一、DHCP的含義?

DHCP，動态主機配置協議，前身是BOOTP協議，是一個局域網的網絡協議，使用UDP協議工作，常用的2個端口：67(DHCP server),68(DHCP client)。DHCP通常被用于局域網環境，主要作用是集中的管理、分配IP地址，使client動态的獲得IP地址、Gateway地址、DNS服務器地址等信息，并能夠提升地址的使用率。簡單來說，DHCP就是一個不需要賬号密碼登錄的、自動給内網機器分配IP地址等信息的協議。

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過程發送的包，是DHCP協議的開始
• DHCP OFFER ：服務器接收到DHCP DISCOVER之後做出的響應，它包括了給予客戶端的IP（yiaddr）、客戶端的MAC地址、租約過期時間、服務器的識别符以及其他信息
• DHCP request ：客戶端對于服務器發出的DHCP OFFER所做出的響應。在續約租期的時候同樣會使用。
• DHCP ACK ：服務器在接收到客戶端發來的DHCP REQUEST之後發出的成功确認的報文。在建立連接的時候，客戶端在接收到這個報文之後才會确認分配給它的IP和其他信息可以被允許使用。
• DHCP NAK ：DHCP ACK的相反的報文，表示服務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。這個報文将會使DHCP服務器釋放發出此報文的客戶端的IP地址
• DHCP INFORM ：客戶端發出的向服務器請求一些信息的報文
• DHCP DECLINE :當客戶端發現服務器分配的IP地址無法使用（如IP地址沖突時），将發出此報文，通知服務器禁止
• 使用該IP地址。

DHCP 的 工作流程：

3、DHCP 協議包的組成

• Xid :随機生成的一段字符串，兩個數據包擁有相同的xid說明他們屬于同一次會話
• Ciaddr :客戶端會在發送請求時将自己的ip地址放在此處
• Yiaddr :服務器會将想要分配給客戶端的ip地址放在此處
• Siaddr :一般來說是服務器的ip地址.但是注意！根據openwrt源碼給出的注釋，當報文的源地址、siaddr、option­>server_id字段不一緻（有經過跨子網轉發）時，通常認為option­>srever_id字段為真正的服務器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抓包中也有标明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 :服務器主域名
• Options :可以自由添加的部分，用于存放客戶端向服務器請求信息和服務器的應答信息

DHCP 客戶端

一、DHCP 原理

1、什麼是DHCP 客戶端

DHCP客戶端一般來說是局域網中獨立的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 自動狀态機

DHCP獲得ip地址的4步驟：discover­>offer­>request­>ack(nak)

DHCP刷新租期的步驟：request­>ack(nak)

DHCP釋放ip的步驟：release

wnr2000v5 1.0.0.8的代碼中沒有發現rebooting、init­reboot狀态。所以DHCP client的狀态一般從init開始，完整的狀态機如下圖（紅色代表客戶端的狀态跳轉）：

DHCP server

一、DHCPD 原理

1、簡述

DHCP SERVER指的是服務器端，在路由器上體現的就是給LAN端動态分配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網絡設定資料，相比于BOOTP，DHCP通過“租約”來實現動态分配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，分别是人工配置（由管理員對每台具體的計算機指定一個地址），自動配置（服務器為第一次連接網絡的計算機分配一個永久地址），動态配置（在一定的期限内将地址租給計算機，租期結束後客戶必須續租或者停用該地址），而對于路由器，經常使用的地址分配方式是動态配置。

2、兩個租約表

• 靜态租約表：對應一個靜态租約存儲文件，server運行時從文件中讀取靜态租約表。
• 動态租約表：對應一個周期存儲文件，server周期性将租約表存進該文件，在程序開始時将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，包括靜态鍊接的）。

3、基本邏輯

原則上DHCP SERVER是一直處在被動接受請求的狀态，當有客戶端請求時，服務器會讀取獲得客戶端當前所在的狀态以及客戶端的信息，并在靜态租約表和動态租約表中進行檢索找到相應的表項，再根據客戶端的狀态執行不同的回複。當收到客戶端的首次請求時，DHCP服務器先查找靜态租約表；若存在請求的表項，返回這個客戶的靜态IP地址；否則，從IP地址池中選擇可用的IP分配給客戶，并添加信息到動态數據庫中。此外，服務器将會周期性的刷新租約表寫入文件存檔，在這個過程中會順便對動态租約表進行租期檢查。

執行回複動作：

• DHCPOFFER：
• 靜态租用：首先匹配MAC地址，看是否能在靜态租約表中找到對應的項，若能找到就把IP分配給他。靜态表中的IP不能被其他客戶使用。
• 動态租用：
• 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，是否是靜态IP，網絡上是否已經存在。
• 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識别客戶端現在init_reboot,selecting,renewing/rebinding中的哪個狀态，并根據以下規則執行DHCPACK回複：
• 1.若client處于selecting狀态，驗證request ip和server ip是否同服務器中的匹配。
• 2.若client處于init_reboot狀态，驗證request ip是否符合租約記錄。
• 3.若client處于renewing/rebinding狀态，驗證client ip address是否符合租約記錄。
• DHNAK:
• 1.請求的IP是靜态IP，但是MAC地址無法與其對應。
• 2.上面DHCPACK中驗證失敗。
• 服務器還可能會收到其他包:
• DHCPDECLINE:server會把租約表中相關client硬件地址置空，并保存這個地址一段時間。
• DHCPRELEASE:清空租期回收IP。
• DHCPINFORM:回複DHCPACK，數據包含有關于server的信息。

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