09 dhcp

1、9 DHCP,,9.1 DHCP的概念,DHCP 是 Dynamic Host Configuration Protocol(動態(tài)主機分配協(xié)議)縮寫，它的前身是 BOOTP。BOOTP 原本是用于無磁盤主機連接的網(wǎng)絡上面的﹕網(wǎng)絡主機使用 BOOT ROM 而不是磁盤起動并連接上網(wǎng)絡，BOOTP 則可以自動地為那些主機設定 TCP/IP 環(huán)境。但 BOOTP 有一個缺點：您在設定前須事先獲得客戶端的硬件地址，而且，與 IP 的對應是靜

2、態(tài)的。換而言之，BOOTP 非常缺乏 "動態(tài)性" ，若在有限的 IP 資源環(huán)境中，BOOTP 的一對一對應會造成非常可觀的浪費。  DHCP 可以說是 BOOTP 的增強版本，它分為兩個部份﹕一個是服務器端，而另一個是客戶端。所有的 IP 網(wǎng)絡設定數(shù)據(jù)都由 DHCP 服務器集中管理，并負責處理客戶端的 DHCP 要求﹔而客戶端則會使用從服務器分配下來的IP環(huán)境數(shù)據(jù)。比較起 BOOTP ，DHCP 透過

3、 "租約" 的概念，有效且動態(tài)的分配客戶端的 TCP/IP 設定，而且，作為兼容考慮，DHCP 也完全照顧了 BOOTP Client 的需求。,9.1.1 DHCP的設計目標,客戶不需要進行手工配置。DHCP不需要在每個子網(wǎng)上要一個服務器，為了經(jīng)濟的原因，它DHCP服務器必須可以和路由器和BOOTP轉(zhuǎn)發(fā)代理一起工作。DHCP客戶必須可能對多個DHCP服務器提供的服務作出響應。出于網(wǎng)絡穩(wěn)定與安全的考慮，有時需要為

4、網(wǎng)絡加入多個DHCP服務器。不允許有幾個客戶同時使用一個網(wǎng)絡地址。在DHCP客戶重新啟動后仍然能夠保留它原先的配置參數(shù)，如果可能，客戶應該被指定為相同的配置參數(shù)。,9.1.2 DHCP的分配形式,首先，必須至少有一臺 DHCP 服務器工作在網(wǎng)絡上面，它會監(jiān)聽網(wǎng)絡的 DHCP 請求，并與客戶端搓商 TCP/IP 的設定環(huán)境。它提供兩種 IP 定位方式：Automatic Allocation ：自動分配，其情形是﹕一旦 DHCP 客

5、戶端第一次成功的從 DHCP 服務器端租用到 IP 地址之后，就永遠使用這個地址。Dynamic Allocation ：動態(tài)分配，當 DHCP 第一次從 HDCP 服務器端租用到 IP 地址之后，并非永久的使用該地址，只要租約到期，客戶端就得釋放(release)這個 IP 地址，以給其它工作站使用。當然，客戶端可以比其它主機更優(yōu)先的更新(renew)租約，或是租用其它的 IP 地址。,,動態(tài)分配顯然比自動分配更加靈活，尤其是當實際

6、 IP 地址不足的時候。例如，若 ISP只能提供 200 個IP地址用來給撥接客戶，但并不意味著您的客戶最多只能有 200 個。因為客戶們不可能全部同一時間上網(wǎng)。這樣，就可以將這 200 個地址，輪流的租用給撥接上來的客戶使用。這也是為什么查看 IP 地址時，會因每次撥接而有不同的IP地址 ( 除非申請的是一個固定 IP ，通常的 ISP 都可以滿足這樣的要求)。DHCP 除了能動態(tài)的設定 IP 地址之外，還可以將一些 IP 保留

7、下來給一些特殊用途的機器使用，它可以按照硬件地址來固定的分配 IP 地址，這樣可以有更大的設計空間。同時，DHCP 還可以幫客戶端指定 router﹑netmask﹑DNS Server﹑WINS Server﹑等等項目，用戶在客戶端上面除了將 DHCP 選項打勾之外，幾乎無需做任何的 IP 環(huán)境設定。,9.1.4 DHCP的工作流程,DHCP客戶端為了獲取合法的動態(tài)IP地址，在不同階段與服務器之間交互不同的信息，通常存在以下三種模

8、式：首次登錄再次登錄延長租期,1、DHCP客戶端首次登錄網(wǎng)絡,1）發(fā)現(xiàn)階段，即DHCP客戶機尋找DHCP服務器的階段。DHCP客戶機以廣播方式（因為DHCP服務器的IP地址對于客戶機來說是未知的）發(fā)送DHCP discover發(fā)現(xiàn)信息來尋找DHCP服務器，即向地址255.255.255.255發(fā)送特定的廣播信息。網(wǎng)絡上每一臺安裝了TCP/IP協(xié)議的主機都會接收到這種廣播信息，但只有DHCP服務器才會做出響應（如下圖）。,2）提供階

9、段，即DHCP服務器提供IP地址的階段。在網(wǎng)絡中接收到DHCP discover發(fā)現(xiàn)信息的DHCP服務器都會做出響應，它從尚未出租的IP地址中挑選一個分配給DHCP客戶機，向DHCP客戶機發(fā)送一個包含出租的IP地址和其他設置的DHCP offer提供信息（如下圖）。DHCP SERVER在發(fā)出DHCPOFFER之前，先進行了兩次PING檢測，在地址不沖突的情況下，才發(fā)出DHCPOFFER。,3）選擇階段，即DHCP客戶機選擇某臺DHC

10、P服務器提供的IP地址的階段。如果有多臺DHCP服務器向DHCP客戶機發(fā)來的DHCP offer提供信息，則DHCP客戶機只接受第一個收到的DHCP offer提供信息，然后它就以廣播方式回答一個DHCP request請求信息，該信息中包含向它所選定的DHCP服務器請求IP地址的內(nèi)容。之所以要以廣播方式回答，是為了通知所有的DHCP服務器，他將選擇某臺DHCP服務器所提供的IP地址（如下圖）。,4）確認階段，即DHCP服務器確認所提供

11、的IP地址的階段。當DHCP服務器收到DHCP客戶機回答的DHCP request請求信息之后，它便向DHCP客戶機發(fā)送一個包含它所提供的IP地址和其他設置的DHCP ack確認信息，告訴DHCP客戶機可以使用它所提供的IP地址。然后DHCP客戶機便將其TCP/IP協(xié)議與網(wǎng)卡綁定（如下圖）。,2、DHCP客戶端再次登錄網(wǎng)絡,當DHCP客戶端再次登錄網(wǎng)絡時，主要通過以下幾個步驟與DHCP服務器建立聯(lián)系。DHCP客戶端首次正確登錄網(wǎng)絡后，

12、以后再登錄網(wǎng)絡時，只需要廣播包含上次分配IP地址的DHCP_Request報文即可，不需要再次發(fā)送DHCP_Discover報文；DHCP服務器收到DHCP_Request報文后，如果客戶端申請的地址沒有被分配，則返回DHCP_ACK確認報文，通知該DHCP客戶端繼續(xù)使用原來的IP地址；如果此IP地址無法再分配給該DHCP客戶端使用（例如已分配給其它客戶端），DHCP服務器將返回DHCP_NAK報文。客戶端收到后，重新發(fā)送DHCP_

13、Discover報文請求新的IP地址；,3、DHCP客戶端延長IP地址的租用有效期,DHCP服務器分配給客戶端的動態(tài)IP地址通常有一定的租借期限，期滿后服務器會收回該IP地址。如果DHCP客戶端希望繼續(xù)使用該地址，需要更新IP租約（如延長IP地址租約）。在實際使用中，DHCP客戶端缺省在IP地址租約期限達到一半時，DHCP客戶端會自動向DHCP服務器發(fā)送DHCP_Request報文，以完成IP租約的更新。如果此IP地址有效，則DHCP

14、服務器回應DHCP_ACK報文，通知DHCP客戶端已經(jīng)獲得新的租約。,,DHCP客戶機運行著T1和T2兩個計時器。缺省情況下，T1設置為租用時間的50%，T2為87.5%。當IP地址的租用到了T1限定的時間后，客戶端就進入更新階段，向租借給它地址的服務器申請更新。如果服務器返回一個DHCP ACK響應包，地址租用就被更新，T1和T2也相應地重新設置（T2的計時期限還根本沒有到達）。如果服務器沒有響應，客戶機會在T2期限之前繼續(xù)使用該

15、地址。到達T2期限的時候，客戶機就進入重新綁定階段，向所有的服務器發(fā)出DHCP REQUEST廣播。任何發(fā)回DHCP ACK響應的服務器都可以更新這個租用，并成為這個客戶機的授權(quán)服務器。如果還是沒有服務器響應，地址租用就過期了，客戶機不再擁有IP地址。也就是說，它不能再使用Internet。,9.1.5 DHCP的評價,DHCP服務優(yōu)點：網(wǎng)絡管理員可以驗證IP地址和其它配置參數(shù)，而不用去檢查每個主機；DHCP不會同時租借相同的IP

16、地址給兩臺主機；DHCP管理員可以約束特定的計算機使用特定的IP地址；可以為每個DHCP作用域設置很多選項；客戶機在不同子網(wǎng)間移動時不需要重新設置IP地址。DHCP的缺點：DHCP不能發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡上非DHCP客戶機已經(jīng)在使用的IP地址；當網(wǎng)絡上存在多個DHCP服務器時，一個DHCP服務器不能查出已被其它服務器租出去的IP地址；DHCP服務器不能跨路由器與客戶機通信，除非路由器允許BOOTP轉(zhuǎn)發(fā)。,9.1.6 DHCP relay 原理,,

17、交互過程,1 當dhcp client 啟動并進行dhcp 初始化時，它會在本地網(wǎng)絡廣播配置請求報文2 如果本地網(wǎng)絡存在dhcp server，則可以直接進行dhcp 配置，不需要dhcp relay。3 如果本地網(wǎng)絡沒有dhcp server，則與本地網(wǎng)絡相連的具有dhcp relay 功能的網(wǎng)絡設 備收到該廣播報文后，將進行適當處理并轉(zhuǎn)發(fā)給指定的其它網(wǎng)絡上的dhcp server。dhcp relay設備修改dhcp消息中的相

18、應字段，把dhcp的廣播包改成單播包，并負責在服務器與客戶機之間轉(zhuǎn)換。4 dhcp server 根據(jù)dhcp client 提供的信息進行相應的配置，并通過dhcp relay 將配置信息發(fā)送給dhcp client，完成對dhcp client 的動態(tài)配置。,實驗,內(nèi)容：R2為DHCP服務器，R3為DHCP中繼器。DHCP服務器管理兩個子網(wǎng)，分別分配地址給R5和R4所在子網(wǎng)。觀察客戶端從服務器獲取IP地址的過程。,,R2上配置：

19、R3上配置：,實驗1：觀察R5獲取IP地址過程,步驟：在R5上進入f0/0的接口模式，輸入命令shutdown在R5到SW1的鏈路上啟動抓包（還是在R5上f0/0的接口模式）輸入命令do show ip int b，確認f0/0接口已經(jīng)沒有IP地址（還是在R5上f0/0的接口模式）輸入命令no shutdown（還是在R5上f0/0的接口模式）輸入命令do show ip int b結(jié)果：do show ip

20、int b命令執(zhí)行結(jié)果可以看到f0/0接口已經(jīng)有IP地址查看抓包結(jié)果，如下圖（還可以看到每2.5分鐘續(xù)租，圖中未顯示）：,實驗2：觀察R4獲取IP地址過程,步驟：在R4上進入f0/0的接口模式，輸入命令shutdown在R4到SW2、R3到SW1的鏈路上分別啟動抓包（還是在R4上f0/0的接口模式）輸入命令do show ip int b，確認f0/0接口已經(jīng)沒有IP地址（還是在R4上f0/0的接口模式）輸入命令no shut

21、down（還是在R4上f0/0的接口模式）輸入命令do show ip int b結(jié)果：do show ip int b命令執(zhí)行結(jié)果可以看到f0/0接口已經(jīng)有IP地址查看抓包結(jié)果，如后圖：,,R4所在LAN使用廣播方式通信：DHCP中繼和DHCP服務器使用單播方式通信：DHCP服務器在收到DHCP discover后，使用ping，探測將要分配的IP地址是否已被占用。而DHCP中繼在發(fā)出arp之后，無回復，因此，p