解析DHCP
何謂DHCP?
動態(tài)主機配置協(xié)議(Dynamic Host Configuration Protocol,DHCP)從原有的BootP協(xié)議發(fā)展而來,原來的目的是為無盤工作站分配IP地址的協(xié)議,當前更多地用于對多個客戶計算機集中分配IP地址以及IP地址相關(guān)的信息的協(xié)議,這樣就能將IP地址和TCP/IP的設(shè)置統(tǒng)一管理起來,而避免不必要的地址沖突的問題,因此常常用在網(wǎng)絡(luò)中對眾多DOS/Windows計算機的管理方面,節(jié)省了網(wǎng)絡(luò)管理員手工設(shè)置和分配地址的麻煩。
DHCP提供了三種IP地址分配機制:
● 自動分配:給客戶機分配永久的地址
● 動態(tài)分配:給客戶機分配有一定租用期限的地址
● 手工分配:由網(wǎng)絡(luò)管理員給客戶機分配地址,并通過DHCP傳達給客戶機。
動態(tài)分配IP地址的優(yōu)點:
● DHCP服務(wù)器自動重新分配不再被某客戶機需要的地址。
● 動態(tài)地址分配尤其適合那些暫時與網(wǎng)絡(luò)相連并且和一大批主機共用某個有限的地址池同時又不要求永久地址的主機。
● 當?shù)刂贩峙浣o一個永久與網(wǎng)絡(luò)相連的主機并且地址池中可用地址很少時,也建議使用動態(tài)分配,當某個客戶租用過期或主動釋放其IP地址時,DHCP服務(wù)器會及時回收該地址以備之后重用。
除了能夠方便管理之外,DHCP還能略微達到節(jié)省IP地址的目的。假設(shè)網(wǎng)絡(luò)中有50臺計算機,而只有40個 IP地址,但是這50臺計算機不會同時啟動,IP地址應(yīng)該能滿足要求。 DHCP也能用于統(tǒng)一設(shè)置其他的一些IP設(shè)置,如缺省路由、DNS服務(wù)器等等,使用它能減少一個大型網(wǎng)絡(luò)的管理任務(wù)。
DHCP的工作過程
DHCP工作時要求客戶機和服務(wù)器進行交互,由客戶機通過廣播向服務(wù)器發(fā)送申請IP地址的請求,然后由服務(wù)器分配一個IP地址以及其他的TCP/IP設(shè)置信息。整個過程可以分為以下幾個
步驟:
IP地址租用申請 DHCP客戶機的TCP/IP首次啟動時,就要執(zhí)行DHCP客戶程序,以進行TCP/IP 的設(shè)置。由于此時客戶機的TCP/IP還沒有設(shè)置完畢,就只能使用廣播的方式發(fā)送DHCP請求信息包,廣播包使用 UDP端口67和68進行發(fā)送,廣播信息中包括了客戶機的網(wǎng)絡(luò)界面的硬件地址和計算機名字,以提供給DHCP服務(wù)器進行分配。
IP地址租用提供 當接收到DHCP客戶機的廣播信息之后,所有的DHCP服務(wù)器均為這個客戶機分配一個合適的IP地址,將這些IP地址、網(wǎng)絡(luò)掩碼、租用時間等信息,按照DHCP客戶機提供的硬件地址通過DHCPOFFER報文發(fā)送回DHCP客戶機。這個過程中DHCP服務(wù)器沒有對客戶計算機進行限制,因此客戶機能收到多個IP地址提供信息。
IP地址租用選擇 由于客戶機接收到多個服務(wù)器發(fā)送的多個IP地址提供信息,客戶機將選擇一個IP地址,拒絕提供的其他IP地址,以便這些地址能分配給其他客戶??蛻魴C將向它選擇的服務(wù)器發(fā)送選擇租用信息。
IP地址租用確認 服務(wù)器將收到客戶的選擇信息,如果沒有例外發(fā)生,將回應(yīng)一個確認信息,將這個IP地址真正分配給這個客戶機??蛻魴C就能使用這個IP地址及相關(guān)的TCP/IP數(shù)據(jù),來設(shè)置自己的TCP/IP堆棧。
IP地址租用拒絕 如果客戶通過檢測發(fā)現(xiàn)服務(wù)器提供的地址已被其他主機使用,就會通過向該服務(wù)器發(fā)送信息拒絕使用該地址,客戶機將重新回到地址租用請求狀態(tài)。
IP地址租用通知 如果客戶機通過網(wǎng)絡(luò)管理員手工配置已經(jīng)獲得了正確的IP地址,這時客戶應(yīng)該通過廣播信息從服務(wù)器處獲得其他配置信息。
更新租用 DHCP中,每個IP地址是有一定租期的,若租期已到DHCP服務(wù)器就能夠?qū)⑦@個IP地址重新分配給其他計算機。因此每個客戶計算機應(yīng)該提前續(xù)租它已經(jīng)租用的IP地址(客戶機向提供給它IP地址的服務(wù)器發(fā)送DHCPREQUEST報文),服務(wù)器將回應(yīng)客戶機的請求并更新該客戶機的租期設(shè)置。一旦服務(wù)器返回不能續(xù)租的信息(DHCPNAK),那么DHCP客戶機只能在租期到達時放棄原有的IP地址,重新申請一個新 IP地址。為了避免發(fā)生問題,續(xù)租在租期達到50%時就將啟動,如果沒有成功將不斷啟動續(xù)租請求過程。如果直到租期達到87.5%時仍然沒有得到該服務(wù)器的應(yīng)答,則從那一刻開始以廣播方式向所有服務(wù)器發(fā)出更新請求,如果直到租用期滿還沒有成功,客戶機將重新進入地址請求狀態(tài),否則繼續(xù)使用該地址。
釋放IP地址租用 客戶機可以通過發(fā)送DHCPRELEASE報文主動釋放自己的IP地址請求;也可以不釋放,但也不續(xù)租,等待租期過期而釋放占用的IP地址資源。
由于DHCP依賴于廣播信息,因此一般的情況下,客戶機和服務(wù)器應(yīng)該位于同一個網(wǎng)絡(luò)之內(nèi)。然而可以將網(wǎng)絡(luò)中的路由器設(shè)置為轉(zhuǎn)發(fā)BootP廣播包,使得服務(wù)器和客戶機可以位于兩個不同的網(wǎng)絡(luò)中。然而配置轉(zhuǎn)發(fā)廣播信息,不是一個很好的解決辦法,更好的辦法為使用DHCP中繼代理服務(wù)器,DHCP中繼代理服務(wù)器和DHCP客戶機位于同一個網(wǎng)絡(luò)中,來回應(yīng)客戶機的租用請求,然而它不維護DHCP數(shù)據(jù),也不擁有IP地址資源,它只是將請求通過TCP/IP轉(zhuǎn)發(fā)給位于另一個網(wǎng)絡(luò)上的DHCP服務(wù)器以進行實際的IP地址分配和確認。中繼代理服務(wù)器必須知道DHCP服務(wù)器的地址,還要知道如何把接收到的報文轉(zhuǎn)發(fā)給該服務(wù)器。
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