圖解DHCP的4步租約過程

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圖解DHCP的4步租約過程

 

DHCP租約過程就是DHCP客戶機動態獲取IP地址的過程。

DHCP租約過程分爲4步：

①客戶機請求IP（客戶機發DHCPDISCOVER廣播包）；

②服務器響應（服務器發DHCPOFFER廣播包）；

③客戶機選擇IP（客戶機發DHCPREQUEST廣播包）；

④服務器肯定租約（服務器發DHCPACK/DHCPNAK廣播包）。

 

 

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詳解4步租約過程：

 

第1步：客戶機請求IP

客戶機請求IP也稱爲DHCPDISCOVER。

當一個DHCP客戶機啓動時，會自動將本身的IP地址配置成0.0.0.0，因爲使用0.0.0.0不能進行正常通訊，因此客戶機就必須經過DHCP服務器來獲取一個合法的地址。因爲客戶機不知道DHCP服務器的IP地址，因此它使用0.0.0.0的地址做爲源地址，使用UDP68端口做爲源端口，使用255.255.255.255做爲目標地址，使用UDP67端口做爲目的端口來廣播請求IP地址信息（見圖一）。廣播信息中包含了DHCP客戶機的MAC地址和計算機名，以便使DHCP服務器能肯定是哪一個客戶機發送的請求。

 

DHCP客戶機老是試圖從新租用它接收過的最後一個IP地址，這給網絡帶來必定的穩定性。

 

圖一：客戶機請求IP

 

第2步：服務器響應

服務器響應也稱爲DHCPOFFER。

當DHCP服務器接收到客戶機請求IP地址的信息時，它就在本身的IP地址池中查找是否有合法的IP地址提供給客戶機。若是有，DHCP服務器就將此IP地址作上標記，加入到DHCPOFFER的消息中，而後DHCP服務器就廣播一則包括下列信息的DHCPOFFER消息：

DHCP客戶機的MAC地址；DHCP服務器提供的合法IP地址；子網掩碼；默認網關（路由）；租約的期限；DHCP服務器的IP地址。

 

由於DHCP客戶機尚未IP地址，因此DHCP服務器使用本身的IP地址做爲源地址，使用UDP67端口做爲源端口，使用255.255.255.255做爲目標地址，使用UDP68端口做爲目的端口來廣播DHCPOFFER信息（見圖二）。

 

圖二：服務器響應

 

第3步：客戶機選擇IP

客戶機選擇IP，也稱爲DHCPREQUEST。

DHCP客戶機從接收到的第一個DHCPOFFER消息中選擇IP地址，發出IP地址的DHCP服務器將該地址保留，這樣該地址就不能提供給另外一個DHCP客戶機。當客戶機從第一個DHCP服務器接收DHCPOFFER並選擇IP地址後，DHCP租約的第三過程發生。客戶機將DHCPREQUEST消息廣播到全部的DHCP服務器，代表它接受提供的內容。DHCPREQUEST消息包括爲該客戶機提供IP配置的服務器的服務標識符（IP地址）。DHCP服務器查看服務器標識符字段，以肯定它本身是否被選擇爲指定的客戶機提供IP地址，若是那些DHCPOFFER被拒絕，則DHCP服務器會取消提供並保留其IP地址以用於下一個IP租約請求。

 

在客戶機選擇IP的過程當中，雖然客戶機選擇了IP地址，可是尚未配置IP地址，而在一個網絡中可能有幾個DHCP服務器，因此客戶機仍然使用0.0.0.0的地址做爲源地址，使用UDP68端口做爲源端口，使用255.255.255.255做爲目標地址，使用UDP67端口做爲目的端口來廣播DHCPREQUEST信息（見圖三）。

 

圖三：客戶機選擇IP

 

第4步：服務器確認租約

服務器確認租約，也稱爲DHCPACK/DHCPNAK。

DHCP服務器接收到DHCPREQUEST消息後，以DHCPACK消息的形式向客戶機廣播成功的確認，該消息包含有IP地址的有效租約和其餘可能配置的信息。雖然服務器確認了客戶機的租約請求，可是客戶機尚未收到服務器的DHCPACK消息，因此服務器仍然使用本身的IP地址做爲源地址，使用UDP67端口做爲源端口，使用255.255.255.255做爲目標地址，使用UDP68端口做爲目的端口來廣播DHCPACK信息（見圖四）。當客戶機收到DHCPACK消息時，它就配置了IP地址，完成了TCP/IP的初始化。

 

若是DHCPREQUEST不成功，例如客戶機試圖租約先前的IP地址，但該IP地址再也不可用，或者由於客戶機移到其餘子網，該IP無效時，DHCP服務器將廣播否認確認消息DHCPNAK。當客戶機接收到不成功的確認時，它將從新開始DHCP租約過程。

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若是DHCP客戶機沒法找到DHCP服務器，它將從TCP/IP的B類網段169.254.0.0中挑選一個IP地址做爲本身的IP地址，繼續每隔5分鐘嘗試與DHCP服務器進行通信，一旦與DHCP服務器取得聯繫，則客戶機放棄自動配置的IP地址，而使用DHCP服務器分配的IP地址。

 

若是一臺DHCP客戶機有兩個或者多個網卡，則DHCP服務器會爲每一個網卡分配一個惟一而有效的IP地址。

 

圖四：服務器確認租約

 

圖五：DHCP服務器日誌

注：由於是虛擬機，因此這個DHCP服務器的系統時間有些問題

 

圖六：DHCP客戶機IP信息

能夠看到客戶端獲取的IP地址是192.168.1.34；默認網關是192.168.1.10；DHCP服務器IP是192.168.1.240；租約時間是6個小時。

 

DHCP消息類型1 DHCPDISCOVER 2 DHCPOFFER 3 DHCPREQUEST 4 DHCPDECLINE 5 DHCPACK 6 DHCPNACK 7 DHCPRELEASE8 DHCPINFORM