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    校园网IP_校园网内IP冲突问题的有效解决方法

    时间:2018-12-25 03:29:39 来源:雅意学习网 本文已影响 雅意学习网手机站

      摘要: 校园网内频繁发生的IP地址冲突、IP地址盗用、ARP欺骗等问题,严重影响了校园网络的稳定和安全并直接影响到学校正常的教学工作。本文详细介绍了IP地址冲突产生的原因、造成的危害,综合叙述了用技术手段和科学的管理方法相结合来预防和解决此类问题的方法。
      关键词: 校园网 TCP/IP协议 IP冲突
      
      引言
      
      近年来,校园信息化的步伐进一步加快,大部分学校都组建了自己的校园网络。但随着校园网规模的不断扩大,校园网用户的数量也迅速增加,网络中出现的病毒攻击、IP地址冲突等问题也越来越多,这一趋势给校园网的管理与维护带来了很大的压力。[1]校园网管理问题中IP地址资源的管理问题是基本问题,也一直是网络管理工作中让管理员比较头痛的问题。校园网的IP地址管理得当与否,是计算机网络能否保持高效运行的关键。如果IP地址的管理手段不完善,网络很容易出现IP地址冲突,导致正式的IP地址用户不能正常使用网络资源,影响网络正常运行,进而影响到学校教育工作的正常开展。为了解决IP冲突带来的问题,文章详细讲述校园网的工作原理、IP冲突发生的原因及有效的解决办法。
      
      1.校园网的工作原理
      
      校园网都是通过TCP/IP协议工作的。[2]TCP/IP协议是Internet和Intranet网络的核心协议,Internet协议是TCP/IP协议簇中的关键协议,Internet协议地址(简称IP地址)用来标识不同网络中的主机,是TCP/IP网络中可寻址主机设施的唯一逻辑标识,它是一个32位的二进制无符号数。IP地址由网络地址和主机地址两部分组成,按分配给这两部分的位数随地址类(A类、B类、C类等)的不同而不同,网络地址用于路由选择,而主机地址用于在网络或子网内部寻找一台单独的主机。
      MAC地址也叫物理地址,保存在网卡的EPROM里面,是一个固定不变的地址,用来标识一个网络中节点的不同位置,任何两个网卡的MAC地址都不相同,在局域网中,通过识别MAC地址来发送数据。网络中计算机之间的通信,最终都表现为将数据包从某个网络上的初始节点出发,从一个节点传递到另一个节点,最终传送到另一个网络的目标节点。数据包在这些节点之间的移动,首先由路由器根据IP地址找到相应的网络,再根据MAC地址将数据传送到相应的节点上,这一过程需要由ARP(Address Resolution Protocol)地址解析协议负责将IP地址映射为对应的MAC地址来完成。
      为了保证网络的正常通讯,TCP/IP协议规定同一局域网内所有设备的IP地址必须唯一,但在一个网络中如果同时出现两个相同IP地址,便会产生IP地址冲突,被冲突的主机将无法收到本来发送给它的数据包,从而导致网络连接失败,IP地址冲突也会严重干扰正常的网络通讯。
      
      2.IP地址冲突产生的原因
      
      IP冲突是局域网中最容易出现的网络问题,会引起正式用户不能正常使用网络,情况更严重的是如果非正式用户的IP地址与交换机的地址或服务器的地址冲突,会直接导致网络的瘫痪。
      校园网络中的计算机在启动时,首次初始化TCP/IP,广播ARP请求,以便为IP地址请求地址解析。如果另一个主机回答此ARP请求分组中的任何一个,就表示该主机已经在使用此IP地址,地址发生了冲突。检测到地址冲突时,计算机照样引导,但禁用此广播ARP请求的计算机上的重复IP地址,并显示一条IP地址冲突的错误信息。此时计算机就不能够享用计算机网络资源了。[3]
      综合分析IP地址冲突发生的原因,主要有以下几个方面:
      2.1有些人可能对TCP/IP并不了解,不知道“IP地址”、“子网掩码”、“默认网关”这些参数怎么设置,有时无意地修改了这些信息。
      2.2用户缺乏必要的网络安全知识,电脑中了ARP木马等网络病毒,造成了IP地址被修改。
      2.3管理员在分配IP地址时,由于疏忽或者资料不全,给用户分配了重复的IP地址。
      2.4管理员或者网络用户根据管理员提供的参数进行设置时,由于失误造成的参数设置错误,也会导致IP地址冲突的发生。
      2.5在进行维修时,维护人员临时采用一些测试的IP地址,维护结束后,没有及时改回来,导致的IP地址冲突。
      2.6有些非正式用户采用修改静态IP地址,或者同时修改IP地址和MAC地址的方式,恶意盗用正式用户的IP地址。
      
      3.IP地址冲突的解决办法
      
      要解决IP地址冲突,必须从技术和管理两方面入手,把预防、检查和防治结合起来,通过有效的技术手段和科学的管理方法来解决此类问题。
      3.1技术上的解决办法
      针对IP盗用问题,现在技术上的防范方法主要是根据TCP/IP的层次结构,在不同的层次采用不同的方法来防止IP地址的盗用。[4]
      3.1.1在交换机上进行IP地址和物理地址的绑定
      由于每个交换机都维护着一个ARP缓存列表,里面记录了主机IP地址和物理地址的对应关系,在传送数据包时,根据这个对应关系把相应的数据送往目的地。因此可以人为地在交换机上设置一个静态ARP列表,将所有用户的IP地址和MAC地址的对应关系输入列表。这样交换机将不再转发ARP列表中不存在的IP-MAC的数据包,使得错误设置IP地址的主机不能访问Internet,从而防止IP冲突的发生。
      3.1.2交换机端口控制
      由于有些用户可能通过软件改变MAC地址,如果用户成对地改变IP-MAC地址,那么上面采取的方法将无法限制这些用户上网。解决IP地址冲突最彻底的方法是使用交换机端口进行控制,即在TCP/IP第二层进行控制。在交换机的端口绑定IP-MAC地址,并使交换机端口工作在的单地址模式下,即交换机的每一个端口只允许一台主机通过其访问网络,拒绝任何其他地址主机的访问。这样可以彻底防止盗用IP地址的用户访问Internet,但是由于每个端口都作了访问控制,也无形中加重了交换机的负担,对负载较重的交换机并不适合。另外采用端口控制,要保证每台电脑都直接连接交换机,由于交换机价格相对昂贵,这样做也增加了校园网的成本。
      3.2管理上的解决方法
      实际上网络要正常运行,防止IP冲突带来的危害,仅靠技术手段防治是远远不够的,还需要通过合理的管理方法、科学的管理手段来保证网络的正常运行。
      3.2.1加强宣传培训,普及网络知识。
      IP地址冲突中有一部分是因为用户并不是很了解网络知识,错误地设置IP地址或者中了ARP、木马等网络病毒引起的。所以网络中心在给用户开通网络的同时,也要做好网络知识的普及工作,通过印发网络设置说明书和定期举办网络知识讲座,开设网络安全相关的选修课程,提高用户正确使用网络的能力,提高用户防范网络病毒、木马的能力,这样可以很大程度上避免因为错误设置IP或者中木马病毒而造成IP冲突的事件发生,减少IP冲突的概率。
      3.2.2制定网络管理规范,提倡文明使用网络
      在校园网中也存在一部分用户,具有一定的网络知识,但是出于某种目的,采用技术手段盗用他人的IP地址,给网络带来危害。学校和网络中心要制定严格的网络管理规范,在提倡安全文明使用网络的同时,对于恶意盗用他人IP地址或者恶意传播网络病毒等严重影响网络运行的行为要进行必要的处罚。通过宣传教育与处罚相结合的手段,减少恶意侵占他人网络资源的行为,保证网络的健康运行。
      3.2.3在局域网内合理规划VLAN
      VLAN(Virtual Local Area Network)又称虚拟局域网,是指在交换局域网的基础上,将不同网段、不同物理网络的计算机组成逻辑网络。一个VLAN可以根据部门职能或用户性质的网络用户来划分。通过合理地划分VLAN,可以把数据交换限制在各个虚拟网络的范围,从而减少整个网络范围内广播包的传送,提高网络传输效率,同时,提高了网络的安全性。VLAN的划分还可以尽可能地缩小IP地址的冲突范围,也便于更方便地定位IP地址冲突的源头。
      3.2.4建立相应的数据库,提高管理效率
      建立IP地址资源数据库,加强对IP地址的管理。在IP分配环节,严格做到用户和IP地址一一对应,避免IP地址重复分配。预留测试IP地址,避免因测试人员随意设置IP地址造成的IP地址冲突。
      完善网络用户的登记制度,建立网络用户资料数据库,详细记录用户的姓名、身份、MAC地址、分配到的IP地址、联系方法、连接交换机的端口等信息。一旦网络上发生了IP冲突,可以通过用户资料数据库迅速定位IP冲突源,更方便地解决IP冲突问题。
      
      4.结语
      
      IP地址冲突问题是校园网络管理中一种最常见的问题,除了网络中心的管理人员采用适当的技术手段和管理策略来管理外,也要依靠网络用户增加网络知识的学习,自觉遵守网络用户守则。在发生IP地址冲突时,要及时报告网络中心的管理人员。只有大家共同努力,才能使校园网络更稳定、安全、高效地运行,更好地为学校的科研和教学服务。
      
      参考文献:
      [1]林泽东,刘伟科,范晓宁.基于SNMP解决校园网IP地址管理问题[J].福建电脑,2007,11:128-129
      [2]王元国.校园网IP地址冲突的分析及解决方案[J].计算机时代,2006,3:12-13.
      [3]赵伟艇,史玉珍.局域网IP地址冲突问题研究[J].福建电脑,2007,8:178-179.
      [4]党永娟,王成国.局域网内IP地址盗用和防范技术研究[J].青海科技,2004,(3):53-54.

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