的要求，语音和数据均采用6类4对非屏蔽双绞线，可支持1Gbps信息传输，光纤到桌面信息点采用LGBC室内多模光纤。

3.4.3垂直干线系统

它是综合布线系统的骨干。

它是由电缆、光缆及其它各种支持设备组成的一个综合子系统，支持所有的其它通信子系统。

垂直干线系统将所有水平子系统连接在一起，汇合成配线分支点，通常占有一个小房间或配线柜，并与户外系统相接。

3.4.4管理子系统

由交联、互联配线架、信息插座式配线架以及跳线

组成。

管理点为连接其他子系统提供连接手段，交联和互联可以将通信线路定位或重定位到建筑物的不同部分，以便能更容易地管理通信线路。

本项目采用的是110DW2-100FT110型配线架、PM2151B-24GS和PM2151B-48GS铜缆配线架。

全部采用机柜式安装方式，这样既便于系统的联接和管理，又安全可靠、美观大方。

3.4.5设备间子系统

设备间子系统也称设备子系统。

设备间子系统由电缆、连接器和相关支撑硬件组成。

它把各种公共系统设备的多种不同设备互连起来，其中包括邮电部门的光缆、同轴电缆、程控交换机等。

设计时注意的要点为：

（1）设备间要有足够的空间，保障设备的存放；

（2）设备间要有良好的工作环境，如温度、湿度等；

（3）设备间的建设标准应按机房建设标准设计。

3.4.6建筑群子系统

它是连接楼群之间的通信设备，包括支持楼群之间通信的传输介质及各种支持设备，如电缆、光缆及电气保护设备。

除了各种有线手段外，户外系统还包含其它无线通信手段。

户外电缆在进入大楼时通常要在入口处经过一次转接接入户内系统，在转接处可加上电气保护设备。

第4章DHCP服务器的部署与VPN的实现

4.1DHCP的工作原理

4.1.1DHCP服务是什么

DHCP称为动态主机配置协议。

DHCP服务允许工作站连接到网络并且自动获取一个IP地址。

配置DHCP服务的服务器可以为每一个网络客户提供一个IP地址、子网掩码、缺省网关、一个WINS服务器的IP地址，以及一个DNS服务器的IP地址。

DHCP是一个基于广播的协议，它的操作可以归结为四个阶段，这些阶段是IP租用请求、IP租用提供、IP租用选择、IP租用确认。

4.1.1.1寻找Server

当DHCP客户端第一次登录网路的时候﹐也就是客户发现本机上没有任何IP资料设定﹐它会向网路发出一个DHCPDISCOVER封包。

因为客户端还不知道自己属于哪一个网路﹐所以封包的来源地址会为0.0.0.0﹐而目的地址则为255.255.255.255﹐然后再附上DHCPdiscover的信息﹐向网路进行广播。

网络上每一台安装了TCP/IP协议的主机都会接收到这种广播信息，但只有DHCP服务器才会做出响应.DHCPdiscover的等待时间预设为1秒也就是当客户端将第一个DHCPdiscover封包送出去之后在1秒之内没有得到回应的话就会进行第二次DHCPdiscover广播。

在得不到回应的情况下客户端一共会有四次DHCPdiscover广播（包括第一次在内）除了第一次会等待1秒之外其余三次的等待时间分别是91316秒。

如果都没有得到DHCP服务器的回应客户端则会显示错误信息宣告DHCPdiscover的失败。

之后基于使用者的选择系统会继续在5分钟之后再重一次DHCPdiscover的要求。

4.1.1.2提供IP租用位址

当DHCP服务器监听到客户端发出的DHCPdiscover广播后﹐它会从那些还没有租出的位址范围内﹐选择最前面的的空置IP，连同其它TCP/IP设定，回应给客户端一个DHCPOFFER封包。

由于客户端在开始的时候还没有IP位址﹐所以在其DHCPdiscover封包内会带有其MAC位址信息﹐并且有一个XID编号来辨别该封包﹐DHCP服务器回应的DHCPoffer封包则会根据这些资料传递给要求租约的客户。

根据服务器端的设定﹐DHCPoffer封包会包含一个租约期限的信息。

4.1.1.3接受IP租约

如果客户端收到网路上多台DHCP服务器的回应﹐只会挑选其中一DHCPoffer（通常是最先抵达的那个）﹐并且会向网路发送一个DHCPrequest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位址。

之所以要以广播方式回答，是为了通知所有的DHCP服务器，他将选择某台DHCP服务器所提供的IP地址同时﹐客户端还会向网路发送一个ARP封包﹐查询网路上面有没有其它机器使用该IP位址﹔如果发现该IP已经被占用﹐客户端则会送出一个DHCPDECLINE封包给DHCP服务器﹐拒绝接受其DHCPoffer﹐并重新发送DHCPdiscover信息。

事实上﹐并不是所有DHCP客户端都会无条件接受DHCP服务器的offer﹐尤其这些主机安装有其它TCP/IP相关的客户软件。

客户端也可以用DHCPrequest向服务器提出DHCP选择﹐而这些选择会以不同的号码填写在DHCPOptionField里面。

换一句话说﹐在DHCP服务器上面的设定﹐未必是客户端全都接受﹐客户端可以保留自己的一些TCP/IP设定。

而主动权永远在客户端这边。

4.1.1.4确认阶段

即DHCP服务器确认所提供的IP地址的阶段。

当DHCP服务器收到DHCP客户机回答的DHCPrequest请求信息之后，它便向DHCP客户机发送一个包含它所提供的IP地址和其他设置的DHCPack确认信息，告诉DHCP客户机可以使用它所提供的IP地址。

然后DHCP客户机便将其TCP/IP协议与网卡绑定，另外，除DHCP客户机选中的服务器外，其他的DHCP服务器都将收回曾提供的IP地址。

4.1.1.5重新登录

以后DHCP客户机每次重新登录网络时，就不需要再发送DHCPdiscover发现信息了，而是直接发送包含前一次所分配的IP地址的DHCPrequest请求信息。

当DHCP服务器收到这一信息后，它会尝试让DHCP客户机继续使用原来的IP地址，并回答一个DHCPack确认信息。

如果此IP地址已无法再分配给原来的DHCP客户机使用时（比如此IP地址已分配给其它DHCP客户机使用），则DHCP服务器给DHCP客户机回答一个DHCPnack否认信息。

当原来的DHCP客户机收到此DHCPnack否认信息后，它就必须重新发送DHCPdiscover发现信息来请求新的IP地址。

4.1.1.6.更新租约

DHCP服务器向DHCP客户机出租的IP地址一般都有一个租借期限，期满后DHCP服务器便会收回出租的IP地址。

如果DHCP客户机要延长其IP租约，则必须更新其IP租约。

DHCP客户机启动时和IP租约期限过一半时，DHCP客户机都会自动向DHCP服务器发送更新其IP租约的信息。

至于IP的租约期限却是非常考究的﹐并非如我们租房子那样简单﹐DHCP客户机除了在开机的时候发出DHCPrequest请求之外﹐在租约期限一半的时候也会发出DHCPrequest﹐如果此时得不到DHCP服务器的确认的话﹐工作站还可以继续使用该IP﹔然后在剩下的租约期限的再一半的时候（即租约的75%）﹐还得不到确认的话﹐那么工作站就不能拥有这个IP了。

要是您想退租，可以随时送出DHCPLEREASE命令解约﹐就算您的租约在前一秒钟才获得的。

DHCP中继代理可以是一台计算机或者路由器，监听DHCP客户端发出的DHCP/BOOTP广播，然后转发这些信息到其他子网上的DHCP服务器。

4.1.2DHCP中继代理的工作原理

1、客户端广播DHCP请求；

2、中继代理转发DHCP请求信息到DHCP服务器；

3、DHCP服务器发送DHCP供给信息给DHCP中继代理；

4、中继代理广播DHCP供给；

5、客户端广播DHCP选择；

6、中继代理转发DHCP选择给DHCP服务器；

7、DHCP服务器发送DHCP确认给DHCP中继代理；

8、中继代理广播DHCP确认。

4.2VPN的实现

虚拟专用网（virtualprivatenetwork,vpn）让远程用户可以通过Internet安全地访问校园内部的网络资源，进而降低远程传输的费用。

WindowsServer2003支持的VPN通信协议PPTP（Point-to-pointTunnelingprotocol）与L2TP（LayerTwoTunnelingProtoco