浅谈对DHCP的理解

DHCP——动态主机配置协议，主要目的是为了方便我们的主机IP地址的配置，如果网络中存在大量的主机时，可通过部署DHCP协议，由DHCP服务器分配可用地址给主机。

现如今，DHCP在我们的网络中使用的非常广泛，最常见的便是家用的无线路由器，不管是通过无线信号接入还是通过有线网络接入，基本上主机等终端都不需要手动配置IP，均由无线路由器下发。

DHCP的配置场景也如上所述，适用于网络中主机地址自动配置，配置方式也非常简单。主要由DHCP Server以及DHCP Client（主机）两部分构成。重点在于DHCP服务器的配置，在我们的组网中，普遍使用网关作为DHCP Server，因为这样流量出口就在网关上，可以非常方便有效的控制数据流量。对于DHCP Server端的配置主要如下：（以思科设备为例）

DHCPserver(config)#int f0/0

DHCPserver(config-if)#ip add 192.168.1.254 255.255.255.0

DHCPserver(config-if)#no shut

DHCPserver(config-if)#exit

DHCPserver(config)#ip dhcp pool pc

DHCPserver(dhcp-config)#network 192.168.1.0 255.255.255.0

DHCPserver(dhcp-config)#default-router 192.168.1.254

DHCPserver(dhcp-config)#dns-server 114.114.114.114

DHCPserver(dhcp-config)#lease 0 8 

DHCPserver(dhcp-config)#exit

DHCPserver(config)#ip dhcp excluded-address 192.168.1.250 192.168.1.254

DHCPserver(config)#exit

DHCPserver#

主机端基本不需要任何配置，直接打开接口，然后开启DHCP自动获取地址即可：

Host(config)#int f0/0

Host(config-if)#no shut

Host(config-if)#ip add dhcp

与此同时，打开Server端的debug功能以及使用wireshark简单分析一下DHCP的过程。

DHCPserver#debug ip dhcp server events

DHCPserver#debug ip dhcp server packet

以下是debug的信息：

DHCPserver#

*Mar  1 00:03:25.355: DHCPD: Sending notification of DISCOVER:

*Mar  1 00:03:25.359:   DHCPD: htype 1 chaddr cc03.333c.0000

*Mar  1 00:03:25.359:   DHCPD: remote id 020a0000c0a801fe00000000

*Mar  1 00:03:25.359:   DHCPD: circuit id 00000000

*Mar  1 00:03:25.359: DHCPD: DHCPDISCOVER received from client 0063.6973.636f.2d63.6330.332e.3333.3363.2e30.3030.302d.4661.302f.30 on interface FastEthernet0/0.

*Mar  1 00:03:25.359: DHCPD: Seeing if there is an internally specified pool class:

*Mar  1 00:03:25.363:   DHCPD: htype 1 chaddr cc03.333c.0000

*Mar  1 00:03:25.363:   DHCPD: remote id 020a0000c0a801fe00000000

*Mar  1 00:03:25.363:   DHCPD: circuit id 00000000

DHCPserver#

*Mar  1 00:03:25.363: DHCPD: Allocate an address without class information (192.168.1.0)

DHCPserver#

*Mar  1 00:03:27.363: DHCPD: Adding binding to radix tree (192.168.1.1)

*Mar  1 00:03:27.363: DHCPD: Adding binding to hash tree

*Mar  1 00:03:27.363: DHCPD: assigned IP address 192.168.1.1 to client 0063.6973.636f.2d63.6330.332e.3333.3363.2e30.3030.302d.4661.302f.30.

*Mar  1 00:03:27.363: DHCPD: Sending DHCPOFFER to client 0063.6973.636f.2d63.6330.332e.3333.3363.2e30.3030.302d.4661.302f.30 (192.168.1.1).

*Mar  1 00:03:27.367: DHCPD: broadcasting BOOTREPLY to client cc03.333c.0000.

*Mar  1 00:03:27.419: DHCPD: DHCPREQUEST received from client 0063.6973.636f.2d63.6330.332e.3333.3363.2e30.3030.302d.4661.302f.30.

*Mar  1 00:03:27.423: DHCPD: Sending notification of ASSIGNMENT:

DHCPserver#

*Mar  1 00:03:27.423:  DHCPD: address 192.168.1.1 mask 255.255.255.0

*Mar  1 00:03:27.423:   DHCPD: htype 1 chaddr cc03.333c.0000

*Mar  1 00:03:27.423:   DHCPD: lease time remaining (secs) = 28800

*Mar  1 00:03:27.427: DHCPD: No default domain to append - abort update

*Mar  1 00:03:27.427: DHCPD: Sending DHCPACK to client 0063.6973.636f.2d63.6330.332e.3333.3363.2e30.3030.302d.4661.302f.30 (192.168.1.1).

*Mar  1 00:03:27.427: DHCPD: broadcasting BOOTREPLY to client cc03.333c.0000.

DHCPserver#

从上面的debug信息上可以大致看出，整个过程主要分为四种数据包的发送：DHCPDISCOVER/DHCPOFFER/DHCPREQUEST/DHCPACK。同时我们再通过抓包信息来看看具体的交互过程：

1. 首先主机广播发送DHCPDISCOVER，去寻找DHCP服务器；

2. DHCPserver收到这个DHCPDISCOVER后，会去查一下自己可分配的网段，同时按照顺序选择一个IP地址，先测试网络中是否该地址已经被使用，发送ARP包去测试，若没有reply包则证明此IP无人使用，可以分配，于是DHCPserver发送DHCPOFFER告知Host，注意此时还是以广播包的形式；

3. 主机收到后同样回复一个DHCPREQUEST给DHCPserver，因为如果存在多台DHCPserver的情况时，会存在Host收到多个OFFER的情况，所以此时会选择最先收到的回复REQUEST；

4.DHCPserver收到后发送最终的DHCPACK给这台主机，告知可以使用以及租期等信息，主机收到后，正常使用该IP地址，同时还会发送一个无故ARP来测试一下这个地址是否是唯一的。

*Mar  1 00:01:45.875: %DHCP-6-ADDRESS_ASSIGN: Interface FastEthernet0/0 assigned DHCP address 192.168.1.1, mask 255.255.255.0, hostname Host

以上就是整个DHCP的数据包交互流程，当然DHCP的用法也非常的多，比如如何跨网段中继动态获取地址等，这些都需要DHCP数据包中的字段去支持，来标识主机不同的需求，以分配合适可用的IP地址。