首先,我们考虑一个主机如何获取IP地址?
有两种获取方法,一种是静态配置,就是从网络管理员获取一个给定的IP地址,也叫硬编码,还有一种就是动态配置IP地址,这就是我们即将要讲的DHCP协议,动态主机配置协议。
静态配置
硬编码。
硬编码,就是像windows系统中选择给定的IP地址,我们需要指定IP地址,子网掩码和默认网关。默认网关是什么呢?默认网关就是属于这个子网的所有主机,如果将来要离开这个子网,就会被统一转发给这个默认网关指定的IP,我们可以认为它是一个转发路由。如果有多个默认网关,则可以选择其中一个就可以了。
DHCP协议
从服务器动态获取:
• IP地址
• 子网掩码
• 默认网关地址
• DNS服务器名称与IP地址“ 即插即用”
允许地址重用
支持在用地址续租
支持移动用户加入网络
DHCP协议交换信息的基本步骤
- 主机广播 “ DHCP discover” (发现报文)
- DHCP服务器利用 “ DHCP offer” (提供报文) 进行响应
- 主机请求IP地址: “ DHCP request” (请求报文)
- DHCP服务器分配IP地址: “ DHCP ack” (确认报文)
DHCP工作过程示例:
DHCP discover
客户端源地址四个0表示本机,端口号68和服务器的67都是DHCP指定的。发送一个广播报文。在这个网络中的所有主机包括服务器都会收到这个发现报文,但是只有DHCP服务器才会对其进行响应。DHCP offer
我们看到服务器的提供报文里,也是通过广播地址发送的,这很容易理解,因为这个是时候请求主机还没有IP地址,所以需要进行广播,请求主机才能够收到,提供报文会将所分配的IP地址加在报文里,图中的223.1.2.4。那么主机如何知道这是它请求的服务器发来的提供报文呢,通过transaction ID来确认。DHCP request
这里有一个问题,就是为什么主机发送依然是采取广播的方式,实际上这里的作用是,因为整个网络中,不止一个DHCP服务器,所以采取广播的方式,同时也在告诉其他的dhcp服务器,我现在已经确定了我所需要请求的dhcp服务器了,你们别给我发消息了。DHCP ack
服务器收到请求后,会发送确认报文,主机收到之后,就确认可以使用223.1.2.4作为它的IP地址了。
我们可以看到实际上dhcp之间的信息交换,可以分为两块,一块是主机线广播确认找到提供IP的dhcp服务器,然后再从确认的dhcp服务器收取IP地址。
DHCP协议在应用层实现
- 请求报文封装到UDP数据报中
- IP广播
- 链路层广播(e.g. 以太网广播)
- DHCP服务器构造ACK报文
- 包括分配给客户的IP地址、子网掩码、默认网关、 DNS服务器地址