课程设计（大作业）报告课程名称：网络协议工程设计题目：DHCP协议分析以及以下各层协议的工作机制院系：信息技术学院班级：级计算机科学与技术2班设计者：学号：指导教师：***设计时间：2014.1.2—2014.1.6信息技术学院昆明学院课程设计（大作业）任务书目录一．题目分析 (1)二．实验环境 (1)三．实验原理 (2)DHCP 工作原理： (4)四．实验流程 (5)五．实验步骤 (6)1、可能用到的网络协议有： (6)2、划分VLAN (8)3：用实验主机自动获取 IP 地址，捕获数据包并进行分析 (10)六．协议分析 (13)六．实验总结 (17)七、参考文献 (17)课程设计（大作业）报告一．题目分析用协议分析工具分析DHCP以及以下各层协议的工作机制：1、理解DHCP协议的基本原理；2、了解DHCP的工作过程；3、了解DHCP的基本命令格式；4、了解DHCP以及以下各层协议的工作机制二．实验环境本实验中需要有一台开启 DHCP 服务的主机。
锐捷的三层交换机 RG-S3750-24 即可以配置 DHCP 服务，本实验中使用锐捷的三层交换机作为 DHCP 服务器。
实验拓扑图如图所示：实验拓扑图三．实验原理DHCP 是动。
态主机分配协议（Dynamic Host Configuration Protocol）的缩写，它的前身是 BOOTP 协议。
BOOTP 原本是用于无盘工作站连接的网络上：网络主机使用BOOTROM 而不是磁盘起动并连接上网络，需要通过 BOOTP 协议自动地为那些主机设定TCP/IP环境。
但是 BOOTP 协议有一个缺点：在设定前必须事先获得客户端的 MAC 地址，而且，与 IP 地址的对应是静态的。
即，BOOTP 非常缺乏“动态性”，不但配置起来非常麻烦，而且在有限的 IP 地址资源环境中，BOOTP 协议要求的地址一一对应关系会造成非常可观的浪费。
DHCP 协议可以说是 BOOTP 协议的增强版本，提供了一种动态指定 IP 地址和配置参数的机制，使网络管理员能够集中管理和自动分配 IP 网络地址。
当某台计算机移到网络中的其它位置时，能自动收到新的 IP 地址。
DHCP 由两个部份组成：一个是服务器端，而另一个是客户端。
所有的 IP 网络设定参数都由 DHCP 服务器集中管理，并负责处理客户端的 DHCP 请求；而客户端则会使用从服务器分配下来的 IP 环境数据。
相对于 BOOTP，DHCP 透过“租约”的概念，有效且动态的分配客户端的 TCP/IP 环境设定，而且，作为兼容考虑，DHCP 也完全照顾了 BOOTP Client的需求。
DHCP 主要用于大型网络环境和配置 IP 比较困难的地方。
有些 DHCP 服务器指定的配置参数和 IP 协议并不相关，但这并没有关系，它的配置参数使得网络上的计算机通信变得方便而容易实现了。
DHCP 分配 IP 地址的租期从 1 分钟到 100 年不定，当租期到了的时候，服务器可以把这个 IP 地址分配给别的机器使用。
DHCP 报文格式：各字段的含义如下：Op：消息操作代码，如果是客户机送给服务器的封包，则设为1，反向为2；Htype：硬件地址类型，Ethernet 为1；Hlen：硬件地址长度，Ethernet 为6；Hops：若封包需经过路由器传送，每经过一个路由器加1，若在同一网内，为0；TransactionID：事务ID，DHCP REQUEST 时产生的数值，以作为DHCP REPL Y时的依据；Secs：秒，客户机启动时间；Flags：标记，从0 到15 共16bits，最左1 位为1 时表示服务器将以广播方式传送封包给客户机，其余尚未使用；Ciaddr：客户端IP 地址，要是客户机想继续使用之前取得的IP 位址，则列于这里；Yiaddr：你的（客户端）IP 地址，从服务器送回客户机的DHCP OFFER 和DHCP ACK 封包中，此栏填写分配给客户机的IP 位址；Siaddr：服务器IP 地址，在DHCP 服务器链中使用的下一台服务器的IP 地址，通常是DHCP 服务器链接到TFTP 服务器。
可通过在该字段中提供全是零的值(0.0.0.0)来终止链；Giaddr：转发代理IP 地址，若需跨网段进行DHCP 发放，此栏为转发代理的地址，否则为0；Chaddr：客户端硬件地址；Sname：服务器名，服务器的名称字符串，以0x00 结尾；File：引导文件名，若client 需要从网络启动，此栏将指出启动影像文件的名称，稍后以TFTP 传送；Options：可选参数字段，允许厂商定议选项，以提供更多的设定资讯（如：Netmask、Gateway、DNS 等等）。
其长度可变（最长可达312 字节），同时可携带多个选项。
每一选项的第一个字节为标记子字段，其后一个字节为长度字段（表明后面的值字段长度），最后为选项的值字段。
当选项的标记子字段内容为0x53 时，提示后面的值字段为DHCP 的封包类别，如下表所示：DHCP工作原理：1、发现阶段：即DHCP 客户机寻找DHCP 服务器的阶段。
DHCP 客户机以广播方式（因为DHCP 服务器的IP 地址对于客户机来说是未知的）发送DHCP DISCOVER 发现报文来寻找DHCP 服务器。
2、提供阶段：即DHCP 服务器为DHCP 客户机提供IP 地址的阶段。
在网络中接收到DHCP DISCOVER 报文的DHCP 服务器都会做出响应，它从尚未出租的IP 地址中挑选一个分配给DHCP 客户机，向DHCP 客户机发送一个包含出租的IP 地址和其他设置的DHCPOFFER 提供报文。
3、请求阶段：即DHCP 客户机选择某台DHCP 服务器提供的IP 地址的阶段。
如果有多台DHCP 服务器向DHCP 客户机发来的DHCP OFFER 报文，则DHCP 客户机只接受第一个收到的DHCP OFFER 报文，然后它就以广播方式回答一个DHCP REQUEST 请求报文，该报文中包含向它所选定的DHCP 服务器请求IP 地址的内容。
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。
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DHCP REQUEST 报文之后，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DHCP ACK 确认报文，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。
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 报文了，而是直接发送包含前一次所分配的IP 地址的DHCP REQUEST 报文。
当DHCP 服务器收到这一报文后，它会尝试让DHCP 客户机继续使用原来的IP 地址，并回答一个DHCP ACK 报文。
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DHCP NACK 否认报文。
当原来的DHCP 客户机收到此DHCP NACK 报文后，它就必须重新发送DHCP DISCOVER 发现报文来请求新的IP 地址。
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 租约的报文。
四．实验流程五．实验步骤1、可能用到的网络协议有：应用层DNS, FTP，HTTP, RIP, DHCP传输层TCP, UDP网络层IP,ICMP,IGMP数据链路层ARP,RARP物理层以太网，RS-232.路由协议(RIP)：路由协议主要运行于路由器上，路由协议是用来确定到达路径的，它包括RIP,IGRP,EIGRP,OSPF。
起到一个地图导航，负责找路的作用。
它工作在网络层。
路由选择协议主要是运行在路由器上的协议，主要用来进行路径选择。
FTP：FTP（File Transfer Protocol, FTP）是TCP/IP网络上两台计算机传送文件的协议，FTP是在TCP/IP网络和INTERNET上最早使用的协议之一，它属于网络协议组的应用层。
FTP客户机可以给服务器发出命令来下载文件，上载文件，创建或改变服务器上的目录。
HTTP：HTTP协议（HyperText Transfer Protocol，超文本传输协议）是用于从WWW服务器传输超文本到本地浏览器的传输协议。
HTTP是客户端浏览器或其他程序与Web服务器之间的应用层通信协议。
IP: IP是英文Internet Protocol（网络之间互连的协议）的缩写，中文简称为“网协”，也就是为计算机网络相互连接进行通信而设计的协议。
ARP：在以太网协议中规定，同一局域网中的一台主机要和另一台主机进行直接通信，必须要知道目标主机的MAC地址。
而在TCP/IP协议栈中，网络层和传输层只关心目标主机的IP地址。
这就导致在以太网中使用IP协议时，数据链路层的以太网协议接到上层IP协议提供的数据中，只包含目的主机的IP地址。
于是需要一种方法，根据目的主机的IP地址，获得其MAC地址。
这就是ARP协议要做的事情。
RARP：反向地址解析协议用于一种特殊情况，如果站点被初始化后，只有自己的物理网络地址而没有IP地址，则它可以通过RARP协议，并发出广播请求，征求自己的IP地址，而RARP服务器则负责回答。
NAT转发协议：网络地址转换(NAT,Network Address Translation)属接入广域网(WAN)技术，是一种将私有（保留）地址转化为合法IP地址的转换技术，它被广泛应用于各种类型Internet接入方式和各种类型的网络中。
原因很简单，NAT 不仅完美地解决了lP地址不足的问题，而且还能够有效地避免来自网络外部的攻击，隐藏并保护网络内部的计算机。
DNS：DNS 是计算机域名系统(Domain Name System) 的缩写，它是由解析器和域名服务器组成的。
域名服务器是指保存有该网络中所有主机的域名和对应IP 地址，并具有将域名转换为IP地址功能的服务器STP: STP（Spanning Tree Protocol）是生成树协议的英文缩写。