DHCP服务使用与概述.docx

1、DHCP服务使用与概述DHCP服务使用 DHCP原理图示动态主机设置协议（Dynamic Host Configuration Protocol, DHCP）是一个局域网的网络协议，使用UDP协议工作，主要有两个用途：给内部网络或网络服务供应商自动分配IP地址，给用户或者内部网络管理员作为对所有计算机作中央管理的手段。 相关图片DHCP 是 Dynamic Host Configuration Protocol(动态主机配置协议）缩写，它的前身是 BOOTP。BOOTP 原本是用于无磁盘主机连接的网络上面的：网络主机使用 BOOT ROM 而不是磁盘启动并连接上网络，BOOTP则可以自动地为那

2、些主机设定 TCP/IP 环境。但 BOOTP 有一个缺点：您在设定前须事先获得客户端的硬件地址，而且，与 IP 的对应是静态的。换而言之，BOOTP 非常缺乏 动态性 ，若在有限的 IP 资源环境中，BOOTP 的一一对应会造成非常严重的资源浪费。DHCP 可以说是 BOOTP 的增强版本，它分为两个部份：一个是服务器端，而另一个是客户端。所有的 IP 网络设定数据都由 DHCP 服务器集中管理，并负责处理客户端的 DHCP 要求；而客户端则会使用从服务器分配下来的IP环境数据。比较起 BOOTP ，DHCP 透过 租约 的概念，有效且动态的分配客户端的 TCP/IP 设定，而且，作为兼容考

3、虑，DHCP 也完全照顾了 BOOTP Client 的需求。DHCP 的分配形式 首先，必须至少有一台 DHCP服务器 工作在网络上面，它会监听网络的 DHCP 请求，并与客户端磋商 TCP/IP的设定环境。它提供三种 IP 定位方式： 编辑本段地址分配Manual Allocation人工分配，获得的IP也叫静态地址，网络管理员为某些少数特定的在网计算机或者网络设备绑定固定IP地址，且地址不会过期。 同一个路由器一般可以通过设置来划分静态地址和动态地址的IP段，比如一般家用TP-LINK路由器，常见的是从192.168.1.100192.168.1.254，这样如果你的电脑是自动获得IP的

4、话，一般就是192.168.1.100，下一台电脑就会由DHCP自动分到为192.168.1.101。而192.168.1.2192.168.1.99为手动配置IP段。 Automatic Allocation自动分配，其情形是：一旦 DHCP 客户端第一次成功的从 DHCP 服务器端租用到 IP 地址之后，就永远使用这个地址。 Dynamic Allocation动态分配，当 DHCP客户端 第一次从 DHCP 服务器端租用到 IP 地址之后，并非永久的使用该地址，只要租约到期，客户端就得释放(release)这个 IP 地址，以给其它工作站使用。当然，客户端可以比其它主机更优先的更新（re

5、new)租约，或是租用其它的 IP 地址。动态分配显然比手动 相关图片分配更加灵活，尤其是当您的实际 IP 地址不足的时候，例如：您是一家ISP，只能提供 200 个IP地址用来给拨接客户，但并不意味着您的客户最多只能有 200 个。因为要知道，您的客户们不可能全部同一时间上网的，除了他们各自的行为习惯的不同，也有可能是电话线路的限制。这样，您就可以将这 200 个地址，轮流的租用给拨接上来的客户使用了。这也是为什么当您查看 IP 地址的时候，会因每次拨接而不同的原因了（除非您申请的是一个固定 IP ，通常的 ISP 都可以满足这样的要求，这或许要另外收费）。当然，ISP 不一定使用 DHCP

6、 来分配地址，但这个概念和使用 IP Pool 的原理是一样的。DHCP 除了能动态的设定 IP 地址之外，还可以将一些 IP 保留下来给一些特殊用途的机器使用，它可以按照硬件地址来固定的分配 IP 地址，这样可以给您更大的设计空间。同时，DHCP 还可以帮客户端指定 router、netmask、DNS Server、WINS Server、等等项目，您在客户端上面，除了将 DHCP 选项打勾之外，几乎无需做任何的 IP 环境设定。 编辑本段DHCP运作状态运作模式： DHCP 是怎么运作的？ 假设多部计算机在同一个网域当中，也就是说，DHCP Server 与他的 Clients 都在同一

7、个网段之内，可以透过软件广播的方式来达到相互沟通的状态。那么Client 藉由 DHCP Server 得到 IP 的程序为： 若 Client 端计算机设定使用 DHCP 协议以取得网络参数时，则Client 端计算机在开机的时候，或者是重新启动网络卡的时候，会自动的发出 DHCPClient 的需求给网域内的每部计算机：这个时候，由于发出的讯息希望每部计算机都可以接受，所以该讯息除了网络卡的硬件地址(MAC)无法改变外，需要将该讯息的来源软件地址设定为0.0.0.0 ，而目的地址则为 255.255.255.255 ( Linux 会自动设定，无须考虑这个问题！)。网域内的其它没有提供DH

8、CP 服务的计算机，收到这个封包之后会自动的将该封包丢弃而不回应； DHCP 主机响应讯息：如果是 DHCP 主机收到这个Client 的 DHCP 需求时，那么 DHCP 主机首先会针对该次需求的讯息所携带的 MAC与 DHCP 主机本身的设定值去比对，如果 DHCP 主机的设定有针对该 MAC 做静态IP (每次都给予一个固定的 IP )的提供时，则提供 Client 端相关的固定 IP 与相关的网络参数；而如果该讯息的MAC 并不在 DHCP 主机的设定之内时，则 DHCP 主机会选取目前网域内没有使用的IP (这个 IP 与设定值有关) 来发放给 client 端使用！此外，需要特别留

9、意的是，在DHCP 主机发放给 Client 端的讯息当中，会附带一个租约期限的讯息，以告诉Client 端，IP 可以使用的期限有多长！ Client 端接受来自 DHCP 主机的网络参数，并设定 Client自己的网络环境：当 Client 端接受响应的讯息之后，首先会以 ARP 封包在网域内发出讯息，以确定来自DHCP 主机发放的 IP 并没有被占用！如果该 IP 已经被占用了，那么 Client 对于这次的DHCP 信息将不接受，而将再次向网域内发出 DHCP 的需求广播封包；若该 IP 没有被占用，则client 可以接受 DHCP 主机所给的网络的参数，那么这些参数将会被使用于 c

10、lient端的网络设定当中，同时， Client 端也会对 DHCP 主机发出确认封包，告诉 Server这次的需求已经确认！而 Server 也会将该信息记录下来； Client 端结束该 IP 的使用权：当 Client 开始使用这个DHCP 发放的 IP 之后，有几个情况下他可能会失去这个 IP 的使用权： Client 端离线：不论是关闭网络接口( ifdown)、重新开机 ( reboot )、关机 ( shutdown ) 等行为，皆算是离线状态，这个时候Server 端就会将该 IP 回收，并放到 Server 自己的备用区中，等待未来的使用； Client 端租约到期：前面提到

11、 DHCP server 端发放的IP 有使用的期限， Client 使用这个 IP 到达期限规定的时间，就需要将 IP 缴回去！这个时候就会造成断线，而Client 也可以再向 DHCP 主机要求再次分配 IP！ 以上就是 DHCP 这个协议在 Server 端与 Client 端的运作状态，由上面这个运作状态来看，可以明白，只要Server 端设定没有问题，加上 Server 与 Client 在硬件联机上面确定是 OK 的，那么Client 就可以直接藉由 Server 来取得上网的网络参数，当然啦，只要我们这些管理员能够好好的、正确的管理好我们的DHCP 。 IP 取得的方法： 在上面

12、的步骤中，注意第二步。就是 DHCP 会去比较 MAC 这个硬件地址，并判断该MAC 是否需要给予一个固定的 IP 呢！呵呵！所以啦，我们在 Client 端由 DHCP主机取得的 IP 主要有两种方式： 静态 ( Static ) IP ：只要那个 client 端计算机的网络卡不换掉，那么MAC 肯定就不会改变，由于 DHCP 可以根据 MAC 来给予固定的 IP ，所以该计算机每次都能以一个固定的IP 连上 Internet ！呵呵！这种情况比较适合当这部计算机需要用来做为提供区域内的一些网络服务的主机之用。那么如何在Linux 上面知道您的 MAC 呢？很简单啦！有很多的方式，最简单的

13、方式就是使用ifconfig 及 arp 来进行（以下针对LINUX）： roottestroot# ifconfig eth0 ifconfig eth0 Link encap:Ethernet HWaddr 00:50:FC:22:9C:57 inet addr:192.168.1.2 Bcast:192.168.1.255 Mask:255.255.255.0 UP BROADCAST RUNNING MULTICAST MTU:1500 Metric:1 RX packets:333678 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0 TX packets

14、:377219 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0 collisions:195 txqueuelen:100 RX bytes:42243563 (40.2 Mb) TX bytes:278373316 (265.4 Mb) Interrupt:10 Base address:0x6100roottest root#arp Address HWtype HWaddress Flags Mask Iface test.X ether 00:50:FC:22:9C:57 C eth0 192.168.1.100 ether 00:02:44:19:A6

15、:AD C eth0 动态 ( dynamic ) IP：Client 端每次连上 DHCP所取得的 IP 都不是固定的！都直接经由 DHCP 所随机由尚未被使用的 IP 中提供！ 关于租约的行为： 观察上面 DHCP 运作模式的第二个步骤，会发现最后面还有一个租约期限！最大的优点就是可以避免该IP 被某些使用者一直占用着，但该使用者却是 Idle ( 发呆 ) 的状态！ 关于 DHCP 主机个数： 当网域里面有两部以上的 DHCP 主机时，到底哪一部主机会设定我的这部Client 端计算机？很多时候是先抢先赢，同样，DHCP 的回应也是如此！当 Server1 先响应时，使用的就是 Serv

16、er1 所提供的网络参数内容，如果是Server2 先响应，就是使用 Server2 的参数来设定 PC ！不过，前提之下当然是这些计算机的物理联机都是在一起的。 编辑本段DHCP需求说明什么时候最好使用 DHCP ？ 在某些情况之下，倒是强烈的建议架设 DHCP 主机的！例如： 公司内部很多 Notebook 计算机使用的场合！因为 Notebook 在使用上，当设定为DHCP client 的时候，那么只要他连接上的网域里面有一部可以动作的 DHCP ，那部notebook 就可以连接上 Internet 了！ 网域内计算机数量相当的多时：另外一个情况就是网域内计算机数量相当庞大时，大到您

17、没有办法一个一个的进行说明来设定他们自己的网络参数，这个时候为了省麻烦，还是架设DHCP 来的方便。 什么情况下不建议使用 DHCP 主机？ 虽然 DHCP 有很多好处，但是有一个步骤怪怪的。回头看一下那个步骤一，Client 在开机的时候会主动的发送讯息给网域上的所有机器，这个时候，如果网域上就是没有DHCP 主机呢？很抱歉，那么这部 Client 端计算机，仍然会持续的发送讯息！真正的时间与次数我不晓得会有多久，不过，肯定会超过30 秒以上，甚至可以达到一分钟以上！ 在网域内的计算机，有很多机器其实是做为主机的用途，很少Client 需求，那么似乎就没有必要架设 DHCP。 编辑本段Lin

18、ux套件安装与设置套件安装：在 Linux上面 DHCP 简单，无需 Tarball ！直接拿出原版光盘， mount，并且找到 dhcp 字样的套件，使用RPM 安装好就好了！以 mandrake 9.0 及 Red Hat 9 为例的话，您需要的 DHCP套件为： # 在 Mandrake9.0 当中： roottestroot# rpm -qa | grep dhcp dhcp-server-3.0-1rc9.2mdk dhcp-common-3.0-1rc9.2mdk dhcp-client-3.0-1rc9.2mdk # 在 Red Hat9 当中： roottestroot#rpm

19、 -qa | grep dhcp dhcp-3.0pl1-23 dhcp-devel-3.0pl1-23 如果是Mandrake 系列的话，DHCP 套件档案总数会有三个！如果没有安装的话，请拿出原板光盘(不论是那个Linux distribution ，应该都是这三个套件名称！只是后面的版本可能不一样。但是，需要注意，在Red Hat 上面，这三个套件被整合成为一个，亦即是 dhcp-xxxx.rpm 的档案。)，先挂载上去，然后就以rpm 安装！另外，如果在系统当中没有找到 dhcp 套件的话，还可以使用 apt-get 或者是 urpmi 都是很好的安装方式 设置DHCP Server：

20、DHCP套件结构 在 DHCP 的套件结构当中，也是仅有一个设置文件。这个文件不见得会存在，需要手动来建立： /etc/dhcpd.conf：主要配置文件。这个档案不见得会存在，请手动来建立喔！另外，其实每个dhcp 套件在释出的时候，都会附上一个范例档案，您可以使用 rpm -ql grep dhcp来查询到 dhcpd.conf.sample 这个档案呐！然后将该档案复制成为 /etc/dhcpd.conf后，在手动去修改 /etc/dhcpd.conf 即可，这样设定比较容易咯！(注：这个设定档在不同的Linux distribution 当中会有不一样的放置目录！例如在 openlin

21、ux 底下，这个设定档预设需要放置在/etc/dhcpd/dhcpd.conf ) /usr/sbin/dhcpd：这个就是DHCP 的 daemon 执行档 /var/lib/dhcp/dhcpd.leases： 整个 DHCP 的设定档与检查的档案就是这几个而已 编辑本段工作原理根据客户端是否第一次登录网络，DHCP 的工作形式会有所不同。 第一次登录的时候： 寻找 Server当 DHCP 客户端第一次登录网络的时候，也就是客户发现本机上没有任何 IP 数据设定，它会向网络发出一个 DHCP DISCOVER 封包。因为客户端还不知道自己属于哪一个网络，所以封包的来源地址会为 0.0.0

22、.0 ，而目的地址则为 255.255.255.255 ，然后再附上 DHCP discover 的信息，向网络进行广播。在 Windows 的预设情形下，DHCP discover 的等待时间预设为 1 秒，也就是当客户端将第一个 DHCP discover 封包送出去之后，在 1 秒之内没有得到响应的话，就会进行第二次 DHCP discover 广播。若一直得不到响应的情况下，客户端一共会有四次 DHCP discover 广播（包括第一次在内），除了第一次会等待 1 秒之外，其余三次的等待时间分别是 9、13、16 秒。如果都没有得到 D 相关图片HCP 服务器的响应，客户端则会显示错

23、误信息，宣告 DHCP discover 的失败。之后，基于使用者的选择，系统会继续在 5 分钟之后再重复一次 DHCP discover 的过程。 提供 IP 租用地址当 DHCP 服务器监听到客户端发出的 DHCP discover 广播后，它会从那些还没有租出的地址范围内，选择最前面的空置 IP ，连同其它 TCP/IP 设定，响应给客户端一个 DHCP OFFER 封包。由于客户端在开始的时候还没有 IP 地址，所以在其 DHCP discover 封包内会带有其 MAC 地址信息，并且有一个 XID 编号来辨别该封包，DHCP 服务器响应的 DHCP offer 封包则会根据这些资料

24、传递给要求租约的客户。根据服务器端的设定，DHCP offer 封包会包含一个租约期限的信息。 接受 IP 租约如果客户端收到网络上多台 DHCP 服务器的响应，只会挑选其中一个 DHCP offer 而已（通常是最先抵达的那个），并且会向网络发送一个DHCP request广播封包，告诉所有 DHCP 服务器它将指定接受哪一台服务器提供的 IP 地址。同时，客户端还会向网络发送一个 ARP 封包，查询网络上面有没有其它机器使用该 IP 地址；如果发现该 IP 已经被占用，客户端则会送出一个 DHCPDECLINE 封包给 DHCP 服务器，拒绝接受其 DHCP offer ，并重新发送 DH

25、CP discover 信息。事实上，并不是所有 DHCP 客户端都会无条件接受 DHCP 服务器的 offer ，尤其这些主机安装有其它 TCP/IP 相关的客户软件。客户端也可以用 DHCP request 向服务器提出 DHCP 选择，而这些选择会以不同的号码填写在 DHCP Option Field 里面。 换一句话说，在 DHCP 服务器上面的设定，未必是客户端全都接受。客户端可以保留自己的一些 TCP/IP 设定，并且主动权永远在客户端这边。 租约确认当 DHCP 服务器接收到客户端的 DHCP request 之后，会向客户端发出一个 相关图片DHCPACK 响应，以确认 IP

26、租约的正式生效，也就结束了一个完整的 DHCP 工作过程。 DHCP 发放流程第一次登录之后：一旦 DHCP 客户端成功地从服务器那里取得 DHCP 租约之后，除非其租约已经失效并且 IP 地址也重新设定回 0.0.0.0 ，否则就无需再发送 DHCP discover 信息了，而会直接使用已经租用到的 IP 地址向之前的 DHCP服务器发出 DHCP request 信息，DHCP 服务器会尽量让客户端使用原来的 IP 地址，如果没问题的话，直接响应 DHCPack 来确认则可。如果该地址已经失效或已经被其它机器使用了，服务器则会响应一个 DHCPNACK 封包给客户端，要求其重新执行 DH

27、CP discover。至于 IP 的租约期限却是非常考究的，并非如我们租房子那样简单， 以 NT 为例子：DHCP 客户端除了在开机的时候发出 DHCP request 请求之外，在租约期限一半的时候也会发出 DHCP request ，如果此时得不到 DHCP 服务器的确认的话，客户端还可以继续使用该 IP ；当租约期过了87.5%时，如果客户端仍然无法与当初的DHCP服务器联系上，它将与其它DHCP服务器通信。如果网络上再没有任何DHCP服务器在运行时，该客户端必须停止使用该IP地址，并从发送一个Dhcpdiscover数据包开始，再一次重复整个过程。要是您想退租，可以随时送出 DHCP

28、RELEASE 命令解约，就算您的租约在前一秒钟才获得的。 跨网络的 DHCP 运作 从前面描述的过程中，我们不难发现：DHCP DISCOVER 是以广播方式进行的，其情形只能在同一网络之内进行，因为 router 是不会将广播传送出去的。但如果 DHCP 服务器安设在其它的网络上面呢？由于 DHCP 客户端还没有 IP 环境设定，所以也不知道 Router 地址，而且有些 Router 也不会将 DHCP 广播封包传递出去，因此这情形下 DHCP DISCOVER 是永远没办法抵达 DHCP 服务器那端的，当然也不会发生 OFFER 及其它动作了。要解决这个问题，我们可以用 DHCP Ag

29、ent (或 DHCP Proxy )主机来接管客户的 DHCP 请求，然后将此请求传递给真正的 DHCP 服务器，然后将服务器的回复传给客户。这里，Proxy 主机必须自己具有路由能力，且能将双方的封包互传对方。若不使用 Proxy，您也可以在每一个网络之中安装 DHCP 服务器，但这样的话，一来设备成本会增加，而且，管理上面也比较分散。当然喽，如果在一个十分大型的网络中，这样的均衡式架构还是可取的。视您的实际情况而定了。 编辑本段DHCP的责任1.保证任何IP地址在同一时刻只能由一台DHCP客户机所使用。 2.DHCP应当可以给用户分配永久固定的IP地址。 3.DHCP应当可以同用其他方法

30、获得IP地址的主机共存（如手工配置IP地址的主机） 4.DHCP服务器应当向现有的BOOTP客户端提供服务。 编辑本段封包格式以下为各字段的简要说明： OP 若是 client 送给 server 的封包，设为 1 ，反向为 2。HTYPE DHCP报文格式硬件类别，Ethernet 为 1。 HLEN 硬件地址长度， Ethernet 为 6。 HOPS 若封包需经过 router 传送，每站加 1 ，若在同一网内，为 0。 TRANSACTION ID DHCP REQUEST 时产生的数值，以作 DHCPREPLY 时的依据。 SECONDS Client 端启动时间（秒）。 FLAGS

31、 从 0 到 15 共 16 bits ，最左一 bit 为 1 时表示 server 将以广播方式传送封包给 client ，其余尚未使用。 ciaddr 要是 client 端想继续使用之前取得之 IP 地址，则列于这里。 yiaddr 从 server 送回 client 之 DHCP OFFER 与 DHCPACK 封包中，此栏填写分配给 client 的 IP 地址。 siaddr 若 client 需要透过网络开机，从 server 送出之 DHCP OFFER、DHCPACK、DHCPNACK 封包中，此栏填写开机程序代码所在 server 之地址。 giaddr 若需跨网域进行 DHCP 发放，此栏为 relay agent 的地址，否则为 0。 chaddr Client 之硬件地址。 sname Server 之名称字符串，以 0x00 结尾。 file 若 client 需要透过网络开机，此栏将指出开机程序名称，稍后以 TFTP 传送。 options 允许厂商定议选项（