一、DHCP的概念

DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol )——動態主機配置協議,專門用于為TCP/IP網絡中的計算機自動廢品TCP/IP參數的協議,屬于應用層。

在現實場景中,就是由服務器控制一段IP地址范圍,客戶機登錄服務器時就可以自動獲得服務器分配的IP地址和子網掩碼。

使用DHCP服務可以為大量客戶機自動分配地址,提供集中管理,從而減輕管理和維護成本、提高網絡配置效率。

可分配的地址信息主要包括:網卡的ip地址、子網掩碼;對應的網絡地址、廣播地址;默認網關地址;dns服務器地址。

二、DHCP的租約過程

1.Discover——發現階段,即DHCP客戶機尋找DHCP服務器的階段。DHCP客戶機以廣播方式(因為DHCP服務器的IP地址對于客戶機來說是未知的)發送DHCP discover發現信息來尋找DHCP服務器,即向地址255.255.255.255發送特定的廣播信息。網絡上每一臺安裝了TCP/IP協議的主機都會接收到這種廣播信息,但只有DHCP服務器才會做出響應。

2.Offer——提供階段,即DHCP服務器提供IP地址的階段。在網絡中接收到DHCP discover發現信息的DHCP服務器都會做出響應,它從尚未出租的IP地址中挑選一個分配給DHCP客戶機,向DHCP客戶機發送一個包含出租的IP地址和其他設置的DHCP offer提供信息。

3.Request——請求(選擇)階段,即DHCP客戶機選擇某臺DHCP服務器提供的IP地址的階段。如果有多臺DHCP服務器向DHCP客戶機發來的DHCP offer提供信息,則DHCP客戶機只接受第一個收到的DHCP offer提供信息,然后它就以廣播方式回答一個DHCP request請求信息,該信息中包含向它所選定的DHCP服務器請求IP地址的內容。之所以要以廣播方式回答,是為了通知所有的DHCP服務器,他將選擇某臺DHCP服務器所提供的IP地址。

4.ACK——確認階段,即DHCP服務器確認所提供的IP地址的階段。當DHCP服務器收到DHCP客戶機回答的DHCP request請求信息之后,它便向DHCP客戶機發送一個包含它所提供的IP地址和其他設置的DHCP ack確認信息,告訴DHCP客戶機可以使用它所提供的IP地址。然后DHCP客戶機便將其TCP/IP協議與網卡綁定,另外,除DHCP客戶機選中的服務器外,其他的DHCP服務器都將收回曾提供的IP地址。

5.Relogin——重新登錄。以后DHCP客戶機每次重新登錄網絡時,就不需要再發送DHCP discover發現信息了,而是直接發送包含前一次所分配的IP地址的DHCP request請求信息。當DHCP服務器收到這一信息后,它會嘗試讓DHCP客戶機繼續使用原來的IP地址,并回答一個DHCP ack確認信息。如果此IP地址已無法再分配給原來的DHCP客戶機使用時(比如此IP地址已分配給其它DHCP客戶機使用),則DHCP服務器給DHCP客戶機回答一個DHCP nack否認信息。當原來的DHCP客戶機收到此DHCP nack否認信息后,它就必須重新發送DHCP discover發現信息來請求新的IP地址。

6.Update——更新租約。DHCP服務器向DHCP客戶機出租的IP地址一般都有一個租借期限,期滿后DHCP服務器便會收回出租的IP地址。如果DHCP客戶機要延長其IP租約,則必須更新其IP租約。DHCP客戶機啟動時和IP租約期限過一半時,DHCP客戶機都會自動向DHCP服務器發送更新其IP租約的信息。

三、DHCP的優勢

減少管理;
避免輸入錯誤;
避免IP地址沖突;
提高IP地址使用率;
方便客戶端配置。

四、DHCP的分配方式

自動分配:當DHCP客戶機第一次成功從DHCP服務器獲取到一個IP地址后就永久使用這個地址
手動分配:由DHCP服務器管理員專門指定IP地址;
動態分配:當DHCP客戶機第一次成功從DHCP服務器獲取到一個IP地址后,并非永久使用這個地址,而是每次使用完后,DHCP客戶機就會釋放這個IP地址,給其他客戶機使用。(PS:我自己做實驗驗證的時候發現:當分配的IP地址范圍足夠大的的情況下,主機數不多時,無論釋放與否都會獲取到與之前一樣的IP地址,而當范圍極小,比如只有一個的情況下,一臺客戶機獲取到時其他的是無法獲取的,除非其釋放之后另外一臺renew時才能獲取)

五、DHCP動態分配實驗

實驗環境:Windows10宿主機,一臺win10虛擬機用作驗證,一臺Centos7作為服務器進行配置。

實驗目的:驗證DHCP動態分配IP地址,原先的win10虛擬機是其他網段或者169網段的,根據你配置連接模式而定,最終可以獲取到你配置的能網段范圍內的ip地址。

實驗過程中注意的要點:

首先是網卡配置,兩臺虛擬機需要同一塊網卡,添加網卡需要重啟宿主機;
其次是防火墻的關閉與SELinux增強型安全功能關閉;
最后是配置文件之后務必重啟對應的服務!

實驗過程步驟如下:

(1)下載軟件包

(2)換綁網卡

(3)查看軟件包配置文件和配置靜態IP地址

(4)關閉防火墻和SELinux,更改DHCP配置文件并啟用dhcpd服務

(5)原來的win10的ip地址是無效ip

(6)更換win10測試機的網卡進行renew測試

六、總結

本文主要介紹的是DHCP的相關概念和分配ip的原理,以及使用DHCP服務的優勢,最后結合一個實驗來驗證DHCP服務是如何動態分配ip的小實驗。

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