DHCP的一些解釋
一、什麼是DHCP?
DHCP,動態主機配置協議,前身是BOOTP協議,是一個區域網的網路協議,使用UDP協議工作,常用的2個埠:67(DHCP server),68(DHCP client)。DHCP通常被用於區域網環境,主要作用是集中的管理、分配IP地址,使client動態的獲得IP地址、Gateway地址、DNS伺服器地址等資訊,並能夠提升地址的使用率。簡單來說,DHCP就是一個不需要賬號密碼登入的、自動給內網機器分配IP地址等資訊的協議。
二、DHCP協議中的報文
DHCP報文共有一下幾種:
- DHCP DISCOVER :客戶端開始DHCP過程傳送的包,是DHCP協議的開始
- DHCP OFFER
- DHCP REQUEST :客戶端對於伺服器發出的DHCP OFFER所做出的響應。在續約租期的時候同樣會使用。
- DHCP ACK :伺服器在接收到客戶端發來的DHCP REQUEST之後發出的成功確認的報文。在建立連線的時候,客戶端在接收到這個報文之後才會確認分配給它的IP和其他資訊可以被允許使用。
- DHCP NAK :DHCP ACK的相反的報文,表示伺服器拒絕了客戶端的請求。
- DHCP RELEASE :一般出現在客戶端關機、下線等狀況。這個報文將會使DHCP伺服器釋放發出此報文的客戶端的IP地址
- DHCP INFORM :客戶端發出的向伺服器請求一些資訊的報文
- DHCP DECLINE :當客戶端發現伺服器分配的IP地址無法使用(如IP地址衝突時),將發出此報文,通知伺服器禁止
使用該IP地址。
DHCP 的 工作流程:
3、DHCP 協議包的組成
- Xid :隨機生成的一段字串,兩個資料包擁有相同的xid說明他們屬於同一次會話
- Ciaddr :客戶端會在傳送請求時將自己的ip地址放在此處
- Yiaddr :伺服器會將想要分配給客戶端的ip地址放在此處
- Siaddr :一般來說是伺服器的ip地址.但是注意!根據openwrt原始碼給出的註釋,當報文的源地址、siaddr、option>server_id欄位不一致(有經過跨子網轉發)時,通常認為option>srever_id欄位為真正的伺服器ip,siaddr有可能是多次路由跳轉中的某一個路由的ip (下圖中wireshark抓包中也有標明siaddr為nextserver ip address)
- Chaddr :客戶端的mac地址
- Giaddr :如果需要跨子網進行DHCP地址發放,則在此處填入經過的路由器的ip地址
- Sname :伺服器主域名
- Options :可以自由新增的部分,用於存放客戶端向伺服器請求資訊和伺服器的應答資訊
DHCP 客戶端
一、DHCP 原理
1、什麼是DHCP 客戶端
DHCP客戶端一般來說是區域網中獨立的PC主機。
DHCP客戶端發出的DHCP DISCOVER包是DHCP協議的開始。
延續租期、發現、釋放IP地址等大多數DHCP中的行為都是由DHCP客戶端主動發起。
2、DHCP 自動狀態機
DHCP獲得ip地址的4步驟:discover>offer>request>ack(nak)
DHCP重新整理租期的步驟:request>ack(nak)
DHCP釋放ip的步驟:release
wnr2000v5 1.0.0.8的程式碼中沒有發現rebooting、initreboot狀態。所以DHCP client的狀態一般從init開始,完整的狀態機如下圖(紅色代表客戶端的狀態跳轉):
DHCP Server
一、DHCPD 原理
1、簡述
DHCP SERVER指的是伺服器端,在路由器上體現的就是給LAN端動態分配IP的功能。DHCP SERVER負責接收客戶端的DHCP請求,管理LAN端所有的IP網路設定資料,相比於BOOTP,DHCP通過“租約”來實現動態分配IP的功能,實現IP的時分複用,從而解決IP資源短缺的問題。其地址分配方式有三種,分別是人工配置(由管理員對每臺具體的計算機指定一個地址),自動配置(伺服器為第一次連線網路的計算機分配一個永久地址),動態配置(在一定的期限內將地址租給計算機,租期結束後客戶必須續租或者停用該地址),而對於路由器,經常使用的地址分配方式是動態配置。
2、兩個租約表
- 靜態租約表:對應一個靜態租約儲存檔案,server執行時從檔案中讀取靜態租約表。
- 動態租約表:對應一個週期儲存檔案,server週期性將租約表存進該檔案,在程式開始時將會讀取上次存放的租約表。(租約表記錄了當前所有分配的租約,包括靜態連結的)。
3、基本邏輯
原則上DHCP SERVER是一直處在被動接受請求的狀態,當有客戶端請求時,伺服器會讀取獲得客戶端當前所在的狀態以及客戶端的資訊,並在靜態租約表和動態租約表中進行檢索找到相應的表項,再根據客戶端的狀態執行不同的回覆。當收到客戶端的首次請求時,DHCP伺服器先查詢靜態租約表;若存在請求的表項,返回這個客戶的靜態IP地址;否則,從IP地址池中選擇可用的IP分配給客戶,並新增資訊到動態資料庫中。此外,伺服器將會週期性的重新整理租約表寫入檔案存檔,在這個過程中會順便對動態租約表進行租期檢查。
執行回覆動作:
- DHCPOFFER:
- 靜態租用:首先匹配MAC地址,看是否能在靜態租約表中找到對應的項,若能找到就把IP分配給他。靜態表中的IP不能被其他客戶使用。
- 動態租用:
- 1.server試圖分配給client上次分配過的IP,在這之前檢查這個IP是否正在使用。
- 2.discover中含有request ip 時,檢查該IP是否在地址池範圍,是否正在使用,是否到期,是否是靜態IP,網路上是否已經存在。
- 3.discover不含request ip,從地址池上尋找一個最小的可用IP分配。
- DHCPACK: 根據是否含有request ip和server ip識別客戶端現在init_reboot,selecting,renewing/rebinding中的哪個狀態,並根據以下規則執行DHCPACK回覆:
- 1.若client處於selecting狀態,驗證request ip和server ip是否同伺服器中的匹配。
- 2.若client處於init_reboot狀態,驗證request ip是否符合租約記錄。
- 3.若client處於renewing/rebinding狀態,驗證client ip address是否符合租約記錄。
- DHNAK:
- 1.請求的IP是靜態IP,但是MAC地址無法與其對應。
- 2.上面DHCPACK中驗證失敗。
- 伺服器還可能會收到其他包:
- DHCPDECLINE:server會把租約表中相關client硬體地址置空,並儲存這個地址一段時間。
- DHCPRELEASE:清空租期回收IP。
- DHCPINFORM:回覆DHCPACK,資料包含有關於server的資訊。