DHCP

系统管理员 2024-04-20 10:04 5阅读 0赞

1.DHCP（Dynamic Host Configuration Protocol，动态主机配置协议）是IETF为实现IP的自动配置而设计的协议，它可以为客户机自动分配IP地址、子网掩码以及缺省网关、DNS服务器的IP地址等TCP/IP参数。

2.DHCP为网络主机分配IP地址

动态分配机制：

通过DHCP为主机分配一个有使用期限（这个使用期限通常叫做租期）的IP地址。这种分配机制适用于主机需要临时接入网络或者空闲地址数小于网络主机总数且主机不需要永久连接网络的场景。例如，企业出差员工的便携机、咖啡厅的移动终端为了临时接入网络需要获取IP地址。

静态分配机制：

网络管理员通过DHCP为指定的主机分配固定的IP地址。这种分配机制适用于对IP地址有特殊要求的主机，例如企业的文件服务器由于需要对外网用户提供服务，需要使用固定的IP地址。相比手工静态配置IP地址，通过DHCP方式静态分配机制避免人工配置发生错误，方便管理员统一维护管理。

3.DHCP可以实现IP地址重复利用，并且为主机动态分配IP地址等网络参数。

DHCP也是一种基于客户端/服务器模型的协议。DHCP服务器上不需要手工记录网络中所有主机MAC地址和IP地址的对应关系，而是通过地址池管理可供某网段主机使用的IP地址。

当主机成功向DHCP服务器申请到IP地址后，DHCP服务器才会记录主机MAC地址和IP地址的对应关系，且此过程不需要人工参与。同时，DHCP服务器还可以为某个网段内主机动态分配相同的网络参数，例如，缺省网关、DNS服务器的IP地址等。

DHCP可以把同一个地址在不同时间分配给不同的主机，当主机不需要使用地址时，可以释放此地址，供其他主机使用，从而实现了IP地址的重复利用。

DHCP的优点：

1、降低网络接入成本：

静态方式时，需要考虑主机所处的物理位置，人力成本大。采用DHCP方式只需要管理员在服务器上统一配置，降低了网络接入成本。

2、降低主机配置成本：

静态方式时，配置成本大，对配置人员技术要求高。采用DHCP方式只需要保证主机正常上电，无需其他配置，对配置人员技术要求低，降低了主机配置成本。

3、提高IP地址利用率：

静态方式时，主机和IP地址是一一绑定的。采用DHCP方式，当主机退出网络时，其IP地址还可以分给其他主机继续使用，提高了IP地址的利用率。

4、方便统一管理：

静态方式时，如果配置信息发生变化（例如主机网关地址变化），需要在每台主机上修改。采用DHCP方式只需要管理员在服务器上修改，方便统一管理。

4.DHCP 协议是基于UDP层（这也就是说在snort检测过程中，只能看UDP的包）之上的应用，dhcp使用udp携带报文，udp封装在ip数据包中发送。我们先来看下dhcp报文格式。

DHCP报文是基于UDP协议传输的。DHCP客户端向DHCP服务器发送报文时采用67端口号，DHCP服务器向DHCP客户端发送报文时采用68端口号。

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5.DHCP定义了如下八种类型报文，DHCP服务器和客户端之间通过这八种类型的报文进行通信。

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6.DHCP Options字段选项

DHCP报文中的Options字段可以用来存放普通协议中没有定义的控制信息和参数。如果用户在DHCP服务器端配置了Options字段，DHCP客户端在申请IP地址的时候，会通过服务器端回应的DHCP报文获得Options字段中的配置信息。

7.DHCP客户端首次接入网络的工作原理：无中继场景

**1）****发现阶段，即****DHCP****客户端发现****DHCP****服务器的阶段。**

DHCP客户端发送DHCP DISCOVER(发现）报文来发现DHCP服务器。由于DHCP客户端不知道DHCP服务器的IP地址，所以DHCP客户端以广播方式发送DHCP DISCOVER报文（目的IP地址为255.255.255.255），同一网段内所有DHCP服务器或中继都能收到此报文。

DHCP DISCOVER报文中携带了客户端的MAC地址（DHCP DISCOVER报文中的chaddr字段）、需要请求的参数列表选项（Option55中填充的内容，标识了客户端需要从服务器获取的网络配置参数）、广播标志位（DHCP DISCOVER报文中的flags字段，表示客户端请求服务器以单播或广播形式发送响应报文）等信息。

DHCP DISCOVER报文中的Option字段定义了网络参数信息，不同Option值代表了不同的参数。例如，Option3表示客户端的网关地址选项（当客户端发送的DHCP DISCOVER报文的Option55中填充了选项值3，就表示客户端希望从服务器获取网关地址）；Option53表示DHCP报文类型（例如，DHCP DISCOVER报文）。

RFC2131中定义了DHCP报文的广播标志字段（flags），当标志字段的最高位为0时，表示客户端希望服务器以单播方式发送DHCP OFFER/DHCP ACK报文；当标志字段的最高位为1时，表示客户端希望服务器以广播方式发送DHCP OFFER/DHCP ACK报文。

**2）****提供阶段，即****DHCP****服务器提供网络配置信息的阶段。**

位于同一网段的DHCP服务器都会接收到DHCP DISCOVER报文，每个DHCP服务器上可能会部署多个地址池，服务器通过地址池来管理可供分配的IP地址等网络参数。

服务器接收到DHCP DISCOVER报文后，选择跟接收DHCP DISCOVER报文接口的IP地址处于同一网段的地址池，并且从中选择一个可用的IP地址，然后通过DHCP OFFER（提供）报文发送给DHCP客户端。

DHCP OFFER报文里面携带了希望分配给指定MAC地址客户端的IP地址（DHCP报文中的yiaddr字段）及其租期等配置参数。

通常，DHCP服务器的地址池中会指定IP地址的租期，如果DHCP客户端发送的DHCP DISCOVER报文中携带了期望租期，服务器会将客户端请求的期望租期与其指定的租期进行比较，选择其中时间较短的租期分配给客户端。

DHCP服务器会把地址池中IP地址根据不同状态分成不同的IP地址列表：把未分配出去的IP地址放在可分配的IP地址列表中；把已经分配出去的IP地址放在正在使用IP地址列表中；把处于冲突状态的IP地址放在冲突IP地址列表中；把不能分配的IP地址放在不能分配IP地址列表中。

**　　DHCP****服务器在地址池中为客户端选择****IP****地址的优先顺序如下：**

1、DHCP服务器上已配置的与客户端MAC地址静态绑定的IP地址。

2、DHCP服务器上记录的曾经分配给客户端的IP地址。

3、客户端发送的DHCP DISCOVER报文中Option50字段（请求IP地址选项）指定的地址。

4、按照IP地址从大到小的顺序查询，选择最先找到的可供分配的IP地址。

5、如果未找到可供分配的IP地址，则依次查询超过租期、处于冲突状态的IP地址，如果找到可用的IP地址，则进行分配；否则，发送DHCP NAK（否定应答）报文作为应答，通知DHCP客户端无法分配IP地址。DHCP客户端需要重新发送DHCP DISCOVER报文来申请IP地址。

**　　设备支持在地址池中排除某些不能通过****DHCP****机制进行分配的****IP****地址。**

例如，客户端所在网段已经手工配置了地址为192.168.1.100/24的DNS服务器，DHCP服务器上配置的网段为192.168.1.0/24的地址池中需要将192.168.1.100的IP地址排除，不能通过DHCP分配此地址，否则，会造成地址冲突。

为了防止分配出去的IP地址跟网络中其他客户端的IP地址冲突，DHCP服务器在发送DHCP OFFER报文前可以通过发送源地址和目的地址都为预分配出去IP地址的ICMP ECHO REQUEST报文对分配的IP地址进行地址冲突探测。

如果在指定的时间内没有收到应答报文，表示网络中没有客户端使用这个IP地址，可以分配给客户端；如果指定时间内收到应答报文，表示网络中已经存在使用此IP地址的客户端，则把此地址列为冲突地址，然后等待重新接收到DHCP DISCOVER报文后按照前面介绍的选择IP地址的优先顺序重新选择可用的IP地址。

注意，此阶段DHCP服务器分配给客户端的IP地址不一定是最终确定使用的IP地址，因为DHCP OFFER报文发送给客户端等待16秒后如果没有收到客户端的响应，此地址就可以继续分配给其他客户端。通过下面的选择阶段和确认阶段后才能最终确定客户端可以使用的IP地址。

**　　3）选择阶段，即****DHCP****客户端选择****IP****地址的阶段。**

因为DHCP DISCOVER报文是广播发送的，所以如果同一网段内存在多个DHCP服务器，接收到DHCP DISCOVER报文的服务器都会回应DHCP OFFER报文。如果有多个DHCP服务器向DHCP客户端回应DHCP OFFER报文，则DHCP客户端一般只接收第一个收到的DHCP OFFER报文，然后以广播方式发送DHCP REQUEST（请求）报文，该报文中包含客户端想选择的DHCP服务器标识符（即Option54）和客户端IP地址（即Option50，填充了接收的DHCP OFFER报文中yiaddr字段的IP地址）。

以广播方式发送DHCP REQUEST报文，是为了通知所有的DHCP服务器，它将选择某个DHCP服务器提供的IP地址，其他DHCP服务器可以重新将曾经分配给客户端的IP地址分配给其他客户端。

**4）****确认阶段，即****DHCP****服务器确认所分配****IP****地址的阶段。**

当DHCP服务器收到DHCP客户端发送的DHCP REQUEST报文后，DHCP服务器回应DHCP ACK（确认）报文，表示DHCP REQUEST报文中请求的IP地址（Opton50填充的）分配给客户端使用。

DHCP客户端收到DHCP ACK报文，会广播发送免费ARP报文，探测本网段是否有其他终端使用服务器分配的IP地址，如果在指定时间内没有收到回应，表示客户端可以使用此地址。如果收到了回应，说明有其他终端使用了此地址，客户端会向服务器发送DECLINE报文，并重新向服务器请求IP地址，同时，服务器会将此地址列为冲突地址。当服务器没有空闲地址可分配时，再选择冲突地址进行分配，尽量减少分配出去的地址冲突。

当DHCP服务器收到DHCP客户端发送的DHCP REQUEST报文后，如果DHCP服务器由于某些原因（例如协商出错或者由于发送REQUEST过慢导致服务器已经把此地址分配给其他客户端）无法分配DHCP REQUEST报文中Opton50填充的IP地址，则发送DHCP NAK报文作为应答，通知DHCP客户端无法分配此IP地址。DHCP客户端需要重新发送DHCP DISCOVER报文来申请新的IP地址。

8.DHCP客户端首次接入网络的工作原理：有中继场景

**1）****发现阶段**

DHCP中继接收到DHCP客户端广播发送的DHCP DISCOVER报文后，进行如下处理：

检查DHCP报文中的hops字段，如果大于16，则丢弃DHCP报文；否则，将hops字段加1（表明经过一次DHCP中继），并继续下面的操作。

DHCP报文中的hops字段表示DHCP报文经过的DHCP中继的数目，该字段由客户端或服务器设置为0，每经过一个DHCP中继时，该字段加1。hops字段的作用是限制DHCP报文所经过的DHCP中继的数目。目前，设备最多支持DHCP客户端与服务器之间有存在16个中继。

检查DHCP报文中的giaddr（网关IP地址）字段。如果是0，将giaddr字段设置为接收DHCP DISCOVER报文的接口IP地址。如果不是0，则不修改该字段，继续下面的操作。

DHCP报文中的giaddr字段标识客户端网关的IP地址。如果服务器和客户端不在同一个网段且中间存在多个DHCP中继，当客户端发出DHCP请求时，第一个DHCP中继会把自己的IP地址填入此字段，后面的DHCP中继不修改此字段内容，DHCP服务器会根据此字段来判断出客户端所在的网段地址，从而为客户端分配该网段的IP地址。

将DHCP报文的目的IP地址改为DHCP服务器或下一跳中继的IP地址，源地址改为中继连接客户端的接口地址，通过路由转发将DHCP报文单播发送到DHCP服务器或下一跳中继。

如果DHCP客户端与DHCP服务器之间存在多个DHCP中继，后面的中继接收到DHCP DISCOVER报文的处理流程同前面所述。

**　　2）****提供阶段**

DHCP服务器接收到DHCP DISCOVER报文后，选择与报文中giaddr字段为同一网段的地址池，并为客户端分配IP地址等参数（选择原则同无中继场景时DHCP客户端首次接入网络的工作原理），然后向giaddr字段标识的DHCP中继单播发送DHCP OFFER报文。

DHCP中继收到DHCP OFFER报文后，会进行如下处理：

检查报文中的giaddr字段，如果不是接口的地址，则丢弃该报文；否则，继续下面的操作。

DHCP中继检查报文的广播标志位。如果广播标志位为1，则将DHCP OFFER报文广播发送给DHCP客户端；否则将DHCP OFFER报文单播发送给DHCP客户端。

**　　3）选择阶段**

中继接收到来自客户端的DHCP REQUEST报文的处理过程同“发现阶段”。

**4）****确认阶段**

中继接收到来自服务器的DHCP ACK报文的处理过程同“提供阶段”。

9.DHCP客户端重用曾经使用过的地址的工作原理

DHCP客户端非首次接入网络时，可以重用曾经使用过的地址。下面以无中继场景为例介绍DHCP客户端重用曾经使用过地址的工作原理。有中继场景的区别在于DHCP中继的报文处理，其处理过程参见DHCP服务器给首次接入网络的客户端分配网络参数的工作原理。

客户端广播发送包含前一次分配的IP地址的DHCP REQUEST报文，报文中的Option50（请求的IP地址选项）字段填入曾经使用过的IP地址。

DHCP服务器收到DHCP REQUEST报文后，根据DHCP REQUEST报文中携带的MAC地址来查找有没有相应的租约记录，如果有则返回DHCP ACK报文，通知DHCP客户端可以继续使用这个IP地址。否则，保持沉默，等待客户端重新发送DHCP DISCOVER报文请求新的IP地址。

**1）****无中继时****DHCP****客户端更新租期的工作原理**

租期达到50%（T1）时，DHCP客户端会自动以单播的方式向DHCP服务器发送DHCP REQUEST报文，请求更新IP地址租期。如果收到DHCP服务器回应的DHCP ACK报文，则租期更新成功（即租期从0开始计算）；如果收到DHCP NAK报文，则重新发送DHCP DISCOVER报文请求新的IP地址。

当租期达到87.5%（T2）时，如果仍未收到DHCP服务器的应答，DHCP客户端会自动以广播的方式向DHCP服务器发送DHCP REQUEST报文，请求更新IP地址租期。如果收到DHCP服务器回应的DHCP ACK报文，则租期更新成功（即租期从0开始计算）；如果收到DHCP NAK报文，则重新发送DHCP DISCOVER报文请求新的IP地址。

如果租期时间到时都没有收到服务器的回应，客户端停止使用此IP地址，重新发送DHCP DISCOVER报文请求新的IP地址。

客户端在租期时间到之前，如果用户不想使用分配的IP地址（例如客户端网络位置需要变更），会触发DHCP客户端向DHCP服务器发送DHCP RELEASE报文，通知DHCP服务器释放IP地址的租期。DHCP服务器会保留这个DHCP客户端的配置信息，将IP地址列为曾经分配过的IP地址中，以便后续重新分配给该客户端或其他客户端。

客户端可以通过发送DHCP INFORM报文向服务器请求更新配置信息。

**2）****有中继时****DHCP****客户端更新租期的工作原理**

当租期达到50%（T1）时，DHCP客户端会自动以单播的方式向DHCP服务器发送DHCP REQUEST报文，请求更新IP地址租期。如果收到DHCP服务器回应的DHCP ACK报文，则租期更新成功（即租期从0开始计算）；如果收到DHCP NAK报文，则重新发送DHCP DISCOVER报文请求新的IP地址。

当租期达到87.5%（T2）时，如果仍未收到DHCP服务器的应答，DHCP客户端会自动以广播的方式向DHCP中继发送DHCP REQUEST报文，DHCP中继再以单播方式向DHCP服务器发送DHCP REQUEST报文（中继收到报文的处理过程请参见DHCP服务器给首次接入网络的客户端分配网络参数的工作原理），请求更新IP地址租期。如果收到DHCP服务器回应的DHCP ACK报文，则租期更新成功（即租期从0开始计算）；如果收到DHCP NAK报文，则重新发送DHCP DISCOVER报文请求新的IP地址。

如果租期时间到时都没有收到服务器的回应，客户端停止使用此IP地址，重新发送DHCP DISCOVER报文请求新的IP地址。

10.DHCP服务器中BAD\_ADDRESS的产生原因

当DHCP Server接收到客户机的DHCP REQUEST之后，会广播返回给客户机一个DHCP ACK消息包，表明已经接受客户机的选择，并将这一IP地址的合法租用以及其他的配置信息都放入该广播包发给客户机。

客户机在接收到DHCP ACK广播后，会向网络发送三个针对此IP地址的ARP解析请求以执行冲突检测，查询网络上有没有其它机器使用该IP地址；如果发现该IP地址已经被使用，客户机会发出一个DHCP DECLINE数据包给DHCP Server，拒绝此IP地址租约，

并重新发送DHCP discover信息。此时，在DHCP服务器管理控制台中，会显示此IP地址为BAD\_ADDRESS。

如果网络上没有其它主机使用此IP地址，则客户机的TCP/IP使用租约中提供的IP地址完成初始化，从而可以和其他网络中的主机进行通讯。

转载于:https://www.cnblogs.com/xinghen1216/p/11115764.html

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