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DHCP服務的工作原理

發布時間: 2022-10-18

DHCP服務的工作原理,客戶端是否第一次登錄網絡會使得DHCP的工作形式有所不同。第一次登錄時,工作過程如下所示。

(1)尋找DHCP服務器

當 DHCP 客戶端第一次登錄網絡時,也就是客戶發現本機上沒有任何 IP 資料設定時,則它會向網絡發出一個DHCPDISCOVER封包。因為客戶端還不知道自己屬于哪一個網絡,所以封包的來源地址為0.0.0.0,而目的地址則為255.255.255.255,然后再附上DHCPDISCOVER的信息,向網絡進行廣播。

在Windows的預設情形下,DHCPDISCOVER的等待時間預設為1s,也就是當客戶端將第一個 DHCPDISCOVER 封包送出去之后,在1s 之內沒有得到回應的話,就會進行第二次DHCPDISCOVER廣播。

若一直得不到回應,客戶端一共會進行四次DHCPDISCOVER廣播(包括第一次在內),除了第一次會等待1s之外,其余三次的等待時間分別是9s、13s、16s。如果都沒有得到DHCP服務器的回應,客戶端則會顯示錯誤信息,宣告DHCPDISCOVER的失敗。之后,基于使用者的選擇,系統會繼續在5min之后重復一次DHCPDISCOVER的過程。

(2)提供IP租用地址

當DHCP服務器監聽到客戶端發出的DHCPDISCOVER廣播后,它會從那些還沒有租出的地址范圍內選擇最前面的空置IP,連同其他TCP/IP設定,回應給客戶端一個DHCPOFFER封包。

由于客戶端在開始時還沒有IP地址,所以在其DHCPDISCOVER封包內會帶有MAC地址信息,并且有一個XID編號用于辨別該封包,DHCP服務器回應的DHCPOFFER封包則會將這些資料傳遞給要求租約的客戶。根據服務器端的設定,DHCPOFFER封包會包含一個租約期限的信息。

(3)接收IP租約

如果客戶端收到網絡上多臺DHCP服務器的回應,則只會挑選其中一個DHCPOFFER而已(通常是最先抵達的那個),并且會向網絡發送一個DHCPREQUEST 廣播封包,告訴所有DHCP服務器它將指定接收哪一臺服務器提供的IP地址。

同時,客戶端還會向網絡發送一個 ARP 封包,查詢網絡上面有沒有其他機器使用該 IP地址;如果發現該IP已經被占用,客戶端則會送出一個DHCPDECLINE封包給DHCP服務器,拒絕接收其DHCPOFFER,并重新發送DHCPDISCOVER信息。

事實上,并不是所有DHCP客戶端都會無條件接收DHCP服務器的OFFER,尤其是當這些主機上安裝有其他與TCP/IP相關的客戶軟件時。客戶端也可以用DHCPREQUEST向服務器提出DHCP選擇,而這些選擇會以不同的號碼填寫在DHCP Option Field里面。

換一句話說,客戶端未必全都接收在DHCP服務器上面的設定,客戶端可以保留自己的一些TCP/IP設定,即主動權永遠在客戶端這邊。

(4)租約確認

當DHCP服務器接收到客戶端的DHCPREQUEST之后,會向客戶端發出一個DHCPACK回應,以確認IP租約的正式生效,這也標志著一個完整的DHCP工作過程的結束。DHCP服務的工作流程如圖1所示。


圖1 DHCP服務的工作流程

(5)DHCP發放流程

第一次登錄之后,發放流程如下所示。

① 一旦DHCP客戶端成功地從服務器那里取得DHCP租約之后,除非其租約已經失效并且IP地址也重新設定回0.0.0.0,否則就無須再發送DHCPDISCOVER信息了,而會直接使用已經租用到的IP地址向之前的DHCP服務器發出DHCPREQUEST信息,DHCP服務器會盡量讓客戶端使用原來的IP地址。

② 如果沒問題的話,直接回應DHCPACK來確認則可。

③ 如果該地址已經失效或已經被其他機器使用了,服務器則會回應一個DHCPNACK封包給客戶端,要求其重新執行DHCPDISCOVER。

DHCP工作站除了在開機時發出DHCPREQUEST請求之外,在租約期限的一半時也會發出DHCPREQUEST,如果此時得不到DHCP服務器的確認,工作站還可以繼續使用該IP;然后在剩下的租約期限的再一半時(即租約的75%)還得不到確認,則工作站就不能擁有這個IP了。

如果退租,可以隨時送出DHCPLEREASE命令解約。

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