DHCP工作原理是什么

DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol),動態(tài)主機配置協(xié)議，是一個應(yīng)用層協(xié)議。當(dāng)我們將客戶主機ip地址設(shè)置為動態(tài)獲取方式時，DHCP服務(wù)器就會根據(jù)DHCP協(xié)議給客戶端分配IP，使得客戶機能夠利用這個IP上網(wǎng)。

一、DHCP實現(xiàn)原理

1. DHCP是什么

DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol，動態(tài)主機配置協(xié)議)是一個局域網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，使用UDP協(xié)議工作。它是一種流行的Client/Server協(xié)議，一般用于為主機或者為路由器等指定相關(guān)的配置信息。DHCP服務(wù)在企業(yè)和家庭中得到了大量的應(yīng)用，它能夠自動分配ip地址以及一些其他的相關(guān)信息，整個過程對客戶透明。

2. 部署DHCP服務(wù)的好處

減少管理員的工作量 避免輸入錯誤的可能 避免ip地址沖突 當(dāng)網(wǎng)絡(luò)更改ip地址段時，不需要再重新配置每一個用戶的ip地址 提高了ip地址的利用率 方便客戶端的配置

3. DHCP分配方式

自動分配方式(Automatic Allocation)，DHCP服務(wù)器為主機指定一個永久性的IP地址，一旦DHCP客戶端第一次成功從DHCP服務(wù)器端租用到IP地址后，就可以永久性的使用該地址。 動態(tài)分配方式(Dynamic Allocation)，DHCP服務(wù)器給主機指定一個具有時間限制的IP地址，時間到期或主機明確表示放棄該地址時，該地址可以被其他主機使用。 手工分配方式(Manual Allocation)，客戶端的IP地址是由網(wǎng)絡(luò)管理員指定的，DHCP服務(wù)器只是將指定的IP地址告訴客戶端主機。

4. DHCP工作過程

DHCP客戶機在啟動時，會搜尋網(wǎng)絡(luò)中是否存在DHCP服務(wù)器。如果找到，則給DHCP服務(wù)器發(fā)送一個請求。DHCP服務(wù)器接到請求后，為DHCP客戶機選擇TCP/IP配置的參數(shù)，并把這些參數(shù)發(fā)送給客戶端。 如果已配置沖突檢測設(shè)置，則DHCP服務(wù)器在將租約中的地址提供給客戶機之前會使用Ping測試作用域中每個可用地址的連通性。這可確保提供給客戶的每個IP地址都沒有被使用手動TCP/IP配置的另一臺非DHCP計算機使用。

根據(jù)客戶端是否第一次登錄網(wǎng)絡(luò)，DHCP的工作形式會有所不同。

初次登錄時DHCP工作包括四個步驟：

(1) 第一步尋找DHCP服務(wù)器

當(dāng)DHCP客戶端第一次登錄網(wǎng)絡(luò)的時候，計算機發(fā)現(xiàn)本機上沒有任何IP地址設(shè)定，將以廣播方式發(fā)送DHCP discover發(fā)現(xiàn)信息來尋找DHCP服務(wù)器，即向255.255.255.255發(fā)送特定的廣播信息。網(wǎng)絡(luò)上每一臺安裝了TCP/IP協(xié)議的主機都會接收這個廣播信息，但只有DHCP服務(wù)器才會做出響應(yīng)。

(2) 第二步分配IP地址

在網(wǎng)絡(luò)中接收到DHCP discover發(fā)現(xiàn)信息的DHCP服務(wù)器就會做出響應(yīng)，它從尚未分配的IP地址池中挑選一個分配給DHCP客戶機，并向DHCP客戶機發(fā)送一個包含分配的IP地址和其他設(shè)置的DHCP offer提供信息。

(3) 第三步接受IP地址

DHCP客戶端接受到DHCP offer提供信息之后，選擇第一個接收到的提供信息，然后以廣播的方式回答一個DHCP request請求信息，該信息包含向它所選定的DHCP服務(wù)器請求IP地址的內(nèi)容。

(4) 第四步IP地址分配確認(rèn)

當(dāng)DHCP服務(wù)器收到DHCP客戶端回答的DHCP request請求信息之后，便向DHCP客戶端發(fā)送一個包含它所提供的IP地址和其他設(shè)置的DHCP ack確認(rèn)信息，告訴DHCP客戶端可以使用它提供的IP地址。然后，DHCP客戶機便將其TCP/IP協(xié)議與網(wǎng)卡綁定，另外，除了DHCP客戶機選中的DHCP服務(wù)器外，其他的DHCP服務(wù)器將收回曾經(jīng)提供的IP地址。

重新登錄：

以后DHCP客戶端每次重新登錄網(wǎng)絡(luò)時，就不需要再發(fā)送DHCP discover發(fā)現(xiàn)信息了，而是直接發(fā)送包含前一次所分配的IP地址的DHCP request請求信息。當(dāng)DHCP服務(wù)器收到這一信息后，它會嘗試讓DHCP客戶機繼續(xù)使用原來的IP地址，并回答一個DHCP ack確認(rèn)信息。如果此IP地址已無法再分配給原來的DHCP客戶機使用時，則DHCP服務(wù)器給DHCP客戶機回答一個DHCP nack否認(rèn)信息。當(dāng)原來的DHCP客戶機收到此DHCP nack否認(rèn)信息后，它就必須重新發(fā)送DHCP discover發(fā)現(xiàn)信息來請求新的IP地址。

如果客戶端DHCP request 內(nèi)的IP地址在服務(wù)器端沒有被使用，DHCP服務(wù)器回復(fù)DHCP ACK繼續(xù)使用IP。 如果客戶端DHCP request 內(nèi)的IP地址在服務(wù)器端已被使用，DHCP服務(wù)器回復(fù)DHCP NACK告訴客戶端IP已被使用。 回復(fù)NACK后，重新開始DHCP初次登錄時的流程 更新租約：

DHCP服務(wù)器向DHCP客戶機出租的IP地址一般都有一個租借期限，期滿后DHCP服務(wù)器便會收回出租的IP地址。如果DHCP客戶機要延長其IP租約，則必須更新其IP租約。DHCP客戶機啟動時和IP租約期限到達(dá)租約的50%時，DHCP客戶機都會自動向DHCP服務(wù)器發(fā)送更新其IP租約的信息。

二、常見的幾種搭建DHCP服務(wù)器的方法

1. 利用TPLinK等寬帶路由器內(nèi)置的DHCP功能模塊提供服務(wù)

這種方法很簡單，首先就是登錄路由器，找到DHCP功能設(shè)置的位置，直接設(shè)置即可。

設(shè)置好保存重啟后，網(wǎng)內(nèi)的計算機就可以自動獲取iP地址等信息了。

2. 辦公網(wǎng)環(huán)境利用三層交換機搭建DHCP服務(wù)

以華為交換機舉例： 在三層交換機配置DHCP服務(wù)過程：

system-view （進入全局模式）
[Huawei]sysname SW1 ( 設(shè)備命名）
[SW1]dhcp enable （使用DHCP功能）
[SW1]ip pool 10 （創(chuàng)建全局地址池，同時進入全局地址池視圖）
[SW1-ip-pool-10]network 192.168.10.0 mask 24 （配置全局地址池可動態(tài)分配的IP地址范圍）
[SW1-ip-pool-10]dns-list 8.8.8.8 （配置DNS ）
[SW1-ip-pool-10]gateway-list 192.168.10.1 （配置網(wǎng)關(guān)）
[SW1-ip-pool-10]excluded-ip-address 192.168.10.201 192.168.10.254 （保留不被分配的地址）
[SW1-ip-pool-10]lease day 7 （IP租約期限）
[SW1-ip-pool-10]dis this （查詢當(dāng)前模式的配置）# ip pool 10gateway-list 192.168.10.1 （網(wǎng)關(guān)）
network 192.168.10.0 mask 255.255.255.0 （IP地址范圍）
excluded-ip-address 192.168.10.201 192.168.10.254 （保留IP地址范圍）
lease day 7 hour 0 minute 0 （IP租約周期）
dns-list 8.8.8.8
[SW1-ip-pool-10]quit (退出
[SW1]ip pool 20
[SW1-ip-pool-20]network 192.168.20.0 mask 24
[SW1-ip-pool-20]dns-list 8.8.8.8
[SW1-ip-pool-20]gateway-list 192.168.20.1
[SW1-ip-pool-20]excluded-ip-address 192.168.20.201 192.168.20.254
[SW1-ip-pool-20]lease day 7
[SW1-ip-pool-20]q
------------------------------------------------
[SW1]vlan batch 10 20 （批量創(chuàng)建vlan）
[SW1]interface GigabitEthernet 0/0/1 （進入port 1)
[SW1-GigabitEthernet0/0/1]port link-type access (配置port 1 類型）
[SW1-GigabitEthernet0/0/1]port default vlan 10 （配置port 1 vlan)
[SW1-GigabitEthernet0/0/1]quit (退出）
[SW1]interface GigabitEthernet 0/0/2
[SW1-GigabitEthernet0/0/2]port link-type access
[SW1-GigabitEthernet0/0/2]port default vlan 20
[SW1-GigabitEthernet0/0/2]quit
（ 配置VLANIF10接口下的客戶端從全局地址池中獲取IP地址）
[SW1]interface Vlanif 10 （創(chuàng)建vlanif 10)
[SW1-Vlanif10]ip address 192.168.10.1 24 (配置IP地址）
[SW1-Vlanif10]dhcp select global （在vlanif 10模式下調(diào)用全局地址池）
[SW1-Vlanif10]display this （查詢當(dāng)前配置參數(shù)）#interface Vlanif10
ip address 192.168.10.1 255.255.255.0
dhcp select global#Return
[SW1-Vlanif10]quit
[SW1]interface Vlanif 20
[SW1-Vlanif20]ip address 192.168.20.1 24
[SW1-Vlanif20]dhcp select global
[SW1-Vlanif20]quit
[SW1]display ip pool （查看IP地址池配置情況）
[SW1]quit
save （保存配置，寫入設(shè)備）

3. 在Windows 系統(tǒng)里搭建DHCP服務(wù)

以2008server為例：

2008ser搭建DHCP服務(wù)器步驟：

第一步：安裝Windows Server 2008系統(tǒng)作為服務(wù)器端;客戶端可安裝其他Windows系統(tǒng)。

第二步：進入2008ser系統(tǒng)，手動設(shè)置IP(未設(shè)置靜態(tài)IP，后面無法繼續(xù))

第三步：打開服務(wù)器管理器：系統(tǒng)中點擊 “開始菜單程序”——> 管理工具 ——>服務(wù)器管理器

第四步：進入服務(wù)器管理器，點擊左側(cè)的”角色”然后點擊右側(cè)”添加角色”

第五步：進入添加角色向?qū)J(rèn)下一步，

第六步：服務(wù)器角色界面，勾選DHCP服務(wù)器;

第七步：勾選DHCP服務(wù)器后，單擊”下一步”按鈕，屏幕上將會彈出DHCP服務(wù)器簡介窗口，默認(rèn)下一步;

第八步： 進入選擇網(wǎng)絡(luò)連接綁定，勾選IP地址;安裝程序?qū)⒆詣訖z查你的服務(wù)器是否具有一個靜態(tài)IP地址，第2步設(shè)置了則會被檢測顯示出來。

第九步：接下來到”IPv4DNS設(shè)置”，需要輸入你的父域名和DNS服務(wù)器的IP地址，這個域?qū)⒂糜谖覀冊谶@臺DHCP服務(wù)器上創(chuàng)建的所有作用域; 當(dāng)DHCP更新IP地址信息的時候，相應(yīng)的DNS更新會將計算機的名稱到IP地址的關(guān)聯(lián)進行同步。

第十步：是否要設(shè)置WINS服務(wù)器地址參數(shù)，默認(rèn)”此網(wǎng)絡(luò)上的應(yīng)用程序不需要WINS”選項; (若需要則正確設(shè)置好目標(biāo)WINS服務(wù)器的IP地址。)

第十一步：接下來的”DHCP作用域”窗口中，點擊右側(cè)”添加”我們可以根據(jù)本地局域網(wǎng)的IP地址分配情況，設(shè)置好DHCP服務(wù)器的適用范圍，同時選中”激活此作用域”選項，并單擊”確定”添加完成。

第十二步： DHCPv6無狀態(tài)模式，選擇禁用模式;在Windows Server 2008中默認(rèn)增加了對下一代IP地址規(guī)范IPv6的支持，不過就目前的網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀來說很少用到IPv6，因此可以選擇對此服務(wù)器禁用DHCPv6無狀態(tài)模式。

第十三步： 在”確認(rèn)”界面，確認(rèn)后點擊安裝，開始自動安裝。進度條完成，DHCP也安裝完成。

最后同局域網(wǎng)中的客戶端設(shè)置為自動獲得IP地址，即可獲得DHCP自動分配的IP;

4. Linux系統(tǒng)下搭建DHCP服務(wù)

以ubuntu系統(tǒng)為例：

網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖如下： 配置步驟如下：

第一步：安裝isc-dhcp-server

采用命令：apt-get install isc-dhcp-server：

第一步：配置isc-dhcp-server

首先對作為DHCP服務(wù)器的”ubuntu 副本”進行設(shè)置：

第三步：進入超級用戶，編輯文件/etc/default/isc-dhcp-server文件：

在INTERFACES=””處填入網(wǎng)卡名enp0s3：

第四步：將文件打開發(fā)現(xiàn)有很多例子，都是被注釋掉了的，選用一個例子，修改后的結(jié)果如下：

修改本機的IP地址，子網(wǎng)掩碼，默認(rèn)網(wǎng)關(guān)，DNS等：

對該網(wǎng)卡進行重啟，對網(wǎng)絡(luò)進行重新啟動，將DHCP服務(wù)開啟：

第五步：Linux客戶機配置(虛擬機從虛擬機獲得IP)：

網(wǎng)絡(luò)連接設(shè)置為自動獲取IP地址：

在命令行中輸入dhclient命令重新分配IP地址，我們發(fā)現(xiàn)IP地址成功被分配到了，其中圖一是未得到分配的IP地址，圖二是重分配后得到的由DHCP服務(wù)器192.168.137.2分配而來的IP地址192.168.137.101：

通過wireshark抓包進行分析，可看到IP地址192.168.137.101的確是由DHCP服務(wù)器192.168.137.2提供的，并且可以看到它們之間的request-ack過程：