DHCP服务器工作原理

DHCP服务概述：

        名称：DHCP  - Dynamic Host Configuration Protocol  动态主机配置协议

        功能：DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol，动态主机配置协议)是一个局域网的网络协议，使用UDP协议工作，

        用途：

                1、  给内部网络或网络服务供应商自动分配IP地址，主机名，DNS服务器，域名

                2、  配合其它服务，实现集成化管理功能。如：无人执守安装服务器

特点： C/S 模式

            自动分配IP地址，方便管理

            DHCP不会同时租借相同的IP地址给两台主机；

            DHCP管理员可以约束特定的计算机使用特定的IP地址；

            可以为每个DHCP作用域设置很多选项；

            客户机在不同子网间移动时不需要重新设置IP地址。每次都自动获取IP地址就可以了。

DHCP的缺点:

            当网络上存在多服务器时，一个DHCP服务器不能查出已被其它服务器租出去的IP地址；

            DHCP服务器不能跨路由器与客户机通信，除非路由器允许BOOTP协议转发。

            端口：DHCP服务使用：端口67(bootps) 68(bootpc) 。

例：查看

# vim /etc/services

        DHCP协议由 bootp协议发展而来，是BOOTP的增强版本，bootps代表服务端端口， bootpc代表客户端端口

        bootp协议：引导程序协议（BOOTP）。它可以让无盘工作站从一个中心服务器上获得IP地址，为局域网中的无盘工作站分配动态IP地址，并不需要每个用户去设置静态IP地址。

    BOOTP有一个缺点：您在设定前须事先获得客户端的硬件地址，而且，MCA地址与IP的对应是静态的。换而言之，BOOTP非常缺乏“动态性 ”，若在有限的IP资源环境中，BOOTP的一对一对应会造成非常可观的浪费。

        DHCP可以说是BOOTP的增强版本，它分为两个部分：一个是服务器端，而另一个是客户端。所有的IP网络设定数据都由DHCP服务器集中管理，并负责处理客户端的DHCP要求；而客户端则会使用从服务器分配下来的IP环境数据。比较BOOTP, DHCP透过“租约”的概念，有效且动态的分配客户端的TCP/IP设定，而且，作为兼容考虑，DHCP也完全照顾了BOOTP Client的需求。

DHCP服务运行原理：

运行原理，面试经常问到，需要大家注意下！

DHCP Client发现阶段：

        即DHCP客户端寻找DHCP服务端的过程，对应于客户端发送DHCP Discovery，因为DHCP Server对应于DHCP客户端是未知的，所以DHCP 客户端发出的DHCP Discovery报文是广播包，源地址为0.0.0.0目的地址为255.255.255.255。网络上的所有支持TCP/IP的主机都会收到该DHCP Discovery报文，但是只有DHCP Server会响应该报文。

        注意：客户端执行DHCP DISCOVER 后，如果没有DHCP 服务器响应客户端的请求，客户端会随机使用169.254.0.0/16 网段中的一个IP 地址配置本机地址。

        169.254.0.0/16是windows的自动专有IP寻址范围，也就是在无法通过DHCP获取IP地址时，由系统自动分配的IP地址段。 

        早先的Linux上并不会产生这条路由，现在有这条路由大概是为了和windows兼容。

DHCP Server 提供阶段：

        DHCP Server提供阶段，即为DHCP Server响应DHCP Discovery所发的DHCP Offer阶段，即DHCP服务器提供IP地址的阶段。在网络中接收到DHCPdiscover发现信息的DHCP服务器都会做出响应，它从尚未出租的IP地址中挑选一个分配给DHCP客户机，向DHCP客户机发送一个包含出租的IP地址和其他设置的DHCPoffer提供信息

DHCP Client 确认阶段：

        即DHCP客户机选择某台DHCP服务器提供的IP地址的阶段。如果有多台DHCP服务器向DHCP客户机发来的DHCPoffer提供信息，则DHCP客户机只接受第一个收到的DHCPoffer提供信息，然后它就以广播方式回答一个DHCPrequest请求信息，该信息中包含向它所选定的DHCP服务器请求IP地址的内容。之所以要以广播方式回答，是为了通知所有的DHCP服务器，他将选择某台DHCP服务器所提供的IP地址

DHCP Server确认阶段：

        即DHCP服务器确认所提供的IP地址的阶段。当DHCP服务器收到DHCP客户机回答的DHCPrequest请求信息之后，它便向DHCP客户机发送一个包含它所提供的IP地址和其他设置的DHCPack确认信息，告诉DHCP客户机可以使用它所提供的IP地址。然后DHCP客户机便将其TCP/IP协议与网卡绑定，另外，除DHCP客户机选中的服务器外，其他的DHCP服务器都将收回曾提供的IP地址

DHCP Client重新登录网络：

        当DHCP Client重新登录后，就不需要再发送DHCP discover发现信息了，而是直接发送包含前一次所分配的IP地址的DHCP request请求信息。当DHCP服务器收到这一信息后，它会尝试让DHCP客户机继续使用原来的IP地址，并回答一个DHCP ack确认信息。如果此IP地址已无法再分配给原来的DHCP客户机使用时（比如此IP地址已分配给其它DHCP客户机使用），则DHCP服务器给DHCP客户机回答一个DHCP nack否认信息。当原来的DHCP客户机收到此DHCP nack否认信息后，它就必须重新发送DHCP discover发现信息来请求新的IP地址。

DHCP Client更新租约：

        DHCP获取到的IP地址都有一个租约，租约过期后，DHCP Server将回收该IP地址，所以如果DHCP Client如果想继续使用该IP地址，则必须更新租约。更新的方式就是，当当前租约期限过了一半后，DHCP Client都会发送DHCP Renew报文来续约租期。

        为了便于理解，我们把DHCP客户机比做餐馆里的客人，DHCP服务器工作原理当中，服务器比做服务员（一个餐馆里也可以有多个服务员），IP地址比做客户需要的食物。那么可以这样描述整个过程：客人走进餐馆，问：“有没有服务员啊？”（DHCP discover），多个服务员同时回答：“有，我这有鸡翅”“有，我这有汉堡”（DHCP offer）。客人说：“好吧，我要一份汉堡”（DHCP request，这个客人比较死板，总是选择第一次听到的食物），端着汉堡的服务员回应了一声：“来啦”（DHCP ack），并把食物端到客人面前，供其享用（将网卡和IP地址绑定）。客人下次来的时候，就直接找上次那个服务员点自己喜欢的汉堡了（DHCP request），如果还有汉堡，服务员会再次确认并上菜（DHCP ack），而如果已经卖完了，服务员则会告诉客人：“不好意思，已经卖完了”（DHCP nack）。当然，服务员隔一段时间会来收拾一次桌子，除非客人特别说明这菜还要继续吃的，服务员会将剩菜端走。