图解DHCP的4步租约过程

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图解DHCP的4步租约过程

 

DHCP租约过程就是DHCP客户机动态获取IP地址的过程。

DHCP租约过程分为4步：

①客户机请求IP（客户机发DHCPDISCOVER广播包）；

②服务器响应（服务器发DHCPOFFER广播包）；

③客户机选择IP（客户机发DHCPREQUEST广播包）；

④服务器肯定租约（服务器发DHCPACK/DHCPNAK广播包）。

 

 

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详解4步租约过程：

 

第1步：客户机请求IP

客户机请求IP也称为DHCPDISCOVER。

当一个DHCP客户机启动时，会自动将本身的IP地址配置成0.0.0.0，因为使用0.0.0.0不能进行正常通讯，因此客户机就必须经过DHCP服务器来获取一个合法的地址。因为客户机不知道DHCP服务器的IP地址，因此它使用0.0.0.0的地址做为源地址，使用UDP68端口做为源端口，使用255.255.255.255做为目标地址，使用UDP67端口做为目的端口来广播请求IP地址信息（见图一）。广播信息中包含了DHCP客户机的MAC地址和计算机名，以便使DHCP服务器能肯定是哪一个客户机发送的请求。

 

DHCP客户机老是试图从新租用它接收过的最后一个IP地址，这给网络带来必定的稳定性。

 

图一：客户机请求IP

 

第2步：服务器响应

服务器响应也称为DHCPOFFER。

当DHCP服务器接收到客户机请求IP地址的信息时，它就在本身的IP地址池中查找是否有合法的IP地址提供给客户机。若是有，DHCP服务器就将此IP地址作上标记，加入到DHCPOFFER的消息中，而后DHCP服务器就广播一则包括下列信息的DHCPOFFER消息：

DHCP客户机的MAC地址；DHCP服务器提供的合法IP地址；子网掩码；默认网关（路由）；租约的期限；DHCP服务器的IP地址。

 

由于DHCP客户机尚未IP地址，因此DHCP服务器使用本身的IP地址做为源地址，使用UDP67端口做为源端口，使用255.255.255.255做为目标地址，使用UDP68端口做为目的端口来广播DHCPOFFER信息（见图二）。

 

图二：服务器响应

 

第3步：客户机选择IP

客户机选择IP，也称为DHCPREQUEST。

DHCP客户机从接收到的第一个DHCPOFFER消息中选择IP地址，发出IP地址的DHCP服务器将该地址保留，这样该地址就不能提供给另外一个DHCP客户机。当客户机从第一个DHCP服务器接收DHCPOFFER并选择IP地址后，DHCP租约的第三过程发生。客户机将DHCPREQUEST消息广播到全部的DHCP服务器，代表它接受提供的内容。DHCPREQUEST消息包括为该客户机提供IP配置的服务器的服务标识符（IP地址）。DHCP服务器查看服务器标识符字段，以肯定它本身是否被选择为指定的客户机提供IP地址，若是那些DHCPOFFER被拒绝，则DHCP服务器会取消提供并保留其IP地址以用于下一个IP租约请求。

 

在客户机选择IP的过程当中，虽然客户机选择了IP地址，可是尚未配置IP地址，而在一个网络中可能有几个DHCP服务器，因此客户机仍然使用0.0.0.0的地址做为源地址，使用UDP68端口做为源端口，使用255.255.255.255做为目标地址，使用UDP67端口做为目的端口来广播DHCPREQUEST信息（见图三）。

 

图三：客户机选择IP

 

第4步：服务器确认租约

服务器确认租约，也称为DHCPACK/DHCPNAK。

DHCP服务器接收到DHCPREQUEST消息后，以DHCPACK消息的形式向客户机广播成功的确认，该消息包含有IP地址的有效租约和其余可能配置的信息。虽然服务器确认了客户机的租约请求，可是客户机尚未收到服务器的DHCPACK消息，因此服务器仍然使用本身的IP地址做为源地址，使用UDP67端口做为源端口，使用255.255.255.255做为目标地址，使用UDP68端口做为目的端口来广播DHCPACK信息（见图四）。当客户机收到DHCPACK消息时，它就配置了IP地址，完成了TCP/IP的初始化。

 

若是DHCPREQUEST不成功，例如客户机试图租约先前的IP地址，但该IP地址再也不可用，或者由于客户机移到其余子网，该IP无效时，DHCP服务器将广播否认确认消息DHCPNAK。当客户机接收到不成功的确认时，它将从新开始DHCP租约过程。

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若是DHCP客户机没法找到DHCP服务器，它将从TCP/IP的B类网段169.254.0.0中挑选一个IP地址做为本身的IP地址，继续每隔5分钟尝试与DHCP服务器进行通信，一旦与DHCP服务器取得联系，则客户机放弃自动配置的IP地址，而使用DHCP服务器分配的IP地址。

 

若是一台DHCP客户机有两个或者多个网卡，则DHCP服务器会为每一个网卡分配一个惟一而有效的IP地址。

 

图四：服务器确认租约

 

图五：DHCP服务器日志

注：由于是虚拟机，因此这个DHCP服务器的系统时间有些问题

 

图六：DHCP客户机IP信息

能够看到客户端获取的IP地址是192.168.1.34；默认网关是192.168.1.10；DHCP服务器IP是192.168.1.240；租约时间是6个小时。

 

DHCP消息类型1 DHCPDISCOVER 2 DHCPOFFER 3 DHCPREQUEST 4 DHCPDECLINE 5 DHCPACK 6 DHCPNACK 7 DHCPRELEASE8 DHCPINFORM