圖解DHCP的4步租約過程

圖解DHCP的4步租約過程

 

DHCP租約過程就是DHCP客戶機動態獲取IP地址的過程。

DHCP租約過程分爲4步：

①客戶機請求IP（客戶機發DHCPDISCOVER廣播包）；

②服務器響應（服務器發DHCPOFFER廣播包）；

③客戶機選擇IP（客戶機發DHCPREQUEST廣播包）；

④服務器確定租約（服務器發DHCPACK/DHCPNAK廣播包）。

 

 

詳解4步租約過程：

 

第1步：客戶機請求IP

客戶機請求IP也稱爲DHCPDISCOVER。

當一個DHCP客戶機啓動時，會自動將自己的IP地址配置成0.0.0.0，由於使用0.0.0.0不能進行正常通信，所以客戶機就必須通過DHCP服務器來獲取一個合法的地址。由於客戶機不知道DHCP服務器的IP地址，所以它使用0.0.0.0的地址作爲源地址，使用UDP68端口作爲源端口，使用255.255.255.255作爲目標地址，使用UDP67端口作爲目的端口來廣播請求IP地址信息（見圖一）。廣播信息中包含了DHCP客戶機的MAC地址和計算機名，以便使DHCP服務器能確定是哪個客戶機發送的請求。

 

DHCP客戶機總是試圖重新租用它接收過的最後一個IP地址，這給網絡帶來一定的穩定性。

 

圖一：客戶機請求IP

 

第2步：服務器響應

服務器響應也稱爲DHCPOFFER。

當DHCP服務器接收到客戶機請求IP地址的信息時，它就在自己的IP地址池中查找是否有合法的IP地址提供給客戶機。如果有，DHCP服務器就將此IP地址做上標記，加入到DHCPOFFER的消息中，然後DHCP服務器就廣播一則包括下列信息的DHCPOFFER消息：

DHCP客戶機的MAC地址；DHCP服務器提供的合法IP地址；子網掩碼；默認網關（路由）；租約的期限；DHCP服務器的IP地址。

 

因爲DHCP客戶機還沒有IP地址，所以DHCP服務器使用自己的IP地址作爲源地址，使用UDP67端口作爲源端口，使用255.255.255.255作爲目標地址，使用UDP68端口作爲目的端口來廣播DHCPOFFER信息（見圖二）。

 

圖二：服務器響應

 

第3步：客戶機選擇IP

客戶機選擇IP，也稱爲DHCPREQUEST。

DHCP客戶機從接收到的第一個DHCPOFFER消息中選擇IP地址，發出IP地址的DHCP服務器將該地址保留，這樣該地址就不能提供給另一個DHCP客戶機。當客戶機從第一個DHCP服務器接收DHCPOFFER並選擇IP地址後，DHCP租約的第三過程發生。客戶機將DHCPREQUEST消息廣播到所有的DHCP服務器，表明它接受提供的內容。DHCPREQUEST消息包括爲該客戶機提供IP配置的服務器的服務標識符（IP地址）。DHCP服務器查看服務器標識符字段，以確定它自己是否被選擇爲指定的客戶機提供IP地址，如果那些DHCPOFFER被拒絕，則DHCP服務器會取消提供並保留其IP地址以用於下一個IP租約請求。

 

在客戶機選擇IP的過程中，雖然客戶機選擇了IP地址，但是還沒有配置IP地址，而在一個網絡中可能有幾個DHCP服務器，所以客戶機仍然使用0.0.0.0的地址作爲源地址，使用UDP68端口作爲源端口，使用255.255.255.255作爲目標地址，使用UDP67端口作爲目的端口來廣播DHCPREQUEST信息（見圖三）。

 

圖三：客戶機選擇IP

 

第4步：服務器確認租約

服務器確認租約，也稱爲DHCPACK/DHCPNAK。

DHCP服務器接收到DHCPREQUEST消息後，以DHCPACK消息的形式向客戶機廣播成功的確認，該消息包含有IP地址的有效租約和其他可能配置的信息。雖然服務器確認了客戶機的租約請求，但是客戶機還沒有收到服務器的DHCPACK消息，所以服務器仍然使用自己的IP地址作爲源地址，使用UDP67端口作爲源端口，使用255.255.255.255作爲目標地址，使用UDP68端口作爲目的端口來廣播DHCPACK信息（見圖四）。當客戶機收到DHCPACK消息時，它就配置了IP地址，完成了TCP/IP的初始化。

 

如果DHCPREQUEST不成功，例如客戶機試圖租約先前的IP地址，但該IP地址不再可用，或者因爲客戶機移到其他子網，該IP無效時，DHCP服務器將廣播否定確認消息DHCPNAK。當客戶機接收到不成功的確認時，它將重新開始DHCP租約過程。

 

如果DHCP客戶機無法找到DHCP服務器，它將從TCP/IP的B類網段169.254.0.0中挑選一個IP地址作爲自己的IP地址，繼續每隔5分鐘嘗試與DHCP服務器進行通訊，一旦與DHCP服務器取得聯繫，則客戶機放棄自動配置的IP地址，而使用DHCP服務器分配的IP地址。

 

如果一臺DHCP客戶機有兩個或者多個網卡，則DHCP服務器會爲每個網卡分配一個唯一而有效的IP地址。

 

圖四：服務器確認租約

 

圖五：DHCP服務器日誌

注：因爲是虛擬機，所以這個DHCP服務器的系統時間有些問題

 

圖六：DHCP客戶機IP信息

可以看到客戶端獲取的IP地址是192.168.1.34；默認網關是192.168.1.10；DHCP服務器IP是192.168.1.240；租約時間是6個小時。

 

DHCP消息類型
1 DHCPDISCOVER
2 DHCPOFFER
3 DHCPREQUEST
4 DHCPDECLINE
5 DHCPACK
6 DHCPNACK
7 DHCPRELEASE
8 DHCPINFORM