1 前语

最近部门内部成立一个网络兴趣小组，初衷是经过网络常识学习，在遇到网络问题时能够承担起一个与网络侧同学有效交流的“连接人”的人物，求学这么多年其实也连续学了不少的网络相关课程，本科的计算机网络、硕士的高级计网等，不过当时大多都停留在理论层面，趁此机会对之前学习到的相关理论常识进行试验。本次的文章首要记录了利用GNS3网络模拟器树立一个DHCP服务器，在两个DHCP服务器之前又采用RIP来连接，并在文章中记录了试验结果及运用wireshark工具抓取的数据包剖析….

2 DHCP常识回顾

2.1 什么是DHCP？

DHCP(Dynamic HostConfigurationProtocol),动态主机装备协议，是一个应用层协议。当我们将客户主机ip地址设置为动态获取方法时，DHCP服务器就会根据DHCP协议给客户端分配IP，使得客户机能够利用这个IP上网。

DHCP前身是BOOTP，在Linux的网卡装备中也能看到显现的是BOOTP，DHCP引进一个bootp没有的概念：租约。bootp分配的地址是永久的，而dhcp分配的地址是能够有期限的。DHCP分为两个部分：一个是服务器端，另一个是客户端。

2.2 DHCP作用及特点

• DHCP能够主动分配IP、子网掩码、网关、DNS。
• DHCP客户端运用的端口68，服务端运用端口67，运用的UDP应用层的协议。
• DHCP一般不为服务器分配IP，因为他们要运用固定IP，所以DHCP一般只为作业环境的主机分配IP。
• DHCP服务器和客户端需求在一个局域网内，在为客户端分配IP的时分需求进行多次播送。但DHCP也能够为其他网段内主机分配IP，只需连接两个网段中间的路由器能转发DHCP装备恳求即可，但这要求路由器装备中继功用。

2.3 DHCP分配IP方法？

• 主动分配（Automatic Allocation）（MAC地址与IP绑定）

主动分配是当DHCP客户端第一次成功地从DHCP服务器端分配到一个IP地址之后，就永远运用这个地址。这种方法适用于需求保证每个设备始终分配到相同IP地址的场景，例如服务器、打印机或网络设备。

• 动态分配（Dynamic Allocation）常用方法

动态分配是当DHCP客户端第一次从DHCP服务器分配到IP地址后，并非永久地运用该地址，每次运用完后，DHCP客户端就得开释这个IP地址，以给其他客户端运用。这种方法适用于许多移动设备连接到网络的场景，如公司作业室或公共无线网络。

• 手动分配

手动分配是由DHCP服务器管理员专门为客户端指定IP地址。

2.4 DHCP服务作业流程细节？

• 第一步：查找阶段

当DHCP客户端第一次登录网络的时分，计算机发现本机上没有任何IP地址设定，将以播送方法发送DHCP discover发现信息来寻觅DHCP服务器，即向255.255.255.255发送特定的播送信息。网络上每一台安装了TCP/IP协议的主机都会接纳这个播送信息，但只要DHCP服务器才会做出呼应。（DHCP DISCOVER）

• 第二步：供给阶段

在网络中接纳到DHCP discover发现信息的DHCP服务器就会做出呼应，它从尚未分配的IP地址池中挑选一个分配给DHCP客户机，向DHCP客户机发送一个包括分配的IP地址和其他设置的DHCP offer供给信息。因为此时客户端还没有IP，所以回来信息也是以播送的方法回来的。（DHCP OFFER）

• 第三步：挑选阶段

DHCP客户端接受到DHCP offer供给信息之后，挑选第一个接纳到的供给信息，然后以播送的方法答复一个DHCP request恳求信息，该信息包括向它所选定的DHCP服务器恳求IP地址的内容。（DHCP REQUEST）

• 第四步：承认阶段

当DHCP服务器收到DHCP客户端答复的DHCP request恳求信息之后，便向DHCP客户端发送一个包括它所供给的IP地址和其他设置的DHCP ack承认信息，承认租约，并指定租约时长。告知DHCP客户端能够运用它供给的IP地址。然后，DHCP客户机便将其TCP/IP协议与网卡绑定，别的，除了DHCP客户机选中的DHCP服务器外，其他的DHCP服务器将回收曾经供给的IP地址。（DHCP ACK）

• 从头登录

以后DHCP客户端每次从头登录网络时，就不需求再发送DHCP discover发现信息了，而是直接发送包括前一次所分配的IP地址的DHCP request恳求信息。当DHCP服务器收到这一信息后，它会测验让DHCP客户机继续运用原来的IP地址，并答复一个DHCP ack承认信息。假如此IP地址已无法再分配给原来的DHCP客户机运用时，则DHCP服务器给DHCP客户机答复一个DHCP nack否定信息。当原来的DHCP客户机收到此DHCP nack否定信息后，它就有必要从头发送DHCP discover发现信息来恳求新的IP地址。

• 续租（未测验）

DHCP服务器向DHCP客户机租赁的IP地址一般都有一个租赁期限，期满后DHCP服务器便会回收租赁的IP地址。假如DHCP客户机要延伸其IP租约，则有必要更新其IP租约。DHCP客户机启动时和IP租约期限抵达租约的50%时，DHCP客户机都会主意向DHCP服务器发送更新其IP租约的信息。

2.5 DHCP协议中的报文？

◦DHCP DISCOVER ：客户端开始DHCP过程发送的包，是DHCP协议的开始

◦DHCP OFFER ：服务器接纳到DHCP DISCOVER之后做出的呼应，它包括了给予客户端的IP（yiaddr）、客户端的MAC地址、租约过期时间、服务器的辨认符以及其他信息

◦DHCP REQUEST ：客户端关于服务器宣布的DHCP OFFER所做出的呼应。在续约租期的时分同样会运用。

◦DHCP ACK ：服务器在接纳到客户端发来的DHCP REQUEST之后宣布的成功承认的报文。在树立连接的时分，客户端在接纳到这个报文之后才会承认分配给它的IP和其他信息能够被答应运用。

◦DHCP NAK ：DHCP ACK的相反的报文，表示服务器拒绝了客户端的恳求。

◦DHCP RELEASE ：一般出现在客户端关机、下线等状况。这个报文将会使DHCP服务器开释宣布此报文的客户端的IP地址

◦DHCP INFORM ：客户端宣布的向服务器恳求一些信息的报文

◦DHCP DECLINE :当客户端发现服务器分配的IP地址无法运用（如IP地址冲突时），将宣布此报文，告诉服务器禁止运用该IP地址。

3 DHCP试验

3.1 简略DHCP服务树立

该试验分配的网段是192.168.1.0/24，将该网段用于分配PC的ip地址，该试验首要分为两个部分，DHCP服务器和单臂路由的装备

• 试验过程

◦第一步，装备单臂路由。（注意：文中的指令时Cicso路由器，不同的网络设备指令存在区别）

“encapsulation dot1Q 2” 是一个网络指令，用于在以太网中装备IEEE 802.1Q VLAN封装。

int f1/0.1
encapsulation dot1Q 2
ip add 192.168.1.1 255.255.255.0
ex
int f1/0
no sh
ex

◦第二步，在交换机装备vlan。

conf t
int f1/0
sw t e d
sw m t
ex

◦第三步，将交换机和PC相连接的接口设置为acess模式，并制定答应vlan2的网络经过。

int f1/1
sw m a
sw a v 2
ex
int f1/2
sw m a
sw a v 2
ex
int f1/3
sw m a
sw a v 2
ex
int f1/4
sw m a
sw a v 2
ex

◦第四步，在路由器中装备DHCP地址池。

ip dhcp pool mypool
network 192.168.1.0 255.255.255.0
default-router 192.168.1.1
ex

◦第五步，测试PC主动获取ip的状况。

dhcp

3.2 结合wireshark剖析DHCP服务器协议包

◦第一步，在箭头处抓包。

◦第二步，运用PC获取ip分配。

◦第三步，观测wireshark抓包状况

3.3 太平洋大学课程试验6-DHCP试验

试验地址链接：
cyberlab.pacific.edu/courses/com…

• 试验过程

◦依照上面的简略dhcp服务器指令装备完结两个不同的dhcp服务器

◦在R1和R2之间开启RIP，操作指令如下：

conf t
int f0/1 
ip add 192.168.0.1 255.255.255.252
no sh
ex
router rip
version 2
network 192.168.0.0
network 10.0.1.0

conf t
int f0/1 
ip add 192.168.0.2 255.255.255.252
no sh
ex
router rip
version 2
network 192.168.0.0
network 10.0.1.0

• 试验结果

◦两个网段的PC都能够正常的经过dhcp服务器获取ip地址。

◦不同网段的PC能够彼此ping通

3.4 接下来待完结试验？

• DHCP服务器跨网段供给服务？

假如DHCP服务器要跨网段供给服务，相同是四步恳求，只不过是每一步中间都多了一个路由器和DHCP服务器之间的单播通信。

1）客户端播送方法发送报文，查找DHCP服务器。所有机器包括路由器都收到报文，路由器装备了中继，知道查找音讯后单播给DHCP服务器；

2）DHCP服务器单播回来信息给路由器，路由器再播送给客户端；

3）客户端挑选DHCP服务器供给的IP，并播送信息告知它我选好了，路由器单播给DHCP服务器；

4）DHCP服务器收到信息将承认信息单播给路由器，路由器单播给客户端。

• 实现租约？

DHCP服务器向DHCP客户机租赁的IP地址一般都有一个租赁期限，期满后DHCP服务器便会回收租赁的IP地址。假如DHCP客户机要延伸其IP租约，则有必要更新其IP租约。DHCP客户机启动时和IP租约期限抵达租约的50%时，DHCP客户机都会主意向DHCP服务器发送更新其IP租约的信息。

4 总结

也算是利用这次调研的机会把DHCP理论常识和实践进行了下结合，期间仍是遇到许多问题，不过终究经过一步步的树立，看到终究PC能够正常的经过DHCP服务器取得ip地址的确仍是很有成就感的。树立简略的DHCP服务器场景因为不涉及到路由器交互，这块仍是比较顺利的，在进行太平洋大学的试验课程时，在路由交互这块一向无法正常交互，导致两个网段的PC无法ping通，终究排查发现除了需求在R1上启用rip后装备168.1.0.0/24网段外，还需求添加10.0.1.0/24，R2上面同理。ok，后边会对这次遗留的两个待办问题进行探求，以上……

作者：京东科技 宋慧超

来历：京东云开发者社区 转载请注明来历