那些你不得不知道的网络协议——DHCPDHCP中继VRRP

Posted 2021-08-20 姜姜是美女

文章目录

• 前言
• 一、DHCP
• • 1.概述
  • 2.优点
  • 3.工作原理
  • 4.配置方法
• 二、DHCP中继
• • 1.应用场景
  • 2.工作原理
  • 3.配置DHCP中继服务器
• 三、VRRP
• • 1.概述
  • 2.选举机制
  • 3.项目详情

前言

随着网络规模的扩大和网络复杂度的提高，网络配置越来越复杂，计算机位置变化（如便携机或无线网络）和计算机数量超过可分配的IP地址，造成IP地址变化频繁以及IP地址不足的情况。下面我来给大家分析一波DHCP和VRRP

一、DHCP

1.概述

• DHCP——动态主机配置协议

• 作用：为局域网内的电脑分配IP地址

• 架构 C/S;客户端/服务器模式

• 实现方式：

1.为相同网段的电脑分配IP地址—DHCP

2.跨网段为另一网段的电脑分配IP地址—DHCP中继

• DHCP使用UDP协议，67号是客户机使用的，68号是服务器端的端口号

2.优点

1. 减少管理员的工作量
2. 避免输入错误的可能
3. 避免IP地址冲突
4. 当更改IP地址段时,不需要重新配置每个用户的IP地址
5. 提高了IP地址的利用率
6. 方便客户端的配置

3.工作原理

①用户请求阶段

用户通过发送255.255.255.255的DHCP广播来寻找DHCP服务器以便请求地址，此过程中所有安装TCP/IP的协议的主机都将收到请求，只有哦DHCP服务器才会做出应答

②服务器提供阶段

服务器接收到客户端发送发DHCPdiscovery请求，局域网范围内收到DHCPdiscovery的DHCP服务器都会发送DHCPdiscovery的客户端分配一个IP地址，此IP是在DHCP服务器中尚未分配出去的，发送的IP包含一些DHCPoffer中的其他信息

③用户选择阶段

客户端接收DHCP服务器发来的地址，但是只会选择第一个向他提供地址的DHCP服务器提供的IP，广播DHCPrequest，把自己选择的DHCP服务器及其提供的IP信息告知局域网范围内所有的DHCP服务器

④服务器确认阶段

当提供给客户端IP的DHCP服务器收到客户端发来的DHCPrequset信息，会给客户端一个DHCPack响应，告知客户端，可以正常使用其提供的IP地址，客户机将IP与网卡绑定，以便下次能够继续使用此IP，其他的DHCP服务器也将收回自己分配给此客户端发IP

⑤租期：租用此IP地址的时间，租期短的可以按分钟/秒计算，租期长的可以按天计算

一般来说，客户机在租期使用期使用的时间到达50%时，会主动地向服务器去续约，要求继续使用现在租用的IP地址

续约成功：客户机向服务器发送续约请求时，此IP没有被其他的客户机占用时，可以继续使用现在租用的IP地址

续约不成功：客户机向服务器发送续约请求时，此IP被其他的客户机占用时，不可以继续使用现在租用的IP地址

4.配置方法

①接口模式

dhcp enable                           #开启DHCP功能
int vlan 10   
ip add 192.168.10.1 255.255.255.0
dhcp select interface                 #接口下开启dhcp功能
dhcp server den-list 4.4.4.4 8.8.8.8  #下发DNS服务器地址

②全局模式

ip pool dhcp2                  #定义地址池名称
network 192.168.20.0 mask 24   #定义下发的DHCP地址池范围
gateway-list 192.168.20.1      #定义下发的DHCP客户机的网关地址
dns-list 2.2.2.2 40.40.40.40   #定义下发的DHCP客户机的DNS服务器地址
lease day 9                    #定义下发地址的租期为9天
int vlan 20
ip add 192.168.20.1 24
dhcp select global             #地址池方式分配IP地址（接口下必须调用地址池，否则服务器不会主动应答客户机发来的请求

二、DHCP中继

1.应用场景

• 在大型的网络中,可能会存在多个网段
• DHCP客户机通过网络广播消息获得DHCP服务器的响应后得到IP地址，但广播消息是不能跨越网段的
• 因此,如果DHCP客户机和服务器在不同的网段内,客户机还能不能向服务器申请IP地址呢?这就要用到DHCP中继代理
• DHCP中继代理实际上是一种软件技术,安装了DHCP中继代理的设备(路由器,交换机,服务器)称为DHCP中继代理服务器,它承担不同网段间的DHCP客户机和服务器的通信任务

2.工作原理

1.当DHCP客户端启动并进行DHCP初始化时,它在本地网络广播配置请求报文
2.如果本地网络存在DHCP服务器,则可以直接进行DHCP配置,不需要DHCP中继
3.如果木地网络没有DHCP服务器,则与本网络相连的且带DHCP中继功能的网络设备收到该广播报 文后,进行适当的处理并转发给指定的在其它网络上的DHCP服务器
4.DHCP服务器根据客户端提供的信息进行相应的配置,并通过DHCP中继将配置信息发送给客户端,完成对客户端的动态配置

3.配置DHCP中继服务器

int vlan 10
dhcp select relay                  #开启DHCP中继
dhcp relay server-ip 10.10.10.2    #指定DHCP服务器地址
ip route-static 0.0.0.0 24 12.0.0.1   #如果DHCP中继服务器与DHCP服务器跨网段则要配置静态或动态路由

三、VRRP

1.概述

• VRRP—虚拟路由冗余协议——提供了局域网上的设备备份机制，是一种路由容错协议，也可以叫做备份路由协议

• 作用：它保证当主机的下一跳路由器坏掉时，可以及时由另一台路由器来代替，从而保证了通讯的连续性和可靠性

• VRRP工作时会在网络中加入一个含有虚拟IP和虚拟MAC地址的虚拟路由器，该路由器充当网络用户的网关，使得网络上的主机与虚拟路由器通信无需了解这个网络上物理路由器的任何信息

• VRRP协议的状态共有三种,分别是Initalize , Master , Backup ,初始状态都是Initialize ,通过比较优先级产生Master和Backup ,在规定时间内, Backup若没有收到Master发来的心跳报文,将切换为Master.

2.选举机制

• VRRP使用选举机制来确定路由器的状态(Master或Backup)
  运行VRRP的一组路由器对外组成了一个虚拟路由器，其中一台路由器处于Master状态，其他的处于Backup状态
• 运行VRRP的路由器都会发送和接收VRRP通告消息，在通告消息中包含了自身的VRRP优先级信息
• VRRP通过比较路由器的优先级进行选举，优先级高的路由器将成为主路由器，其他路由器都为备份路由器；当两台设备优先级相同，若如果已经存在Master，则其保持Master身份，无需继续选举；如果不存在Master，则继续比较接口IP地址大小，接口IP地址较大的设备当选为Master设备

3.项目详情

拓扑图

SW1

<Huawei>sys
Enter system view, return user view with Ctrl+Z.
[Huawei]sys SW1
[SW1]un in en
Info: Information center is disabled.
[SW1]vlan batch 10 20
Info: This operation may take a few seconds. Please wait for a moment...done.
[SW1]int e0/0/1
[SW1-Ethernet0/0/1]p l a
[SW1-Ethernet0/0/1]p d v 10
[SW1-Ethernet0/0/1]un sh
Info: Interface Ethernet0/0/1 is not shutdown.
[SW1-Ethernet0/0/1]int e0/0/2
[SW1-Ethernet0/0/2]p l a
[SW1-Ethernet0/0/2]p d v 20
[SW1-Ethernet0/0/2]un sh
Info: Interface Ethernet0/0/2 is not shutdown.
[SW1-Ethernet0/0/2]int g0/0/1
[SW1-GigabitEthernet0/0/1]p l t
[SW1-GigabitEthernet0/0/1]p t a v a
[SW1-GigabitEthernet0/0/1]un sh
Info: Interface GigabitEthernet0/0/1 is not shutdown.
[SW1-GigabitEthernet0/0/1]int g0/0/2
[SW1-GigabitEthernet0/0/2]p l t
[SW1-GigabitEthernet0/0/2]p t a v a
[SW1-GigabitEthernet0/0/2]un sh
Info: Interface GigabitEthernet0/0/2 is not shutdown

SW2

<Huawei>sys
Enter system view, return user view with Ctrl+Z.
[Huawei]sys SW2
[SW2]un in en
Info: Information center is disabled.
[SW2]vlan batch 10 20 100
Info: This operation may take a few seconds. Please wait for a moment...done.
[SW2]int g0/0/1
[SW2-GigabitEthernet0/0/1]p l t
[SW2-GigabitEthernet0/0/1]p t a v a
[SW2-GigabitEthernet0/0/1]un sh
Info: Interface GigabitEthernet0/0/1 is not shutdown.
[SW2-GigabitEthernet0/0/1]int g0/0/2
[SW2-GigabitEthernet0/0/2]p l a
[SW2-GigabitEthernet0/0/2]p d v 100
[SW2-GigabitEthernet0/0/2]un sh
Info: Interface GigabitEthernet0/0/2 is not shutdown.
[SW2-GigabitEthernet0/0/2]q
[SW2]int Vlanif 10        ##配置虚接口vlanif
[SW2-Vlanif10]ip add 192.168.10.10 24
[SW2-Vlanif10]un sh
Info: Interface Vlanif10 is not shutdown.
[SW2-Vlanif10]int vlanif 20
[SW2-Vlanif20]ip add 192.168.20.10 24
[SW2-Vlanif20]un sh
Info: Interface Vlanif20 is not shutdown.
[SW2-Vlanif20]int vlanif 100
[SW2-Vlanif100]ip add 11.0.0.2 30
[SW2-Vlanif100]un sh
Info: Interface Vlanif100 is not shutdown.
[SW2-Vlanif100]q
[SW2]int vlanif 10
[SW2-Vlanif10]vrrp vrid 10 virtual-ip 192.168.10.1        ##创建VRRP虚拟路由的标识vrid为10，配置vrid10的虚拟IP地址
[SW2-Vlanif10]vrrp vrid 10 priority 120        ##设置设备SW2优先级为120（默认为100），数值越大越优先
[SW2-Vlanif10]vrrp vrid 10 preempt-mode timer delay 3        ##配置Master设备的抢占时延为3（默认为0，立即抢占），以防频繁进行状态切换
[SW2-Vlanif10]vrrp vrid 10 track interface g0/0/2 reduced 30        ##跟踪上行接口g0/0/2，若端口故障则优先级降低30，换掉主设备
[SW2-Vlanif10]un sh
Info: Interface Vlanif10 is not shutdown.
[SW2-Vlanif10]int vlanif 20
[SW2-Vlanif20]vrrp vrid 20 virtual-ip 192.168.20.1
[SW2-Vlanif20]un sh
Info: Interface Vlanif20 is not shutdown

SW3

<Huawei>sys
Enter system view, return user view with Ctrl+Z.
[Huawei]sys SW3
[SW3]un in en
Info: Information center is disabled.
[SW3]vlan batch 10 20 100
Info: This operation may take a few seconds. Please wait for a moment...done.
[SW3]int g0/0/1
[SW3-GigabitEthernet0/0/1]p l t
[SW3-GigabitEthernet0/0/1]p t a v a
[SW3-GigabitEthernet0/0/1]un sh
Info: Interface GigabitEthernet0/0/1 is not shutdown.
[SW3-GigabitEthernet0/0/1]int g0/0/2
[SW3-GigabitEthernet0/0/2]p l a
[SW3-GigabitEthernet0/0/2]p d v 100
[SW3-GigabitEthernet0/0/2]un sh
Info: Interface GigabitEthernet0/0/2 is not shutdown.
[SW3-GigabitEthernet0/0/2]q
[SW3]int Vlanif 10
[SW3-Vlanif10]ip add 192.168.10.20 24
[SW3-Vlanif10]un sh
Info: Interface Vlanif10 is not shutdown.
[SW3-Vlanif10]int vlanif 20
[SW3-Vlanif20]ip add 192.168.20.20 24
[SW3-Vlanif20]un sh
Info: Interface Vlanif20 is not shutdown.
[SW3-Vlanif20]int vlanif 100
[SW3-Vlanif100]ip add 12.0.0.2 30
[SW3-Vlanif100]un sh
Info: Interface Vlanif100 is not shutdown.
[SW3-Vlanif100]q
[SW3]int Vlanif 10
[SW3-Vlanif10]vrrp vrid 10 virtual-ip 192.168.10.1        
[SW3-Vlanif10]vrrp vrid 10 priority 115
##SW3vlanif10的vrid10优先级比SW2的小，主设备是SW2，当SW出现故障后，优先级降低30，即SW3成为主设备
[SW3-Vlanif10]un sh
Info: Interface Vlanif10 is not shutdown.
[SW3-Vlanif10]int vlanif 20
[SW3-Vlanif20]vrrp vrid 20 virtual-ip 192.168.20.1
[SW3-Vlanif20]vrrp vrid 20 priority 120
##SW3vlanif20的vrid20优先级为120，比SW2默认值100大，所以在vlanif20虚接口内SW3为主设备
[SW3-Vlanif20]vrrp vrid 20 preempt-mode timer delay 3
[SW3-Vlanif20]vrrp vrid 20 track interface g0/0/2 reduced 30
[SW3-Vlanif20]un sh
Info: Interface Vlanif20 is not shutdown