DHCP原理与实例

Posted 2020-12-04

1.    了解DHCP服务

 

DHCP（Dynamic Host Configuration Protocol，动态主机配置协议）通常被应用在大型的局域网络环境中，主要作用是集中的管理、分配IP地址，使网络环境中的主机动态的获得IP地址、Gateway地址、DNS服务器地址等信息，并能够提升地址的使用率。

 

2.     DHCP的好处

l  减少管理员的工作量

l  避免输入错误的可能

l  避免IP冲突

l  提高了IP地址的利用率

l  方便客户端的配置

 

3.     DHCP的分配方式

l  自动分配

    DHCP服务器为主机指定一个永久性的IP地址，一旦DHCP客户端第一次成功从DHCP服务器端租用到IP地址后，就可以永久性的使用该地址。

l  手动分配

客户端的IP地址是由网络管理员指定的，DHCP服务器只是将指定的IP地址告诉客户端主机。

l  动态分配

DHCP服务器给主机指定一个具有时间限制的IP地址，时间到期或主机明确表示放弃该地址时，该地址可以被其他主机使用。

 

4.     DHCP的租约过程

DHCP协议采用UDP作为传输协议，主机发送请求消息到DHCP服务器，DHCP服务器回应应答消息给主机。详细的交互过程如下图。

l  客户机请求

Dhcp客户端以广播的方式发出DHCP Discover 报文

所有的DHCP Server都能够接收到DHCP Client发送的DHCP Discover报文，所有的DHCP Server都会给出响应，向DHCP Client发送一个DHCP Offer报文。

l  服务器响应

DHCP Server收到DHCP Request报文后，判断选项字段中的IP地址是否与自己的地址相同。如果不相同，DHCP Server不做任何处理只清除相应IP地址分配记录；如果相同，DHCP Server就会向DHCP Client响应一个DHCP ACK报文，并在选项字段中增加IP地址的使用租期信息。

l  客户机选择IP

DHCP客户端接收到DHCP ACK报文后，检查DHCP Server分配的IP地址是否能够使用。如果可以使用，则DHCP 客户端成功获得IP地址并根据IP地址使用租期自动启动续延过程；如果DHCP 客户端发现分配的IP地址已经被使用，则DHCP 客户端向DHCPServer发出DHCP Decline报文，通知DHCP Server禁用这个IP地址，然后DHCP 客户端开始新的地址申请过程。

l  服务器确定租约

DHCP 客户端在成功获取IP地址后，随时可以通过发送DHCP Release报文释放自己的IP地址，DHCP Server收到DHCP Release报文后，会回收相应的IP地址并重新分配。

需要注意的是在使用租期超过50%时刻处，DHCP 客户端会以单播形式向DHCP Server发送DHCPRequest报文来续租IP地址。如果DHCP 客户端成功收到DHCP Server发送的DHCP ACK报文，则按相应时间延长IP地址租期；如果没有收到DHCP Server发送的DHCP ACK报文，则DHCP Client继续使用这个IP地址。

在使用租期超过87.5%时刻处，DHCP Client会以广播形式向DHCP Server发送DHCPRequest报文来续租IP地址。如果DHCP Client成功收到DHCP Server发送的DHCP ACK报文，则按相应时间延长IP地址租期；如果没有收到DHCP Server发送的DHCP ACK报文，则DHCP Client继续使用这个IP地址，直到IP地址使用租期到期时，DHCP Client才会向DHCP Server发送DHCP Release报文来释放这个IP地址，并开始新的IP地址申请过程。

需要说明的是：DHCP客户端可以接收到多个DHCP服务器的DHCPOFFER数据包，然后可能接受任何一个DHCPOFFER数据包，但客户端通常只接受收到的第一个DHCPOFFER数据包。另外，DHCP服务器DHCPOFFER中指定的地址不一定为最终分配的地址，通常情况下，DHCP服务器会保留该地址直到客户端发出正式请求。

正式请求DHCP服务器分配地址DHCPREQUEST采用广播包，是为了让其它所有发送DHCPOFFER数据包的DHCP服务器也能够接收到该数据包，然后释放已经OFFER（预分配）给客户端的IP地址。

如果发送给DHCP客户端的地址已经被其他DHCP客户端使用，客户端会向服务器发送DHCPDECLINE信息包拒绝接受已经分配的地址信息。

在协商过程中，如果DHCP客户端发送的REQUEST消息中的地址信息不正确，如客户端已经迁移到新的子网或者租约已经过期，DHCP服务器会发送DHCPNAK消息给DHCP客户 端，让客户端重新发起地址请求过程。

 

5.     DHCP的安装

DHCP的安装要求

l  服务器具有静态IP

l  在域环境下需要授权DHCP服务

 

以windows server 2016 作为参照

打开 server2016的服务器管理器

点击添加角色和功能

 

点击添加角色和功能后不需要调整，单机 下一步

默认选择 基于角色或基于功能的安装

选择 从服务器池中选择服务器

点击下一步后来到新界面

勾选DHCP服务器 后点击 下一步

后续默认下一步安装即可。

安装完成后在服务器管理器仪表板中 可打开DHCP管理 如下图

 

6.     配置DHCP服务

打开“DHCP”控制台窗口。在左窗格中右击DHCP服务器名称，执行“新建作用域”命令。

第2步 在打开的“新建作用域向导”对话框中单击“下一步”按钮，打开“作用域名”向导页。在“名称”框中为该作用域键入一个名称（如“CCE”）和一段描述性信息，单击“下一步”按钮。

第3步 打开“IP地址范围”向导页，分别在“起始IP地址”和“结束IP地址”编辑框中键入事先确定的IP地址范围。接着需要定义子网掩码，以确定IP地址中用于“网络/子网ID”的位数。单击“下一步”按钮

第4步 在打开的“添加排除”向导页中可以指定排除的IP地址或IP地址范围。在“起始IP地址”编辑框中键入排除的IP地址并单击“添加”按钮。重复操作即可，接着单击“下一步”按钮。

第5步 在打开的“租约期限”向导页中，默认将客户端获取的IP地址使用期限限制为8天。如果没有特殊要求保持默认值不变，单击“下一步”按钮。

第6步 打开“配置DHCP选项”向导页，保持选中“是，我想现在配置这些选项”单选框并单击“下一步”按钮。在打开的“路由器（默认网关)”向导页中根据实际情况键入网关地址并依次单击“添加→下一步”按钮。

第7步 在打开的“域名称和DNS服务器”向导页中没有做任何设置，这是因为网络中没有安装DNS服务器且尚未升级成域管理模式.依次单击“下一步”按钮，跳过“WINS服务器”向导页打开“激活作用域”向导页。保持“是，我想现在激活此作用域”单选框选中状态，并依次单击“下一步”→“完成”按钮结束配置。

设置DHCP客户端　安装了DHCP服务并创建了IP作用域后， 要想使用DHCP方式为客户端电脑分配IP地址，除了网络中有一台DHCP服务器外，还要求客户端电脑应该具备自动向DHCP服务器获取IP地址的能力，这些客户端电脑就被称作DHCP客户端。

因此我们对一台运行Windows的客户端电脑面前进行了如下设置：在桌面上右击“网上邻居”图标，执行“属性”命令。在打开的“网络连接”窗口中右击“本地连接”图标并执行“属性”，打开“本地连接 属性”对话框。然后双击“Internet协议（TCP/IP)”选项，点选“自动获得IP地址”单选框，并依次单击“确定”按钮。

至此，DHCP服务器端和客户端已经全部设置完成了。在DHCP服务器正常运行的情况下，首次开机的客户端会自动获取一个IP地址并拥有八天的使用期限。