DHCP 分配地址过程.docx
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DHCP分配地址过程
在与读者的交流中，发现许多读者对DHCP服务的工作原理不是很清楚，如为什么DHCP服务报文不能穿越网关，在网络中有多台DHCP服务器时客户端到底该如何选择？
各阶段的DHCP报文格式有哪些主要变化？
DHCP客户端与DHCP服务器又是如何识别并建立通信的等。
在此本文给出了具体介绍.
11.4。
4DHCP服务IP地址自动分配原理
DHCP在提供服务时，DHCP客户端是以UDP68号端口进行数据传输的，而DHCP服务器是以UDP67号端口进行数据传输的。
DHCP服务不仅体现在为DHCP客户端提供IP地址自动分配过程中，还体现在后面的IP地址续约和释放过程中。
本节仅介绍DHCP客户端初次分配IP地址的过程。
在整个DHCP服务器为DHCP客户端初次提供IP地址自动分配过程中，一共经过了以下四个阶段，利用了表11—10中的前四个报文：
发现阶段（DHCP客户端在网络中广播发送DHCPDISCOVER请求报文，发现DHCP服务器，请求IP地址租约）、提供阶段（DHCP服务器通过DHCPOFFER报文向DHCP客户端提供IP地址预分配）、选择阶段（DHCP客户端通过DHCPREQUEST报文确认选择第一个DHCP服务器为它提供IP地址自动分配服务）和确认阶段（被选择的DHCP服务器通过DHCPACK报文把在DHCPOFFER报文中准备的IP地址租约给对应DHCP客户端）。
在DHCP客户端在获得了一个IP地址以后，就可以发送一个免费ARP请求探测网络中是否还有其它主机使用IP地址，来避免由于DHCP服务器地址池重叠而引发的IP冲突。
以上四个阶段如图11—19所示，相当于DHCP客户端与DHCP服务器的四次握手过程。
具体描述如下：
图11-19 DHCP客户端从DHCP服务器获取IP地址的四个阶段
（1）发现阶段：
即DHCP客户端获取网络中DHCP服务器信息的阶段。
在客户端配置了DHCP客户端程序（如在Windows系统中进行了如图11-16所示的配置）并启动后，以广播方式发送DHCPDISCOVER报文寻找网络中的DHCP服务器。
示例如下。
此广播报文采用传输层的UDP68号端口发送（封装的目的端口为UDP68号端口），经过网络层IP协议封装后，源IP地址为0。
0。
0。
0（因为此时还没有分配IP地址）,目的IP地址为255.255。
255.255（有限广播IP地址）.如下是一个DHCPDISCOVER报文封装的IP报头示例,可以看到 DestinationAddress（目的地址）是 255.255。
255。
255，而SourceAddress（源地址）是 0。
0。
0.0.IP报头中的其它字段含义大家可以参见本书第7章7.3。
4节相关内容。
IP:
ID=0x0；Proto=UDP;Len：
328
IP:
Version=4（0x4）
IP：
HeaderLength=20（0x14）
IP：
ServiceType=0（0x0）
IP:
Precedence=Routine
IP：
。
..0。
...=NormalDelay
IP：
.。
.。
0。
。
。
=NormalThroughput
IP：
...。
。
0..=NormalReliability
IP：
TotalLength=328（0x148）
IP:
Identification=0（0x0）
IP:
FlagsSummary=0（0x0）
IP：
。
。
。
。
..。
0=Lastfragmentindatagram
IP：
。
..。
。
.0.=Mayfragmentdatagramifnecessary
IP:
FragmentOffset=0（0x0）bytes
IP：
TimetoLive=128（0x80）
IP：
Protocol=UDP-UserDatagram !
—-—使用UDP传输层协议
IP：
Checksum=0x39A6
IP:
SourceAddress=0.0。
0.0 ！
-——源IP地址为0。
0。
0。
0
IP：
DestinationAddress=255.255.255.255 ！
—-——目的IP地址为255。
255。
255。
255
IP：
Data：
Numberofdatabytesremaining=308（0x0134）
【经验之谈】在以上DHCPDISCOVER报文中IP报头中的目的地址（DestinationAddress）是255。
255.255。
255这个有限广播地址.这个有限广播地址就是代表任意一个IPv4子网的广播地址，当然是发送报文的主机所在的子网和DHCP服务器所在子网的广播地址，但因为此时DHCP客户端并不知道DHCP服务器所在的是哪个子网。
下面所有其它DHCP报文中的255.255。
255。
255地址的含义也是一样的。
至于IP报头中的源地址（SourceAddress），由于当前DHCP客户端主机并未分配具体的IP地址，所以只能用具有任意代表功能的0。
0。
0。
0地址来表示了。
下面所有其它DHCP报文中指定的0.0.0。
0地址的含义也是一样的。
因为此时，DHCP客户端没有分配到IP地址,也不知道DHCP服务器或DHCP中继的IP地址，所以在DHCPDISCOVER报文中Ciaddr（客户端IP地址）、Yiaddr（被分配的DHCP客户端IP地址）、Siaddr（下一个为DHCP客户端分配IP地址的DHCP服务器地址）、Giaddr（DHCP中继IP地址）这四个字段均为0.0。
0.0，如下所示.另外，从中可以看到，在CHADDR字段和DHCP选项中ClientIdentifier字段中都标识了DHCP客户端网卡MAC地址。
DHCP：
Discover （xid=21274A1D）
DHCP:
OpCode （op） =1（0x1）
DHCP:
HardwareType （htype） =1（0x1）10MbEthernet
DHCP:
HardwareAddressLength（hlen）=6（0x6）
DHCP:
Hops （hops） =0（0x0）
DHCP：
TransactionID （xid） =556223005（0x21274A1D）
DHCP：
Seconds （secs） =0（0x0）
DHCP:
Flags （flags） =1（0x1） !
-——标志位置1，代表以广播方式发送
DHCP：
1..。
.。
。
。
....。
..。
=Broadcast
DHCP:
ClientIPAddress（ciaddr）=0。
0。
0。
0
DHCP：
Your IPAddress（yiaddr）=0.0。
0。
0
DHCP:
ServerIPAddress（siaddr）=0.0。
0.0
DHCP:
Relay IPAddress（giaddr）=0。
0.0.0
DHCP：
ClientEthernetAddress（chaddr）=08002B2ED85E
DHCP:
ServerHostName （sname） =〈Blank>
DHCP：
BootFileName （file） =
DHCP:
MagicCookie=[OK]
DHCP:
OptionField （options）
DHCP：
DHCPMessageType =DHCPDiscover !
-——DHCP报文类型为DHCPDiscover
DHCP：
Client-identifier =（Type：
1）08002b2ed85e
DHCP：
HostName =JUMBO-WS !
-—-DHCP服务器主机名
DHCP:
ParameterRequestList=（Length:
7）010f032c2e2f06
DHCP：
Endofthisoptionfield
（2）提供阶段:
即DHCP服务器向DHCP客户端提供预分配IP地址的阶段。
网络中的所有DHCP服务器接收到客户端的DHCPDISCOVER报文后，都会根据自己地址池中IP地址分配的优先次序选出一个IP地址，然后与其它参数一起通过传输层的UDP67号端口，在DHCPOFFER报文中以广播方式发送给客户端（目的端口是DHCP客户端的UDP68号端口）。
客户端通过封装在帧中的目的MAC地址（也就在DHCPDISCOVER报文中的CHADDR字段值）的比对来确定是否接收该帧.但这样一来，理论上DHCP客户端可能会收到多个DHCPOFFER报文（当网络中存在多个DHCP服务器时），但DHCP客户端只接受第一个到来的DHCPOFFER报文。
DHCPOFFER报文经过IP协议封装后的源IP地址DHCP服务器自己的IP地址，目的地址仍是255.255.255。
255广播地址,使用的协议仍为UDP。
下面是一个DHCPOFFER报文的IP报头示例。
IP:
ID=0x3C30;Proto=UDP；Len：
328
IP:
Version=4（0x4）
IP:
HeaderLength=20（0x14）
IP：
ServiceType=0（0x0）
IP:
Precedence=Routine
IP：
..。
0。
。
。
.=NormalDelay
IP:
。
。
。
.0.。
.=NormalThroughput
IP:
.。
。
..0.。
=NormalReliability
IP:
TotalLength=328（0x148）
IP:
Identification=15408（0x3C30）
IP：
FlagsSummary=0（0x0）
IP:
。
。
。
。
。
..0=Lastfragmentindatagram
IP：
。
.。
。
。
。
0.=Mayfragmentdatagramifnecessary
IP:
FragmentOffset=0（0x0）bytes
IP:
TimetoLive=128（0x80）
IP:
Protocol=UDP-UserDatagram
IP:
Checksum=0x2FA8
IP：
SourceAddress=157.54。
48.151
IP:
DestinationAddress=255.255。
255.255
IP:
Data:
Numberofdatabytesremaining=308（0x0134）
在DHCPOFFER报文中,Ciaddr字段值仍为0。
0。
0。
0，因为客户端仍没有分配到IP地址；Yiaddr字段已有值了，这是DHCP服务器为该客户端预分配的IP地址;因为此时仍没有得到客户端确认,所以Siaddr字段值仍为0。
0.0。
0；因为没有经过DHCP中继服务器，所以Giaddr字段值仍为0.0。
0.0.另外,在 DHCP可选项部分，可以看到由服务器随 IP 地址一起发送的各种选项。
在这种情况下，服务器发送的是子网掩码、默认网关（路由器）、租约时间、WINS 服务器地址（NetBIOS 名称服务）和 NetBIOS 节点类型。
下面是一个DHCPOFFER报文示例。
DHCP：
Offer （xid=21274A1D）
DHCP:
OpCode （op） =2（0x2）
DHCP：
HardwareType （htype） =1（0x1）10MbEthernet
DHCP：
HardwareAddressLength（hlen）=6（0x6）
DHCP:
Hops （hops） =0（0x0）
DHCP:
TransactionID （xid） =556223005（0x21274A1D）
DHCP：
Seconds （secs） =0（0x0）
DHCP:
Flags （flags） =1（0x1）
DHCP：
1。
...。
..。
.。
。
..。
.= Broadcast
DHCP:
ClientIPAddress（ciaddr）=0。
0.0。
0
DHCP：
Your IPAddress（yiaddr）=157。
54。
50。
5
DHCP：
ServerIPAddress（siaddr）=0。
0.0。
0
DHCP：
Relay IPAddress（giaddr）=0。
0。
0.0
DHCP:
ClientEthernetAddress（chaddr）=08002B2ED85E
DHCP：
ServerHostName （sname） =
DHCP：
BootFileName （file） =〈Blank>
DHCP：
MagicCookie=［OK］
DHCP:
OptionField （options）
DHCP:
DHCPMessageType =DHCPOffer ！
-—-DHCP报文类型为DHCPOffer
DHCP：
SubnetMask =255.255。
240.0 !
———所分配IP地址的子网掩码为255。
255.240。
0
DHCP:
RenewalTimeValue（T1）=8Days， 0:
00：
00 ！
-——想要继续租约原来分配的IP地址,则提出续约申请的期限为8天
DHCP：
RebindingTimeValue（T2）=14Days， 0：
00:
00 !
——-如果上次申请续约失败,再次申请绑定原来分配到的IP地址的期限为14天
DHCP:
IPAddressLeaseTime =16Days, 0：
00:
00 ！
-—-租约期限为16天，也就是DHCP客户端可使用此IP地址的最长时间为16天
DHCP:
ServerIdentifier =157。
54。
48。
151 ！
—-—DHCP服务器的IP地址为157。
54。
48.151
DHCP:
Router =157.54.48。
1 ！
-——默认网关IP地址为157。
54。
48.1
DHCP:
NetBIOSNameService =157.54。
16.154 ！
-——DNS服务器IP地址为157。
54。
16.154
DHCP：
NetBIOSNodeType =（Length:
1）04
DHCP：
Endofthisoptionfield
（3）选择阶段：
即DHCP客户端选择IP地址的阶段。
如果有多台DHCP服务器向该客户端发来DHCPOFFER报文,客户端只接受第一个收到的DHCPOFFER报文，然后以广播方式发送DHCPREQUEST报文.在该报文的“RequestedAddress”选项中包含DHCP服务器在DHCPOFFER报文中预分配的IP地址，对应的DHCP服务器IP地址等.这样也就相当于同时告诉得其他DHCP服务器，它们可以释放已提供的地址，并将这些地址返回到可用地址池中.
在DHCPOFFER报文封装的IP协议头部中，客户端的 Source Address仍然是 0.0.0。
0，数据包的 Destination 仍然是 255.255。
255.255。
但在DHCPOFFER报文中Ciaddr、Yiaddr、Siaddr、Giaddr 字段的地址均0.0。
0.0,大家自己分析一下为什么，很简单的.下面是一个DHCPOFEER报文头部和DHCPOFFER报文示例.
IP：
ID=0x100;Proto=UDP;Len：
328
IP:
Version=4（0x4）
IP:
HeaderLength=20（0x14）
IP:
ServiceType=0（0x0）
IP：
Precedence=Routine
IP:
.。
.0.。
.。
=NormalDelay
IP:
。
...0...=NormalThroughput
IP:
。
.。
。
.0。
。
=NormalReliability
IP：
TotalLength=328（0x148）
IP：
Identification=256（0x100）
IP:
FlagsSummary=0（0x0）
IP:
.。
。
..。
。
0=Lastfragmentindatagram
IP:
.。
.。
。
.0.=Mayfragmentdatagramifnecessary
IP:
FragmentOffset=0（0x0）bytes
IP：
TimetoLive=128（0x80）
IP：
Protocol=UDP-UserDatagram
IP:
Checksum=0x38A6
IP:
SourceAddress=0。
0。
0.0
IP:
DestinationAddress=255.255。
255.255
IP：
Data:
Numberofdatabytesremaining=308（0x0134）
DHCP：
Request （xid=21274A1D）
DHCP:
OpCode （op） =1（0x1）
DHCP:
HardwareType （htype） =1（0x1）10MbEthernet
DHCP:
HardwareAddressLength（hlen）=6（0x6）
DHCP：
Hops （hops） =0（0x0）
DHCP:
TransactionID （xid） =556223005（0x21274A1D）
DHCP:
Seconds （secs） =0（0x0）
DHCP:
Flags （flags） =1（0x1）
DHCP:
1。
。
..。
.。
.。
。
。
.。
.。
=Broadcast
DHCP：
ClientIPAddress（ciaddr）=0.0.0。
0
DHCP：
Your IPAddress（yiaddr）=0。
0。
0。
0
DHCP：
ServerIPAddress（siaddr）=0.0。
0。
0
DHCP：
Relay IPAddress（giaddr）=0.0.0。
0
DHCP：
ClientEthernetAddress（chaddr）=08002B2ED85E
DHCP:
ServerHostName （sname） =〈Blank>
DHCP：
BootFileName （file） =〈Blank>
DHCP:
MagicCookie=[OK］
DHCP：
OptionField （options）
DHCP:
DHCPMessageType =DHCPRequest
DHCP:
Client-identifier =（Type:
1）08002b2ed85e
DHCP:
RequestedAddress =157。
54.50。
5
DHCP:
ServerIdentifier =157。
54。
48。
151
DHCP：
HostName =JUMBO-WS
DHCP:
ParameterRequestList=（Length：
7）010f032c2e2f06
DHCP:
Endofthisoptionfield
（4）确认阶段：
即DHCP服务器确认分配级DHCP客户端IP地址的阶段。
某个DHCP服务器在收到DHCP客户端发来的DHCPREQUEST报文后,只有DHCP客户端选择的服务器会进行如下操作：
如果确认将地址分配给该客户端，则以广播方式返回DHCPACK报文；否则返回DHCPNAK报文,表明地址不能分配给该客户端。
在DHCP 服务器发送的DHCPACK报文的IP协议头部，Source Address是 DHCP 服务器IP地址，DestinationAddress仍然是广播地址255。
255.255。
255.在DHCPACK报文中的Yiaddr字段包含要分配给客户端的IP地址,而Chaddr和DHCP：
ClientIdentifier字段是发出请求的客户端中网卡的MAC地址.同时在选项部分也会在DHCPOFFER报文中把所分配的IP地址的子网掩码、默认网关、DNS服务器、租约期、续约时间等信息加上。
IP:
ID=0x3D30;Proto=UDP；Len:
328
IP:
Version=4（0x4）
IP:
HeaderLength=20（0x14）
IP:
ServiceType=0（0x0）
IP:
Precedence=Routine
IP：
..。
0。
.。
.=NormalDelay
IP:
。
...0..。
=NormalThroughput
IP：
。
。
。
。
。
0。
。
=NormalReliability
IP:
TotalLength=328（0x148）
IP:
Identification=15664（0x3D30）
IP：
FlagsSummary=0（0x0）
IP:
。
.。
。
.。
.0=Lastfragmentindatagram
IP：
。
.。
..。
0.=Mayfragmentdatagramifnecessary
IP：
FragmentOffset=0（0x0）bytes
IP：
TimetoLive=128（0x80）
IP:
Protocol=UDP-UserDatagram
IP：
Checksum=0x2EA8
IP：
SourceAddress=157.54.48.151
IP:
DestinationAddress=255.255.255。
255
IP：
Data：
Numberofdatabytesremaining=308（0x0134）
DHCP：
ACK （xid=21274A1D）
DHCP：
OpCode （op） =2（0x2）
DHCP：
HardwareType （htype） =1（0x1）10MbEthernet
DHCP：
HardwareAddressLength（hlen）=6（0x6）
DHCP：
Hops （hops） =0（0x0）
DHCP：
Transaction
升级会员 