DHCP协议

it2022-05-09  28

DHCP协议

最近学校更新了网络,导致实验室的宽带和路由器都要重新设置才能上网,最后才知道是学校为了要我们绑定自己的账号才能上网,取消了IP地址的DHCP服务。 如果直接人工绑定主机的ip地址的话,是不需要DHCP服务的,但是当主机较多时,DHCP的动态获取ip地址优势就很明显了。 DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol),动态主机配置协议,是一个应用层协议。当我们将客户主机ip地址设置为动态获取方式时,DHCP服务器就会根据DHCP协议给客户端分配IP,使得客户机能够利用这个IP上网。

DHCP服务的工作过程是这样的:

发现Discover阶段,即DHCP客户机寻找DHCP服务器的阶段。DHCP客户机以广播方式(因为DHCP服务器的IP地址对于客户机来说是未知的)发送DHCP discover发现信息来寻找DHCP服务器,即向地址255.255.255.255发送特定的广播信息。网络上每一台安装了TCP/IP协议的主机都会接收到这种广播信息,但只有DHCP服务器才会做出响应。提供Offer阶段,即DHCP服务器提供IP地址的阶段。在网络中接收到DHCP discover发现信息的DHCP服务器都会做出响应,它从尚未出租的IP地址中挑选一个分配给DHCP客户机,向DHCP客户机发送一个包含出租的IP地址和其他设置的DHCP offer提供信息。选择Request阶段,即DHCP客户机选择某台DHCP服务器提供的IP地址的阶段。如果有多台DHCP服务器向DHCP客户机发来的DHCP offer提供信息,则DHCP客户机只接受第一个收到的DHCP offer提供信息,然后它就以广播方式回答一个DHCP request请求信息,该信息中包含向它所选定的DHCP服务器请求IP地址的内容。之所以要以广播方式回答,是为了通知所有的DHCP服务器,他将选择某台DHCP服务器所提供的IP地址。确认Ack阶段,即DHCP服务器确认所提供的IP地址的阶段。当DHCP服务器收到DHCP客户机回答的DHCP request请求信息之后,它便向DHCP客户机发送一个包含它所提供的IP地址和其他设置的DHCP ack确认信息,告诉DHCP客户机可以使用它所提供的IP地址。然后DHCP客户机便将其TCP/IP协议与网卡绑定,另外,除DHCP客户机选中的服务器外,其他的DHCP服务器都将收回曾提供的IP地址。重新登录。以后DHCP客户机每次重新登录网络时,就不需要再发送DHCP discover发现信息了,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服务器收到这一信息后,它会尝试让DHCP客户机继续使用原来的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客户机使用时(比如此IP地址已分配给其它DHCP客户机使用),则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。DHCP服务器向DHCP客户机出租的IP地址一般都有一个租借期限,期满后DHCP服务器便会收回出租的IP地址。如果DHCP客户机要延长其IP租约,则必须更新其IP租约。DHCP客户机启动时和IP租约期限过一半时,DHCP客户机都会自动向DHCP服务器发送更新其IP租约的信息。

DHCP的优缺点 优点:网络管理员可以验证IP地址和其它配置参数,而不用去检查每个主机;DHCP不会同时租借相同的IP地址给两台主机;DHCP管理员可以约束特定的计算机使用特定的IP地址;可以为每个DHCP作用域设置很多选项;客户机在不同子网间移动时不需要重新设置IP地址。 缺点:DHCP不能发现网络上非DHCP客户机已经在使用的IP地址;当网络上存在多个DHCP服务器时,一个DHCP服务器不能查出已被其它服务器租出去的IP地址;DHCP服务器不能跨路由器与客户机通信,除非路由器允许BOOTP转发。

一般主机新加入网络时,获取IP的流程 :

新的client加入网络时,会使用0.0.0.0作为源地址,发送discover广播报文,查询网络上有哪些DHCP server,以及这些DHCP server 能Offer哪些IP地址 。DHCP服务器接收到DHCP Discover报文后,回应Offer报文,提供IP地址(可能包含DNS等其他信息)给client 。client 根据收到的Offer报文,选择一个DHCP server,并选择它提供的IP地址。然后广播Request报文,向DHCP Server请求该IP地址,同时向本地网络(尤其是其他DHCP Server)公告自己已经选择了某个DHCP Server的某个IP地址。DHCP Server 回应ACK报文,将IP地址分配给Client端 (特殊情况:DHCP Server在发送Offer报文和接收到Request的短暂时间内把IP分配给了其他主机)。DHCP Client 收到ACK报文后,会针对获得的IP地址发送ARP Request,进行IP地址冲突检测。如果IP地址已经被其他主机使用,则Client放弃该IP地址,想Server发送DHCP DECLINE报文告诉Server该地址不能使用。然后一段时间后(一般10s)再此尝试获取该IP地址 。如果Client仍然无法使用该IP地址,则发送DHCP RELEASE报文,放弃该地址。

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