DHCP工作原理

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DHCP报文类型

  1. DHCP Discover
    客户端广播发送DHCP discover报文消息, 客户端通过UDP68端口向网络上发送DHCP discover数据包(包含MAC地址和计算机名等信息).源为0.0.0.0, 目的为255.255.255.255
    discover等待时间默认为1秒, 1秒内没有得到回应, 客户机会将这一广播包重新发送4次(以2,4,8,16秒为间隔, 加上1-1000毫秒之间随机长度的时间). 如果没有得到DHCP server的回应. 客户端会从169.254.0.0/16这个地址段中选取一个IP地址. 并且每隔5分钟重新广播依次. 如果收到dhcp server的响应, 则继续IP租用过程.
  2. DHCP Offer
    服务器单播客户端提供IP地址
  3. DHCP Request
    客户端向服务器请求使用该IP地址
  4. DHCP ACK
    服务器确认客户端可以使用该地址, 这个时候客户端上IP地址开始生效

DHCP验证

  1. 直连情况下, client与server直连, 拓扑如下:
    dhcp拓扑-1
    我们在client-1和server之间进行抓包, 结果如下:
    dhcp报文
  • client接入网络后, 会先发送一个dhcp discover广播包源为0.0.0.0目的为255.255.255.255
  • server收到广播包后, server会根据请求报文来自的接口所属网段进行IP地址分配, 并且会发出广播包确认分配的IP地址是否已经存在, 如果不存在就将该IP地址分配给client并将相关信息放入dhcp offer包中回复给client.(这里是单播包)
    dhcp-offer
  • client收到回复之后, 会向dhcp server请求使用该IP地址. 此时还无法使用分配的IP地址, 所以发送的还是广播包(dhcp request中包含了offer包中提供的信息)
  • dhcp server收到request包之后, 会向client回复一个dhcp ack的单播包(包含了相关信息).
  • client收到dhcp server回复的dhcp ack包之后, 分配的IP地址就正式生效了.
  1. 当client和server不在同一vlan下的时候, 我们可以使用ip helper-address 将DHCP请求单播到server
  • client接入网络的时候, 还是会发送dhcp discover去请求IP, 由于和server不在一个vlan, 所以我们在client所在vlan的网关上配置了ip helper-address x.x.x.x. 网关收到dhcp discover的广播包之后会将其重新封装成一个单播包(源是网关地址, 目的是server地址)
  • server收到单播的广播包之后 根据客户端所在子网所在网络进行IP分配, 发送dhcp offer
  • client收到回复后 提出dhcp request 广播包
  • server收到后 返回dhcp ack包, 此时client分配的IP地址开始生效
  • client和switch之间的交互就可案例1中client和server交互式一样的, server的ip地址是在dhcp报文中进行体现的
  • switch和server之间就是单播包的交互, switch将收到的所有dhcp请求报文封装成单播包发送给server

DHCP配置

一般在cisco设备上的配置如下:

1
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ip dhcp excluded-address 192.168.1.200 192.168.1.255
ip dhcp excluded-address 192.168.100.200 192.168.100.255
ip dhcp pool test
 network 192.168.1.0 255.255.255.0
 default-router 192.168.1.254
 dns-server 192.168.1.254
ip dhcp pool vlan100
 network 192.168.100.0 255.255.255.0
 default-router 192.168.100.254
 dns-server 192.168.100.254
ip dhcp pool vlan1_tom
  host 10.1.1.50 255.255.255.0
  client-identifier 010010.3ab1.eac8

可以给pool指定一个地址端, 可以将某些地址排除在pool之外, 可以根据mac和IP进行绑定
可以配置租期等其他属性

DHCP冗余

一般情况下, 公司都会配置2台dhcp服务器进行冗余, 提高可用性. 但是在网络设备上,同时配置两台dhcp服务器进行冗余的方法没有碰到过.
也可以使用专门的dhcp服务器, 这种一般都会提供冗余的特性
或者在windows或者linux服务器上搭建dhcp服务也可以, 但是冗余的配置方法就不确定
关于dhcp冗余的方法将在之后另外用一篇文章来讲述