论文基于IPv4的局域网IP地址分配

学年论文（设计）学院计算机与信息技术专业网络工程年级2010级计科2班姓名蒋慧强论文（设计）题目基于IPv4的局域网IP地址分配的关键技术研究指导教师李蕾职称副教授成绩2012年12月28日学号：201051012031目录摘要……………………………………………………………………………………2关键词……………………………………………………………………………………2Abstract…………………………………………………………………………………2Keywords………………………………………………………………………………21.地址……………………………………………………………………………………32.IP构成………………………………………………………………………………33.IP分配………………………………………………………………………………34.动态主机设定协定（DHCP）的IP地址自动分配技术……………………34.1DHCP的分配形式………………………………………………………………45.IPv4地址共享技术………………………………………………………………46.参考文献……………………………………………………………………………52摘要：本文基于局域网络的IPv4地址分配原则,研究了采用动态主机配置协议(DynamicHostConfigurationProtocol,DHCP)技术,通过DHCP服务器自动为客户主机分配IP地址,设置网关地址的问题，并探讨了实现IP地址共享分配技术，从而在保证网络性能的基础上，提高IP地址的利用率，降低网络的使用费用。关键词：动态主机配置协议IP地址共享分配技术Abstract：BasedonlocalareanetworkoftheIPv4addressallocationprinciple,studiedtheDynamicHostConfigurationProtocol(documentationweConfigurationProtocol,DHCP)technology,throughtheDHCPservertoHostassignIPaddressesforthecustomer,settingupthegatewayaddressproblems,andprobesintotherealizationofIPaddressdistributionofsharingtechnology,andonthebasisofguaranteetheperformanceofnetwork,improvetheutilizationrateofIPaddressandreducetheuseofthenetwork.keywords:dynamichostconfigurationprotocolIPaddresssharingdistributiontechnology31.地址IPv4使用32位（4字节）地址，因此地址空间中只有4,294,967,296（232）个地址。不过，一些地址是为特殊用途所保留的，如专用网络（约18百万个地址）和多播地址（约270百万个地址），这减少了可在互联网上路由的地址数量。随着地址不断被分配给最终用户，IPv4地址枯竭问题也在随之产生。基于分类网络、无类别域间路由和网络地址转换的地址结构重构显著地减少了地址枯竭的速度。但在2011年2月3日，在最后5个地址块被分配给5个区域互联网注册管理机构之后，IANA的主要地址池空了。这些限制刺激了仍在开发早期的IPv6的部署，这也是唯一的长期解决方案。2.IP构成Internet上的每台主机(Host)都有一个唯一的IP地址。IP协议就是使用这个地址在主机之间传递信息，这是Internet能够运行的基础。IP地址的长度为32位，分为4段，每段8位，用十进制数字表示，每段数字范围为0～255，段与段之间用句点隔开。例如159.226.1.1。IP地址有两部分组成，一部分为网络地址，另一部分为主机地址。IP地址分为A、B、C、D、E5类。常用的是B和C两类。IP地址就像是我们的家庭住址一样，如果你要写信给一个人，你就要知道他（她）的地址，这样邮递员才能把信送到。计算机发送信息就好比是邮递员，它必须知道唯一的“家庭地址”才能不至于把信送错人家。只不过我们的地址使用文字来表示的，计算机的地址用二进制数字表示。众所周知，在电话通讯中，电话用户是靠电话号码来识别的。同样，在网络中为了区别不同的计算机，也需要给计算机指定一个连网专用号码，这个号码就是“IP地址”。将IP地址分成了网络号和主机号两部分，设计者就必须决定每部分包含多少位。网络号的位数直接决定了可以分配的网络数（计算方法2^网络号位数-2）；主机号的位数则决定了网络中最大的主机数（计算方法2^主机号位数-2）。然而，由于整个互联网所包含的网络规模可能比较大，也可能比较小，设计者最后聪明的选择了一种灵活的方案：将IP地址空间划分成不同的类别，每一类具有不同的网络号位数和主机号位数。3.IP分配最初，一个IP地址被分成两部分：网络识别码在地址的高位字节中，主机识别码在剩下的部分中。这使得创建最多256个网络成为可能，但很快人们发现这样是不够的。为了克服这个限制，在随后出现的分类网络中，地址的高位字节被重定义为网络的类(Class)。这个系统定义了五个类别：A、B、C、D和E。A、B和C类有不同的网络类别长度，剩余的部分被用来识别网络内的主机，这就意味着每个网络类别有着不同的给主机编址的能力。D类被用于多播地址，E类被留作将来使用。在1993年左右，无类别域间路由（CIDR）正式地取代了分类网络，后者也因此被称为“有类别”的。CIDR被设计为可以重新划分地址空间，因此小的或大的地址块均可以分配给用户。CIDR创建的分层架构由互联网号码分配局（IANA）和区域互联网注册管理机构（RIR）进行管理，每个RIR均维护着一个公共的WHOIS数据库，以此提供IP地址分配的详情。4、动态主机设定协定（DHCP）的IP地址自动分配技术IP地址自动分配技术主要有两个用途：给内部网络或网络服务供应商自动分配IP地址给用户；给内部网络管理员作为对所有电脑作中央管理的手段。4如果没有在客户机上设置IP地址，也没有从DHCP服务器获得IP地址。操作系统将自动给计算机分配一个B类的IP地址，这就是IP地址的自动分配技术。默认分配的IP地址范围是169.254.0.0/16bit的掩码。自动配置的IP地址的客户机会不停地向网络上发出“PING”信号以确定该IP地址是否正在使用。如果有别的计算机正在使用该地址，将重新选择一个新的地址，然后重新测试，直到配置一个可用的IP地址为止。DHCP客户机会在配置IP地址后，每隔5分钟检查一次DHCP服务器，看是否能够获得IP地址。因为使用了这种IP地址的自动分配技术，所以网络中没有DHCP服务器，客户机也永远不会报告“没有设置IP地址”的错误。这样就有两个弊端：1、自动分配的IP地址范围是169.254.0.0开始的B类地址，这是不可更改的，因此不一定满足需要。2、管理员无法对网络中的客户机IP地址进行监控，完全是WINDOWS系统自发的行为。4.1DHCP的分配形式首先，必须至少有一台DHCP工作在网络上面，它会监听网络的DHCP请求，并与客户端搓商TCP/IP的设定环境。它提供两种IP定位方式：（1）AutomaticAllocation自动分配，其情形是：一旦DHCP客户端第一次成功的从DHCP服务器端租用到IP地址之后，就永远使用这个地址。（2）DynamicAllocation动态分配，当DHCP第一次从HDCP服务器端租用到IP地址之后，并非永久的使用该地址，只要租约到期，客户端就得释放(release)这个IP地址，以给其它工作站使用。当然，客户端可以比其它主机更优先的更新(renew)租约，或是租用其它的IP地址。动态分配显然比自动分配更加灵活，尤其是当您的实际IP地址不足的时候，例如：您是一家ISP，只能提供200个IP地址用来给拨接客户，但并不意味着您的客户最多只能有200个。因为要知道，您的客户们不可能全部同一时间上网的，除了他们各自的行为习惯的不同，也有可能是电话线路的限制。这样，您就可以将这200个地址，轮流的租用给拨接上来的客户使用了。这也是为什么当您查看IP地址的时候，会因每次拨接而不同的原因了(除非您申请的是一个固定IP，通常的ISP都可以满足这样的要求，这或许要另外收费)。当然，ISP不一定使用DHCP来分配地址，但这个概念和使用IPPool的原理是一样的。DHCP除了能动态的设定IP地址之外，还可以将一些IP保留下来给一些特殊用途的机器使用，它可以按照硬件地址来固定的分配IP地址，这样可以给您更大的设计空间。同时DHCP还可以帮客户端指定router﹑netmask﹑DNSServer﹑WINSServer等等项目，您在客户端上面除了将DHCP选项打勾之外，几乎无需做任何的IP环境设定。5.IPv4地址共享技术在我们能够迁移到IPv6之前，IPv4地址肯定就耗光了，因此我们必须渡过一段时间，不仅有IPv4与IPv6共存，而且是IPv4地址共享的时代。IPv4地址共享技术大致有两类。一种是运营商运营NAT，给用户分配的是RFC1918的地址；另外一种是为用户分配公开IPv4地址，通过划分不同的port区间共享。前一种技术的典型代表是CarrierGradeNAT(CGN),也叫LargeScaleNAT(LSN)或ProviderNAT。后一种技术的代表如A+P(Address+Port)，或PortRange，或SAM(StatelessAddressMapping)。•CarrierGradeNAT(CGN)：[-cgn]5•Dual-Stack-Lite：[-softwire-dual-stack-lite]•NAT64：[-behave-v6v4-xlate-stateful]•IVI：[-behave-v6v4-xlate]•Address+Port(A+P)proposals：[-aplusp],[-port-range]和SAM[-sam]Ipbaobao以为，以上最新技术主要是从空间的角度共享IP地址的。当然，从更广义上讲早年的DHCP和VLSM技术，也可以算是节约地址空间的技术。当然DHCP是从时间的角度(时分复用)，VLSM是从使用之前的使分配更加灵活。只所以出现这样明显的角度变化，主要是拨号Access和按时长计费的不断减少，P2P和SNS应用的不断增加关系密切。6.参考文献：[1]谢希仁．计算机网络[M]．北京：电子工业出版社，2008版．[2]夏雪风.在多个逻辑子网中实现DHCP服务[N].中国电脑教育报.2004.G05版.[3]丁荣辉.谈子网划分之技巧[J].计算机与网络.2009版.[4]刘阳.实现跨VLAN的DHCP服务配置方案[J].青岛职业技术学院学报,20076学年论文（设计）成绩评定表评语成绩：指导教师（签字）：201年月日学院意见：主管院长（签名）：201年月日薃肀莂蒃袂肀肂虿袈聿芄薂螄肈莇螇蚀肇葿薀罿肆腿莃袅肅芁薈螁膄莃莁蚇膄肃薇薃膃芅荿羁膂莈蚅袇膁蒀蒈螃膀膀蚃虿腿节蒆羈芈莄蚁袄芈蒆蒄螀芇膆蚀蚆袃莈蒃蚂袂蒁螈羀袁膀薁袆袁芃螆螂袀莅蕿蚈衿蒇莂羇羈膇薇袃羇艿莀蝿羆蒂薆螅羅膁蒈蚁羅芄蚄罿羄莆蒇袅羃蒈蚂螁羂膈蒅蚇肁芀蚁薃肀莂蒃袂肀肂虿袈聿芄薂螄肈莇螇蚀肇葿薀罿肆腿莃袅肅芁薈螁膄莃莁蚇膄肃薇薃膃芅荿羁膂莈蚅袇膁蒀蒈螃膀膀蚃虿腿节蒆羈芈莄蚁袄芈蒆蒄螀芇膆蚀蚆袃莈蒃蚂袂蒁螈羀袁膀薁袆袁芃螆螂袀莅蕿蚈衿蒇莂羇羈膇薇袃羇艿莀蝿羆蒂薆螅羅膁蒈蚁羅芄蚄罿羄莆蒇袅羃蒈蚂螁羂膈蒅蚇肁芀蚁薃肀莂蒃袂肀肂虿袈聿芄薂螄肈莇螇蚀肇葿薀罿肆腿莃袅肅芁薈螁膄莃莁蚇膄肃薇薃膃芅荿螀羀膆蒃蚆肀芈芆薂聿羈蒂蒈肈肀芅袆肇芃薀螂肆莅莃蚈肅肅薈薄蚂膇莁蒀蚁艿薇蝿螀罿荿蚅蝿肁薅薁螈膄莈薇螈莆膀袆螇肆蒆螁螆膈艿蚇螅芀蒄薃螄羀芇