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【转】DHCP学习简单笔记

本文参考

【  图解DHCP的4步租约过程

【 动态主机设置协议 

【 浅谈DHCP协议

【 DHCP 协议原理与攻防简介

动态主机设置协议(英语:Dynamic Host Configuration Protocol,缩写:DHCP)是一个用于局域网的网络协议,位于OSI模型的应用层,使用UDP协议工作。
DHCP协议有常用的三个端口,分别为67,68和546。其67和68号端口为DHCP Server和DHCP Client的端口,546用于DHCP Failover,需要单独开启,主要用于双机热备。

DHCP运行分为四个基本过程,分别为请求IP租约、提供IP租约、选择IP租约和确认IP租约
客户在获得了一个IP地址以后,就可以发送一个ARP请求来避免由于DHCP服务器地址池重叠而引发的IP冲突。

DHCP租约过程分为4步:
①客户机请求IP(客户机发DHCPDISCOVER广播包);
②服务器响应(服务器发DHCPOFFER广播包);
③客户机选择IP(客户机发DHCPREQUEST广播包);
④服务器确定租约(服务器发DHCPACK/DHCPNAK广播包)。
第1步:客户机请求IP
客户机请求IP也称为DHCPDISCOVER。
当一个DHCP客户机启动时,会自动将自己的IP地址配置成0.0.0.0,由于使用0.0.0.0不能进行正常通信,所以客户机就必须通过DHCP服务器来获取一个合法的地址。由于客户机不知道DHCP服务器的IP地址,所以它使用0.0.0.0的地址作为源地址,使用UDP68端口作为源端口,使用255.255.255.255作为目标地址,使用UDP67端口作为目的端口来广播请求IP地址信息(见图一)。广播信息中包含了DHCP客户机的MAC地址和计算机名,以便使DHCP服务器能确定是哪个客户机发送的请求。
DHCP客户机总是试图重新租用它接收过的最后一个IP地址,这给网络带来一定的稳定性。

第2步:服务器响应
服务器响应也称为DHCPOFFER。
当DHCP服务器接收到客户机请求IP地址的信息时,它就在自己的IP地址池中查找是否有合法的IP地址提供给客户机。如果有,DHCP服务器就将此IP地址做上标记,加入到DHCPOFFER的消息中,然后DHCP服务器就广播一则包括下列信息的DHCPOFFER消息:
DHCP客户机的MAC地址;DHCP服务器提供的合法IP地址;子网掩码;默认网关(路由);租约的期限;DHCP服务器的IP地址。
因为DHCP客户机还没有IP地址,所以DHCP服务器使用自己的IP地址作为源地址,使用UDP67端口作为源端口,使用255.255.255.255作为目标地址,使用UDP68端口作为目的端口来广播DHCPOFFER信息(见图二)。

第3步:客户机选择IP
客户机选择IP,也称为DHCPREQUEST。
DHCP客户机从接收到的第一个DHCPOFFER消息中选择IP地址,发出IP地址的DHCP服务器将该地址保留,这样该地址就不能提供给另一个DHCP客户机。当客户机从第一个DHCP服务器接收DHCPOFFER并选择IP地址后,DHCP租约的第三过程发生。客户机将DHCPREQUEST消息广播到所有的DHCP服务器,表明它接受提供的内容。DHCPREQUEST消息包括为该客户机提供IP配置的服务器的服务标识符(IP地址)。DHCP服务器查看服务器标识符字段,以确定它自己是否被选择为指定的客户机提供IP地址,如果那些DHCPOFFER被拒绝,则DHCP服务器会取消提供并保留其IP地址以用于下一个IP租约请求。
在客户机选择IP的过程中,虽然客户机选择了IP地址,但是还没有配置IP地址,而在一个网络中可能有几个DHCP服务器,所以客户机仍然使用0.0.0.0的地址作为源地址,使用UDP68端口作为源端口,使用255.255.255.255作为目标地址,使用UDP67端口作为目的端口来广播DHCPREQUEST信息(见图三)。

 
 第4步:服务器确认租约
服务器确认租约,也称为DHCPACK/DHCPNAK。
DHCP服务器接收到DHCPREQUEST消息后,以DHCPACK消息的形式向客户机广播成功的确认,该消息包含有IP地址的有效租约和其他可能配置的信息。虽然服务器确认了客户机的租约请求,但是客户机还没有收到服务器的DHCPACK消息,所以服务器仍然使用自己的IP地址作为源地址,使用UDP67端口作为源端口,使用255.255.255.255作为目标地址,使用UDP68端口作为目的端口来广播DHCPACK信息(见图四)。当客户机收到DHCPACK消息时,它就配置了IP地址,完成了TCP/IP的初始化。
如果DHCPREQUEST不成功,例如客户机试图租约先前的IP地址,但该IP地址不再可用,或者因为客户机移到其他子网,该IP无效时,DHCP服务器将广播否定确认消息DHCPNAK。当客户机接收到不成功的确认时,它将重新开始DHCP租约过程。

自动续
动态分配的IP地址有租期的限制,客户端如果在租约结束后仍要使用该IP地址,则需要进行续约申请,在租约剩余50%的时候,客户端会发送DHCP REQUEST报文向DHCP服务器申请租约更新,若服务器返回DHCP ACK报文则客户端成功续约,但是如果申请的IP地址已经不能再使用,则会发送DHCP NAK报文给客户端,此时客户端会以广播形式发送DHCP Discover报文给局域网内的所有DHCP服务器,在该报文中request IP为自己正在使用的IP,如果没有收到DHCP ACK报文则继续使用当前IP地址,到租约期的87.5%时重复上述过程,如果在租约期结束时仍未成功续约,则客户端要释放该IP地址,重新进行IP地址的申请。

如果DHCP客户机无法找到DHCP服务器,它将从TCP/IP的B类网段169.254.0.0中挑选一个IP地址作为自己的IP地址,继续每隔5分钟尝试与DHCP服务器进行通讯,一旦与DHCP服务器取得联系,则客户机放弃自动配置的IP地址,而使用DHCP服务器分配的IP地址。
如果一台DHCP客户机有两个或者多个网卡,则DHCP服务器会为每个网卡分配一个唯一而有效的IP地址。

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