2020年09月09日 | stm107 网络的学习之一 DHCP 协议（1）

DHCP 的工作原理　　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 0.0.0.0 ，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 DHCP 服务器的响应，客户端则会显示错误信息，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 DHCPDECLIENT 封包给 DHCP 服务器，拒绝接受其 DHCP offer ，并重新发送 DHCP 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。而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 DHCPACK 响应，以确认 IP 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哪里取得 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 地址向之前之 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，要求其从新执行 DHCP 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 工作站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，工作站还可以继续使用该 IP ；当租约期过了87.5%时，如果客户机仍然无法与当初的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，该客户机必须停止使用该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 DHCPRELEASE 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：DHCDISCOVER 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 Agent (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。端视您的实际情况而定了。