1-DHCP工作原理

DHCP概述

了解DHCP服务

• DHCP Dynamic Host Configuration Protocol
• 动态主机配置协议 是由Internet工作任务小组设计开发的，专门用于为TCP/IP网络中的计算机自动分配TCP/IP参数的协议

可分配的地址信息主要包括

• 网卡的IP地址、子网掩码
• 对应的网络地址、广播地址
• 默认网关地址
• DNS服务器地址

DHCP的分配方式

• 自动分配：分配到一个IP地址后永久使用
• 手动分配：有DHCP服务器管理员专门制定IP地址
• 动态分配：使用完后释放该IP，供其他客户机使用

DHCP租约过程

客户机从DHCP服务器获得IP地址的过程称为DHCP的租约过程

• 租约过程分为四步骤：
  • 客户机请求IP（客户机发DHCP Discover广播包）
  • 服务器响应（服务器发DHCP Offer广播包）
  • 客户机选择IP（客户机发DHCP Request广播包）
  • 服务器确定租约（服务器发DHCP ACK广播包）

客户机请求IP地址

• 当一个DHCP客户机启动时，客户机还没有IP地址，所以当客户机要通过DHCP获取一个合法的地址
• 此时DHCP客户机以广播方式（因为DHCP服务器的IP地址对客户机来说是未知的）发送DHCP Discover发现信息来寻找DHCP服务器
• 广播信息中包含DHCP客户机的MAC地址和计算机名，以便DHCP服务器确定是哪个客户机发送的请求

服务器响应

• 当DHCP服务器接收到来自客户机请求IP地址的信息时，它就在自己的IP地址池中查找是否有合法的IP地址提供给客户机，如果有，DHCP服务器就将此IP地址坐上标记，加入到DHCP Offer的消息中，然后DHCP服务器就广播一则包含下列信息的DHCP offer信息
  • DHCP客户机的MAC地址
  • DHCP服务器提供的合法IP地址
  • 子网掩码
  • 默认网关
  • 租约的期限
  • DHCP服务器的IP地址

客户机选择IP地址

• DHCP客户机从接收到的第一个DHCP Offer消息中提取IP地址，发出IP地址的DHCP服务器将该地址保留，这样改地址就不能再分配给另一个DHCP客户机
• 当客户机从第一个DHCP服务器接收DHCP Offer消息并提取了IP地址后，客户机将DHCP Request消息广播到所有的DHCP服务器，表明它接收提供的内容
• DHCP Request消息包括为客户机提供IP配置的服务器的服务标识符（服务器IP地址）。DHCP服务器查看服务器标识符字段，以确定提供的IP地址是否被接受，如果DHCP Offer被拒绝，则DHCP服务器取消并保留其IP地址以提供给下一个IP租约的请求。

服务器确定租约

• DHCP服务器接收到DHCP Request消息后，以DHCP ACK消息的形式向客户机广播成功确认，该消息包含有IP地址的有效租约和其他可配置的信息
• 当客户机收到DHCP ACK消息时，它就配置了IP地址，完成了TCP/IP的初始化

重新登录

• DHCP客户机每次重新登录网络时，不需要再发送DHCP Discover信息，而是直接发送包含前一次所分配的IP地址的DHCP Request请求信息
• 当DHCP服务器接收到这一消息后，它会尝试让DHCP客户机继续使用原来IP地址，并回答一个DHCP ACK确认信息
• 如果此IP地址已无法再分配给原来的DHCP客户机使用（如IP地址已经分配给其他的DHCP客户机使用），DHCP服务器给DHCP客户机回答一个DHCP Nack否认信息
• 当原来的DHCP客户机收到此DHCP Nack否认信息后，它就必须重新发送DHCP Discover发现信息来请求新的IP地址

更新租约

• 当DHCP服务器向客户机出租的IP地址租期达到50%时，就需要更新租约
• 客户机直接向提供租约的服务器发送DHCP Request包，要求更新现有的地址租约