《网络技术实训》/ 实验7：基于Linux的DHCP服务器的实现

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奎纪昌
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1 网络技术实训 / 实验 7: 基于 Linux 的 DHCP 服务器的实现 1 实验 7: 基于 Linux 的 DHCP 服务器的实现一实验目的掌握基于 Linux 的 DHCP 服务器的部署及实现二实验学时 2 学时三实验类型综合性四实验需求 1 硬件每人配备计算机一台 2 软件 Windows 7 操作系统, 安装 GNS3 网络仿真和 VirtualBox 桌面虚拟化软件 3 网络实验室局域网支持, 能够访问校园网和互联网 4 工具无五实验理论 1 CentOS 操作系统的基本操作与常用 Shell 命令 ; 2 DHCP 服务器的基本原理和基本应用 ; 3 DHCP 的工作原理与报文结构 ; 六预备知识 1 CentOS CentOS 是 Linux 发行版之一, 且完全免费它由 redhat 免费公开的源代码所编译而成, 目前最新版本为 CentOS 7 CentOS 经过非常严格的测试, 具有极高的稳定性与可靠性, 长达五年的免费安全更新周期, 且免费下载及使用 CentOS 官方可提供下载的镜像文件有 : 标准版 (DVD ISO) 网络安装镜像版(NetInstall ISO) 完整版 (Everything ISO) 最小安装版(Minimal ISO) GNOME 桌面版 (GnomeLive ISO) KDE 桌面版 (KDE live ISO) LIVECD 版 (livecd ISO) 等标准版 : 包含 CentOS 完整功能 ;

网络技术实训 / 实验 7: 基于 Linux 的 DHCP 服务器的实现 2 网络安装镜像版 : 用来从网络安装或者用来救援系统, 安装系统时安装程序会询问从哪里获取安装包, 推荐给拥有 CentOS 本地镜像的用户使用 ; 完整版 : 对标准版的软件进行补充, 集成几乎所有的软件包 ; 最小安装版 : 仅安装命令行界面的版本 ; GNOME 桌面版 : 安装 GNOME 桌面环境的版本

2 网络技术实训 / 实验 7: 基于 Linux 的 DHCP 服务器的实现 2 网络安装镜像版 : 用来从网络安装或者用来救援系统, 安装系统时安装程序会询问从哪里获取安装包, 推荐给拥有 CentOS 本地镜像的用户使用 ; 完整版 : 对标准版的软件进行补充, 集成几乎所有的软件包 ; 最小安装版 : 仅安装命令行界面的版本 ; GNOME 桌面版 : 安装 GNOME 桌面环境的版本 LIVECD 版 : 在光盘上运行的系统版本七实验任务本实验在虚拟化软件 VirtualBox 中创建 Windows Server 2012 虚拟机并安装 DHCP 服务, 然后将其导入 GNS3 仿真环境中的局域网, 从而在 GNS3 仿真环境中实现局域网内 DHCP 服务本实验包含以下 5 个任务 1 完成网络规划与设计 2 在 VirtualBox 中创建 CentOS 7 虚拟机和 Windows 7 虚拟机 ; 3 在 GNS3 中部署整个网络 4 在 CentOS 7 虚拟机上安装 DHCP 服务, 实现局域网内部 DHCP 服务 ; 八实验内容及其步骤说明 : 1. 本实验在一台实体计算机上, 通过 GNS3 网络仿真软件和 VirtualBox 虚拟化软件完成 ; 2. 实体计算机的操作系统是 Windows 7, 已安装 GNS3 软件 ( 版本为 ) 和 VirtualBox 软件 ( 版本为 5.0.8); 3. 本实验中虚拟机所用的 CentOS 7 的镜像文件为 CentOS-7-x86_64-Minimal iso, Windows 7 镜像文件为 Windows 7 (32bit).iso; 4. 本实验中的二层交换机采用的镜像为 c3640-ik9o3s-mz[1] c.bin, 此镜像已经装载入 GNS3 任务 1: 完成网络规划与设计任务描述 : 构建简单局域网, 在网内部署 DHCP 服务器, 实现 DHCP 服务步骤 1: 设计网络拓扑图 7-1 网络拓扑

3 网络技术实训 / 实验 7: 基于 Linux 的 DHCP 服务器的实现 3 本实验的网络拓扑结构如图 7-1 所示其说明如下 : (1) 实验中的 DHCP 服务器是部署在 CentOS 7 操作系统上的 ; (2)Host-1~Host-3 是客户主机, 作为 DHCP 客户端, 用于测试 DHCP 服务的效果 ; (3)SW 是一台二层交换机 ; (4) 整个网络只有一个网段 ( 即 DHCP Server 与客户主机在同一网段 ), 不含 VLAN 步骤 2: 规划网络地址方案本任务中的网络地址规划见表 7-1 表 7-1 网络地址规划表序号主机名称 IP 地址网关 DNS 接入位置 1 Host * / SW 2 Host * / SW 3 Host * / SW 4 DHCP Server / SW 注意 : 1. 用户主机 Host-1~Host-3 作为 DHCP 的客户端, 其 IP 地址都被设置成自动获得此处 Host-1 的 IP 地址规划为 */24, 表示在本实验中,Host-1 将获得 /24 网段中的某个地址 ( 具体由 DHCP 作用域确定 ), 其他主机同理 2. 此处的网关地址和 DNS 地址, 表示用户主机从 DHCP 服务器获得的相关地址 3. 本实验中, 用虚拟机 DHCP Server 作为 DHCP 服务器该服务器地址必须为静态地址步骤 3: 规划 DHCP 服务器所分配 IP 地址的范围及其他网络参数 (1)IP 地址范围起始 IP 地址 : , 结束 IP 地址 : , 子网掩码 : 注意 : 本实验中 DHCP Server 与客户主机在同一网段, 因此 DHCP 服务器所分配的 IP 地址必须与服务器本身的地址属于同一网段, 否则会出现客户主机获取不到 IP 地址的情况 (2) 分配给客户端的网关及 DNS 地址客户端网关 : DNS: 任务 2: 在 VirtualBox 中创建虚拟机并安装操作系统任务描述 : 由于本实验中的 DHCP Server 部署在 VirtualBox 中创建的 CentOS 7 虚拟机上, 用户主机 Host-3 是 VirtualBox 中创建的 Windows 7 虚拟机, 因此要首先在 VirtualBox 中创建 CentOS 7 虚拟机和 Windows 7 虚拟机步骤 1: 下载 CentOS 7 系统镜像文件下载 CentOS 7 系统镜像文件, 并保存在硬盘上可通过官方网站 ( 获得安装镜像可通过课程网站 ( 下载 64 位版本镜像文件

x(64bit), 内存大小为 512MB, 硬盘大小为 8GB, 导入 CentOS 7 的镜像文件, 将网络连接方式设为桥接网卡注意 : 由于本实验中 DHCP Server 要在线安装 DHCP 服务, 所以必须连通互联网,

4 网络技术实训 / 实验 7: 基于 Linux 的 DHCP 服务器的实现 4 步骤 2: 新建虚拟机 DHCP Server 并安装 CentOS 7 (1) 创建虚拟主机创建虚拟主机, 主机名为 DHCP Server, 类型为 Linux 2.6/3.x/4.x(64bit), 内存大小为 512MB, 硬盘大小为 8GB, 导入 CentOS 7 的镜像文件, 将网络连接方式设为桥接网卡注意 : 由于本实验中 DHCP Server 要在线安装 DHCP 服务, 所以必须连通互联网, 因此此处将其网卡连接方式设为桥接网卡当完成在线安装, 并接入 GNS3 中的网络时, 需要再次启动 VirtualBox, 将此虚拟机网卡的连接方式改为未指定, 否则该虚拟机无法在 GNS3 中正常启动 (2) 在虚拟机 DHCP Server 中安装 CentOS 7 操作系统主要操作过程如图 7-2~ 图 7-8 所示图 7-2 选择 Install CentOS 7 图 7-3 选择中文 - 简体中文 ( 中国 )

5 网络技术实训 / 实验 7: 基于 Linux 的 DHCP 服务器的实现 5 图 7-4 点击安装位置选项图 7-5 选择自动配置分区, 然后点击完成图 7-6 安装过程中需要设置 ROOT 用户的密码

网络技术实训 / 实验 7: 基于 Linux 的 DHCP 服务器的实现 6 安装过程中, 必须创建 ROOT 用户的密码, 如有需要, 也可以创建新用户 ( 见图 7-6), 安装完成后点击下方的重启按钮图 7-7 选择第 1 行启动步骤 3: 新建虚拟机 Host-3 并安装 Windows 7 图 7-8 登录界面, 安装成功 (1)

cn) 下载 Windows 7 的镜像文件 (32 位 ); (2) 在 VirtualBox 中创建虚拟机, 名字为 Host-3, 类型为 Microsoft Windows 版本为 Windows 7(32-bit) 内存配置为 512MB 硬盘配置为 25GB 网卡连接方式设为未指定 ; (3) 在虚拟机 Host-3 上安装 Windows

6 网络技术实训 / 实验 7: 基于 Linux 的 DHCP 服务器的实现 6 安装过程中, 必须创建 ROOT 用户的密码, 如有需要, 也可以创建新用户 ( 见图 7-6), 安装完成后点击下方的重启按钮图 7-7 选择第 1 行启动步骤 3: 新建虚拟机 Host-3 并安装 Windows 7 图 7-8 登录界面, 安装成功 (1) 可通过课程网站 ( 下载 Windows 7 的镜像文件 (32 位 ); (2) 在 VirtualBox 中创建虚拟机, 名字为 Host-3, 类型为 Microsoft Windows 版本为 Windows 7(32-bit) 内存配置为 512MB 硬盘配置为 25GB 网卡连接方式设为未指定 ; (3) 在虚拟机 Host-3 上安装 Windows 7(32 位 ) 操作系统 ; (4) 将 Host-3 的 IP 地址配置成自动获得, 使其成为 DHCP 客户端以上过程的具体操作略, 读者可参见前面实验的有关步骤任务 3: 在虚拟机 DHCP Server 上在线安装 DHCP 服务任务描述 : 对虚拟机 DHCP Server( 已安装 CentOS 7 操作系统 ) 进行网络配置, 使其能够访问互联网, 然后在线安装 DHCP 服务, 并设置 DHCP 作用域步骤 1: 查看虚拟机 DHCP Server 的网卡信息由于虚拟机 DHCP Server( 已安装 CentOS 7 操作系统 ) 需要在线安装 DHCP 服务, 因此, 首先查看其网卡信息, 以确认是否获得有效的 IP 地址

网络技术实训 / 实验 7: 基于 Linux 的 DHCP 服务器的实现 7 (1) 以 root 用户登录在 Linux 下,root 用户是最高级用户我们在修改网络配置之前, 需要以 root 用户登录才有权限操作, 登录密码为用户在安装过程中设置的 ROOT 密码 (2) 查看网卡信息登录成功后, 可首先通过 ip addr 命令查看本机 IP 地址 # ip addr // 查看

7 网络技术实训 / 实验 7: 基于 Linux 的 DHCP 服务器的实现 7 (1) 以 root 用户登录在 Linux 下,root 用户是最高级用户我们在修改网络配置之前, 需要以 root 用户登录才有权限操作, 登录密码为用户在安装过程中设置的 ROOT 密码 (2) 查看网卡信息登录成功后, 可首先通过 ip addr 命令查看本机 IP 地址 # ip addr // 查看 IP 地址 CentOS 7 中默认使用 ip 命令来进行 IP 地址相关操作, 不再安装 ifconfig 命令 ip 命令和 ifconfig 命令一样, 但是功能更加强大, 并旨在取代后者从图 7-9 中可以看出, 网卡的名字为 enp0s3, 暂无 IP 地址, 无法上互联网因此, 接下来需要对网络配置文件进行修改, 使网卡 enp0s3 获得有效 IP 地址, 从而可以访问互联网注意 : 不同的计算机, 其网卡名可能不一样, 在实体计算机上进行相关操作时要注意图 7-9 使用 ip addr 命令查看网卡及 IP 地址信息步骤 2: 修改 DHCP Server 的网卡配置文件此处修改网卡配置文件的目的有两个一是设置网卡获得 IP 地址的方式 ; 二是在配置文件中写入有效的 IP 地址信息注意 : 1. 此处所谓的有效的 IP 地址, 是指能够使 DHCP Server 虚拟机访问互联网的 IP 地址该地址信息可以从网络管理员处获得, 具体情况要根据实验环境的实际情况而定此处, 将 DHCP Server 的 IP 地址设置为静态 IP 地址,IP 为 /24, 网关为此处的地址设置仅用于在线安装 DHCP 服务的任务, 与本实验任务 1 里网络规划中 DHCP 服务器地址的设计无关 (1) 查看网卡配置件名 # ls /etc/sysconfig/network-scripts/ //ls 用于显示指定目录下的文件 ( 夹 ) 列表使用 ls 命令查看网卡配置文件所在的目录, 可以看到其中的文件 ( 夹 ) 列表其中, 文件名为 ifcfg-enp0s3 的文件就是本虚拟机的网卡配置文件 ( 见图 7-10) 注意 : 由于不同计算机的网卡名可能不一样, 因此此处的网卡配置文件名字还可能为其他情况, 需要根据实际情况进行确定

网络技术实训 / 实验 7: 基于 Linux 的 DHCP 服务器的实现 8 图 7-10 网卡配置文件名为 ifcfg-enp0s3 (2) 查看网卡配置文件内容此处使用 vi 命令查看网卡配置文件 ifcfg-enp0s3 的初始内容所用命令及 ifcfg-enp0s3 文件的初始内容如下 # vi /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-enp0s3

8 网络技术实训 / 实验 7: 基于 Linux 的 DHCP 服务器的实现 8 图 7-10 网卡配置文件名为 ifcfg-enp0s3 (2) 查看网卡配置文件内容此处使用 vi 命令查看网卡配置文件 ifcfg-enp0s3 的初始内容所用命令及 ifcfg-enp0s3 文件的初始内容如下 # vi /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-enp0s3 //vi 命令用于查看 / 编辑指定文件的内容, 以下为 ifcfg-enp0s3 文件的内容 TYPE=Ethernet // 本网卡的类型为以太网网卡 BOOTPROTO=dhcp //IP 地址的获得方式为 dhcp( 即动态获取 ) DEFROUTE=yes PEERDNS=yes PEERROUTES=yes IPV4_FAILURE_FATAL=no IPV6INIT=yes IPV6_AUTOCONF=yes IPV6_DEFROUTE=yes IPV6_PEERDNS=yes IPV6_PEERROUTES=yes IPV6_FAILURE_FATAL=no NAME=enp0s3 // 网络连接名字是 enp0s3( 根据网卡配置文件名的实际情况, 此处的名字可能不同 ) UUID=5c0d1d00-0ba a025-d47f36b0efd3 DEVICE=enp0s3 // 本设备名是 enp0s3( 根据网卡配置文件名的实际情况, 此处的设备名字可能不同 ) ONBOOT=no // 不配置开机启动 (3) 修改网卡配置文件的内容修改时要注意 1 使用 vi 打开配置文件后, 需按一下键盘上的字母 I 键, 才能进入编辑状态编辑完成后, 需按一下键盘上的 Esc 键先退出编辑状态, 然后输入 :wq 并回车进行保存 ( :q 表示放弃存盘 ) 2 编辑时注意区分大小写, 例如 IPADDR= 不能写成 ipaddr= 网卡配置文件 ifcfg-enp0s3 修改后的结果如下 # vi /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-enp0s3 TYPE=Ethernet

网络技术实训 / 实验 7: 基于 Linux 的 DHCP 服务器的实现 9 BOOTPROTO=static // 此处将 IP 地址的获得方式改为静态 DEFROUTE=yes PEERDNS=yes PEERROUTES=yes IPV4_FAILURE_FATAL=no IPV6INIT=yes IPV6_AUTOCONF=yes IPV6_DEFROUTE=yes

9 网络技术实训 / 实验 7: 基于 Linux 的 DHCP 服务器的实现 9 BOOTPROTO=static // 此处将 IP 地址的获得方式改为静态 DEFROUTE=yes PEERDNS=yes PEERROUTES=yes IPV4_FAILURE_FATAL=no IPV6INIT=yes IPV6_AUTOCONF=yes IPV6_DEFROUTE=yes IPV6_PEERDNS=yes IPV6_PEERROUTES=yes IPV6_FAILURE_FATAL=no NAME=enp0s3 UUID=5c0d1d00-0ba a025-d47f36b0efd3 DEVICE=enp0s3 IPADDR= // 增加该语句, 用 IPADDR= 来配置静态 IP 地址 NETMASK= // 增加该语句, 用 NETMASK 来配置子网掩码 GATEWAY= // 增加该语句, 用 GATEWAY= 来配置本机的默认网关 ONBOOT=yes // 将上述配置修改为开机启动 ( 编辑完成后, 退出编辑状态并用 :wq 存盘 ) (4) 重启网络服务重启网络服务, 使刚才对网卡配置文件的修改生效 # systemctl restart network (5) 验证网卡信息再次使用 ip addr 命令查看网卡信息, 可以看到, 网卡 enp0s3 已经获得指定的 IP 地址信息 ( 见图 7-11) 命令如下 # ip addr show enp0s3 // 显示网卡 enp0s3 的 IP 地址信息图 7-11 enp0s3 已经获得指定的 IP 地址

网络技术实训 / 实验 7: 基于 Linux 的 DHCP 服务器的实现 10 步骤 4: 在线安装 dhcp 服务 # yum y install dhcp // 在线安装 dhcp 输入命令后回车, 即可看到安装 DHCP 的过程 ( 见图 7-12), 安装完毕后,

0/24 网段地址根据本实验的网络规划, 要分配的 IP 地址范围属于 10.0.100.

10 网络技术实训 / 实验 7: 基于 Linux 的 DHCP 服务器的实现 10 步骤 4: 在线安装 dhcp 服务 # yum y install dhcp // 在线安装 dhcp 输入命令后回车, 即可看到安装 DHCP 的过程 ( 见图 7-12), 安装完毕后, 系统会提示已经安装的 DHCP 内容, 并显示 Complete! ( 见图 7-13) 图 7-12 网络配置主文件名为 ifcfg-enp0s3 图 7-13 DHCP 服务安装完毕步骤 5: 将 DHCP 服务器的 IP 地址改为 /24 网段地址根据本实验的网络规划, 要分配的 IP 地址范围属于 /24 网段, 又由于本实验中 DHCP Server 与客户主机在同一网段, 为了保证客户主机能够获得 IP 地址, 此处再次修改网卡配置文件 ifcfg-enp0s3, 将 DHCP 服务器的 IP 地址改为 /24, 网关命令如下 # vi /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-enp0s3 具体修改过程参见本任务中的步骤 2, 此处省略注意 : 此处更改 DHCP 服务器的 IP 地址, 仅仅是为了配合前面网络规划中关于所分配 IP 地址范围的有关设计用户也可保持 DHCP 原有 IP 地址 ( /24) 不变, 也可以完成相关实验内容, 只需注意将 DHCP 作用域范围设置为 /24 网段即可修改完成后, 注意重启网络服务, 然后再查看 IP 地址结果 ( 见图 7-14) 图 7-14 将 DHCP 服务器地址改为 /24 步骤 6: 关闭防火墙, 并禁止开机启动防火墙服务 # systemctl stop firewalld # systemctl disable firewalld

11 网络技术实训 / 实验 7: 基于 Linux 的 DHCP 服务器的实现 11 步骤 7: 配置 DHCP 作用域根据网络规划中的有关设计, 配置 DHCP 服务器的作用域通过编辑 /etc/dhcp/ 文件夹中的 dhcpd.conf 文件, 可以设置 DHCP 的作用域及相关参数命令如下 # vi /etc/dhcp/dhcpd.conf // 编辑 /etc/dhcp 文件夹中的 dhcpd.conf 文件 subnet netmask { // 配置子网段的作用域, 其子网掩码为 range ; // 配置本网段的作用域范围 option routers ; // 配置本网段的 DHCP 客户端获取的网关地址 option domain-name-servers ; // 配置本网段的 DHCP 客户端获取的 DNS 服务器地址 } ( 编辑完成后, 退出编辑状态并用 :wq 存盘 ) 注意 : 1. 在配置作用域时, 每条语句必须以分号 ; 结尾 ; 2. 可以通过 vi /usr/share/doc/dhcp*/dhcpd.conf.example 命令, 查看配置 DHCP 作用域的有关命令格式步骤 8: 启动 DHCP 服务, 并设置开机启动通过启动 DHCP 服务, 使前面对作用域的配置生效命令如下 # systemctl start dhcpd # systemctl enable dhcpd 至此,DHCP 服务的安装与配置已完成任务 4: 在 GNS3 中部署整个网络并实现 DHCP 服务任务描述 : 将在 VirtualBox 中创建的虚拟机导入 GNS3, 根据网络拓扑设计, 在 GNS3 中部署整个网络, 完成各设备之间的网线连接实现局域网内部的 DHCP 服务观察用户主机的 IP 地址情况步骤 1: 将 VirtualBox 中创建的虚拟机导入 GNS3 启动 GNS3, 点击菜单栏中 Edit Preferences VirtualBox VMs, 依次将 VirtualBox 中创建的虚拟机 DHCP Server( 安装 CentOS 7 并已配置好 DHCP 作用域 ) 和 Host-3( 已安装 Windows 7) 导入 GNS3, 具体操作可参见前面实验四中的有关步骤步骤 2: 在 GNS3 中完成网络部署根据网络拓扑设计, 在 GNS3 中部署整个网络, 完成设备之间的网线连接 GNS3 中的网络拓扑如图 7-15 所示 DHCP Server 为 VirtualBox 中创建的虚拟机 (CentOS 7 系统 ),Host-1 和 Host-2 由 GNS3 自带的 VPCS 实现,Host-3 为 VirtualBox 中创建的虚拟机 (Windows 7 系统 ),SW 为二层交换机

用户主机从 DHCP 服务器获得 IP 地址注意 : 在 GNS3 中启动虚拟机 DHCP Server 和 Host-3 时, 需要再次启动 VirtualBox, 并将虚拟机网卡的连接方式设置为未指定, 否则虚拟机无法在 GNS3 中正常启动九实验分析

12 网络技术实训 / 实验 7: 基于 Linux 的 DHCP 服务器的实现 12 图 7-15 GNS3 中的网络拓扑步骤 3: 启动各设备, 查看客户主机获得 IP 地址的情况启动网络中的 DHCP 服务器用户主机及交换机, 查看用户主机获得 IP 地址的情况可以看到, 客户主机获得了 DHCP 服务器分配的 IP 地址以 Host-1(VPCS 主机 ) 为例, 可通过 ip dhcp 命令获得 DHCP 服务器分配的 IP 地址, 再用 show ip 命令显示 IP 地址的详细信息 ( 见图 7-16) 图 7-16 用户主机从 DHCP 服务器获得 IP 地址注意 : 在 GNS3 中启动虚拟机 DHCP Server 和 Host-3 时, 需要再次启动 VirtualBox, 并将虚拟机网卡的连接方式设置为未指定, 否则虚拟机无法在 GNS3 中正常启动九实验分析 1 DHCP 的工作范围 (1)DHCP 范围的是什么? (2)DHCP 服务是否能够跨子网分配 IP 地址? 如果能请说明实现原理 ; 如果不能请说明理由 2 DHCP 的安全性 (1)DHCP 采用什么协议进行传输, 是否安全可靠? (2)DHCP 存在哪些安全隐患, 如何解决?

13 网络技术实训 / 实验 7: 基于 Linux 的 DHCP 服务器的实现 13 十实验扩展资源 1 图书 (1) 张栋, 刘晓辉. 网管宝典 : 网络服务搭建配置与管理大全 (Windows 版 ). 北京 : 电子工业出版社,2013 (2) 王达. 深入理解计算机网络. 北京 : 机械工业出版社, 文章 (1) 黄彩凤. DHCP 基本原理及配置. 铁道通信信年 07 期 (2) 李莉敏. DHCP 技术及实现 DHCP 服务冗余. 电子科技年 04 期 3 互联网资源 DHCP: 23njcB olcjcu7c1t_axcctlver_rflebdhfxicd0elq 4 电子资源下载课程网站 :

计算机网络实验指导书 / 实验四 : 动态路由协议实验四 : 动态路由协议一实验目的 1 进一步理解路由器的工作原理; 2 掌握 RIP 的基本原理和实现 ; 3 掌握 OSPF 的基本原理和实现二实验学时 2 学时三实验类型综合性四实验需求 1 硬件每人配备计算机 1 台 2

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