1 DHCP概述

1.1 采用DHCP的必要性

    在TCP/IP網(wǎng)絡(luò)上，每臺(tái)工作站要能存取網(wǎng)絡(luò)上的資源之前，都必須進(jìn)行基本的網(wǎng)絡(luò)配置，一些主要參數(shù)諸如IP地址，子網(wǎng)掩碼，缺省網(wǎng)關(guān)，DNS等必不可少，還可能需要一些附加的信息如IP管理策略之類。對(duì)于一個(gè)稍微大點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)而言，網(wǎng)絡(luò)的管理和維護(hù)的任務(wù)是相當(dāng)繁重的。一臺(tái)計(jì)算機(jī)從一個(gè)子網(wǎng)轉(zhuǎn)移到另一個(gè)子網(wǎng)，就要重新對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行配置。對(duì)于普通水平的工作站用戶是不能賦予他們配置自己的工作站網(wǎng)絡(luò)的權(quán)限，而且也沒(méi)有這個(gè)必要。如果一個(gè)沒(méi)有相應(yīng)技術(shù)水平的用戶出于好奇或想學(xué)習(xí)一下的目的錯(cuò)誤地更改了工作站的網(wǎng)絡(luò)配置，造成網(wǎng)絡(luò)故障，后果不言而喻。因此，需要有一種機(jī)制來(lái)讓TCP/IP的配置和管理從用戶端轉(zhuǎn)移到網(wǎng)絡(luò)管理端，實(shí)現(xiàn)IP的集中式管理。解決方案就是用DHCP。

1.2 DHCP的主要功能

DHCP的全稱是動(dòng)態(tài)主機(jī)配置協(xié)議（Dynamic Host Configuration Protocol），由IETF（Internet 網(wǎng)絡(luò)工程師任務(wù)小組）設(shè)計(jì)，詳盡的協(xié)議內(nèi)容在RFC文檔rfc2131和rfc1541里。目的就是為了減輕TCP/IP網(wǎng)絡(luò)的規(guī)劃、管理和維護(hù)的負(fù)擔(dān)，解決IP地址空間缺乏問(wèn)題。運(yùn)行DHCP的服務(wù)器把TCP/IP網(wǎng)絡(luò)設(shè)置集中起來(lái)，動(dòng)態(tài)處理工作站IP地址的配置，用DHCP租約和預(yù)置的IP地址相聯(lián)系，DHCP租約提供了自動(dòng)在TCP/IP網(wǎng)絡(luò)上安全地分配和租用IP地址的機(jī)制，實(shí)現(xiàn)IP地址的集中式管理，基本上不需要網(wǎng)絡(luò)管理人員的人為干預(yù)。而且，DHCP本身被設(shè)計(jì)成BOOTP（自舉協(xié)議）的擴(kuò)展，支持需要網(wǎng)絡(luò)配置信息的無(wú)盤工作站，對(duì)需要固定IP的系統(tǒng)也提供了相應(yīng)支持。

2 DHCP的工作原理

2.1 幾個(gè)DHCP名詞

       在介紹DHCP工作原理以前，先解釋這幾個(gè)名詞的含義：

       DHCP客戶：DHCP客戶是一通過(guò)DHCP來(lái)獲得網(wǎng)絡(luò)配置參數(shù)的Internet主機(jī)，通常就是普通用戶的工作站。

       DHCP服務(wù)器：DHCP服務(wù)器是提供網(wǎng)絡(luò)設(shè)置參數(shù)給DHCP客戶的Internet主機(jī)。

       DHCP/BOOTP 中繼代理：在DHCP客戶和服務(wù)器之間轉(zhuǎn)發(fā) DHCP 消息的主機(jī)或路由器。

       DHCP是基于客戶機(jī)/服務(wù)器模型設(shè)計(jì)的，DHCP客戶和DHCP服務(wù)器之間通過(guò)收發(fā)DHCP消息進(jìn)行通訊。

2.2   DHCP 消息的格式:

DHCP 消息的格式與BOOTP消息大部分相同， 這樣設(shè)計(jì)可以增強(qiáng)BOOTP服務(wù)器工具，同時(shí)為BOOTP和DHCP兩種客戶服務(wù)。另外，BOOTP的中繼代理可用來(lái)轉(zhuǎn)發(fā)跨子網(wǎng)的DHCP請(qǐng)求。

各段描述如下

括號(hào)里的數(shù)字代表這個(gè)段以8位組為單位的大小，除options外，其余的段的長(zhǎng)度都是固定的，options段的長(zhǎng)度至少是312個(gè)8位組。

如op（1）代表這個(gè)段的長(zhǎng)度為一個(gè)8位組

op 是消息操作代碼，值為1 代表BOOTREQUEST（自舉請(qǐng)求）值為2 代表BOOTREPLY（自舉響應(yīng)）

在DHCP客戶和DHCP服務(wù)器對(duì)話期間，op段被DHCP客戶設(shè)置為BOOTREQUEST(1)， 被DHCP服務(wù)器設(shè)置為 BOOTREPLY(2)。

htype 是硬件地址類型

hlen 是硬件地址長(zhǎng)度

hops DHCP客戶置這項(xiàng)為零，中繼代理要用

xid DHCP客戶在尋求時(shí)產(chǎn)生的一個(gè)隨機(jī)數(shù)， 它提供了對(duì)所有后續(xù)的DHCP消息中的客戶請(qǐng)求和服務(wù)器響應(yīng)的一

種聯(lián)合。

ciaddr 客戶機(jī)用來(lái)請(qǐng)求一個(gè)特定的IP地址， 這個(gè)地址以前曾經(jīng)分配給該客戶機(jī)，希望保留。

yiaddr 由DHCP服務(wù)器填寫，包含它提供給某一DHCP客戶的IP地址。

siaddr 服務(wù)器的主機(jī)地址

giaddr 中繼代理的IP地址

chaddr DHCP客戶硬件地址

sname 服務(wù)器主機(jī)名

file 啟動(dòng)文件名

options 選項(xiàng)


在獲得IP地址前，DHCP客戶用 htype， hlen 和 chaddr 段表明它的硬件地址， 這個(gè)值由
向客戶硬件地址作出響應(yīng)的服務(wù)器和中繼代理利用。 以前BOOTP協(xié)議中的兩個(gè)沒(méi)有用到的8位組
的flags段在DHCP消息里有了定義。這個(gè)段的高位比特用于表明客戶機(jī)能不能在IP地址沒(méi)有被配置前接
收Unicast 回應(yīng)， 剩下的低位比特保留且必須置為零。 hops 和 secs 段在初始化過(guò)程中被中繼代理
有選擇地利用。 sname 和 file 域可以被BOOTP或無(wú)盤站利用。

關(guān)于 options 選項(xiàng)

選項(xiàng)附加在DHCP消息的固定長(zhǎng)度段之后， 為了與BOOTP工具兼容， 選項(xiàng)段的前四個(gè)8位組包含了
RFC1497中定義的magic cookies，余下的段就都是DHCP 選項(xiàng)。在RFC1533里定義了DHCP的所有的選項(xiàng)
的格式。大多數(shù)選項(xiàng)用于標(biāo)志網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)置值， 例如子網(wǎng)掩碼 (mask)、 DNS 服 務(wù) 器 地 址 等其
他選項(xiàng)被DHCP協(xié)議利用， 且在大多數(shù)消息中是必需的。

DHCP 選項(xiàng)的編碼格式如下： 

選項(xiàng)可以固定長(zhǎng)度或可變長(zhǎng)度，所有的選項(xiàng)都以一個(gè)8位組標(biāo)識(shí)碼開(kāi)始，這個(gè)標(biāo)識(shí)碼用來(lái)標(biāo)識(shí)選項(xiàng)。不帶數(shù)據(jù)的固定長(zhǎng)度選項(xiàng)就只由一個(gè)標(biāo)識(shí)碼構(gòu)成。而且只有選項(xiàng)0和255是固定長(zhǎng)度，其它的選項(xiàng)都可變長(zhǎng)度的，為了標(biāo)明選項(xiàng)數(shù)據(jù)的長(zhǎng)度，在標(biāo)識(shí)碼后面是一個(gè)長(zhǎng)度8位組，這個(gè)長(zhǎng)度8位組的值不包含標(biāo)識(shí)碼和長(zhǎng)度碼本身。

例如，DHCP選項(xiàng)里的子網(wǎng)掩碼選項(xiàng)如下定義

標(biāo)識(shí)碼是1，長(zhǎng)度是4個(gè)8位組，隨后的4個(gè)8位組就是子網(wǎng)掩碼


DHCP消息類型選項(xiàng)的標(biāo)識(shí)碼是53，長(zhǎng)度是1個(gè)8位組，值是從1到7，分別代表不同的DHCP消息類型。

最后一項(xiàng)選項(xiàng)是零長(zhǎng)度的End(選項(xiàng) 255)， 表明這是選項(xiàng)的結(jié)束以便DHCP客戶處理。 采用選項(xiàng)編碼的好處是不論選項(xiàng)有多長(zhǎng)，DHCP客戶都可以正確接收，即使是它不認(rèn)識(shí)的選項(xiàng)（不見(jiàn)得所有的DHCP客戶程序都完全遵循RFC標(biāo)準(zhǔn)）。

不論是DHCP客戶還是DHCP服務(wù)器，都是通過(guò)按DHCP消息格式要求來(lái)填寫各個(gè)段形成具體的DHCP消息，
DHCP用的傳輸協(xié)議的非面向連接的UDP（用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議），從DHCP客戶發(fā)出的DHCP消息送往DHCP服務(wù)
器的端口67，DHCP服務(wù)器發(fā)給客戶的DHCP消息送往DHCP客戶的端口68，由于在取得服務(wù)器賦予的IP之前，
DHCP客戶并沒(méi)有自己的IP，所以包含DHCP消息的UDP數(shù)據(jù)報(bào)的IP頭的源地址段是0.0.0.0，目的地址則是
255.255.255.255。

2.3 DHCP分配IP地址的過(guò)程:

DHCP客戶機(jī)初始化TCP/IP，在本地物理子網(wǎng)上廣播一個(gè) DHCPDISCOVER 消息， 以確定DHCP服務(wù)器位
置及其IP地址。如果DHCP服務(wù)器和客戶不在同一個(gè)物理子網(wǎng)上，BOOTP中繼代理將轉(zhuǎn)發(fā)這個(gè)消息給DHCP服務(wù)器。由于網(wǎng)絡(luò)上可能不止一個(gè)DHCP服務(wù)器，凡所有具有有效IP地址信息的DHCP服務(wù)器向客戶機(jī)發(fā)出一個(gè)提議。客戶機(jī)從接收到的第一個(gè)提議中選定IP地址信息，并廣播一條租用地址的消息請(qǐng)求。由發(fā)出該提議的DHCP服務(wù)器響應(yīng)該消息，指定IP地址信息給該客戶機(jī)并發(fā)送一個(gè)確認(rèn)，而所有其它DHCP服務(wù)器撤回各自的提議?？蛻魴C(jī)完成TCP/IP協(xié)議的初始化和綁定。配置完成后，客戶機(jī)就可以使用普通網(wǎng)絡(luò)通信和連接至其它IP主機(jī)時(shí)用到的所有IP服務(wù)和應(yīng)用。

3 DHCP 服務(wù)器軟件的安裝

在Linux幾乎都采用的是Paul Vixie/ISC DHCPd，來(lái)實(shí)現(xiàn)DHCP服務(wù)器端功能?？梢栽L問(wèn)

http://www./isc

獲得最新消息。

目前大多書Linux發(fā)布都包含這個(gè)軟件，如果是Red Hat，以RPM形式提供，只要
簡(jiǎn)單地用RPM安裝就可以了。

# rpm -i dhcpd-1.3.17pl5-i386.rpm

4 基本應(yīng)用

從目前情況看，大多數(shù)Linux DHCP服務(wù)器是為Windows95/98客戶平臺(tái)提供服務(wù)。

4.1 增加主機(jī)路由

為了使DHCP服務(wù)器能為正確MS的DHCP客戶機(jī)器服務(wù)，需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè)到地址255.255.255.255
的路由，把這條路由命令加到/etc/rc.d/rc.local，使得每次機(jī)器啟動(dòng)后自動(dòng)運(yùn)行。

#route add -host 255.255.255.255 dev eth0

在一些老Linux核心的系統(tǒng)里可能會(huì)報(bào)告錯(cuò)誤消息：

255.255.255.255： Unkown host

可以試著加下面的條目到/etc/hosts文件里

255.255.255.255 dhcphost

再用下面的命令

#route add -host dhcphost dev eth0

4.2 修改配置文件

DHCPd默認(rèn)的配置文件是/etc/dhcpd.conf，這是一個(gè)文本文件，DHCPd里有一個(gè)語(yǔ)法分析器，能對(duì)這個(gè)文件進(jìn)行語(yǔ)法分析，獲得配置參數(shù)。dhcpd.conf 格式是遞歸下降的，關(guān)鍵字大小寫敏感，可以有注釋，注釋以#開(kāi)頭，一直到該行結(jié)束。這里給出一個(gè)簡(jiǎn)單的dhcpd.conf的例子，所服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)為C類保留網(wǎng)絡(luò) 192.168.1.0

#examples

# 缺省租約時(shí)間

default-lease-time 28800;

# 最大租約時(shí)間

max-lease-time 43200;

# 子網(wǎng)掩碼選項(xiàng)

option subnet-mask 255.255.255.0;

# 廣播地址

option broadcast-address 192.168.1.255;

# 路由器地址

option routers 192.168.1.1;

# DNS地址

option domain-name-servers 192.168.1.1;

# 域名

option domain-name "netreslab.org";

# 以上都是全局參數(shù)

# 子網(wǎng)聲明和掩碼

subnet 192.168.1.0 netmask 255.255.255.0 {

# 范圍
range 192.168.1.10 192.168.1.100;

# 范圍

range 192.168.1.150 192.168.1.200;

}

這段配置文件將允許DHCP服務(wù)器分配兩段地址范圍給DHCP客戶，192.168.1.10-100 和192.168.1.150-200
如果DHCP客戶在申請(qǐng)租約時(shí)不請(qǐng)求一個(gè)特定租約失效時(shí)間，則以default-lease-time(28800秒)為租約時(shí)間，如果有請(qǐng)求一個(gè)特定的租約失效時(shí)間，則采用max-lease-time（432000秒）

服務(wù)器發(fā)送下面的參數(shù)給DHCP客戶機(jī)：

子網(wǎng)掩碼是255.255.255.0 ，廣播地址是192.168.1.255，默認(rèn)網(wǎng)關(guān)是192.168.1.1，DNS是192.168.1.1。

如果要為一臺(tái)叫做hotdog的機(jī)器指定固定的IP地址，可以在dhcpd.conf文件加一條

host hotdog {

# hotdog上網(wǎng)卡的硬件地址
hardware ethernet 08:00:00:4c:58:23;
#固定IP
fixed-address 192.168.1.210;
}

4.3 dhcpd.leases

dhcpd.leases 是DHCP客戶租約的數(shù)據(jù)庫(kù)文件，默認(rèn)目錄在/var/state/dhcp/，文件包含租約聲明，每次一個(gè)租約被獲取、更新或釋放，它的新值就被記錄到文件的的末尾。在DHCPd第一次安裝后，并不會(huì)生成這個(gè)文件。但DHCPd的運(yùn)行需要這個(gè)文件，所以可以建立一個(gè)空的文件。

# touch /var/state/dhcp/dhcpd.leases

DHCPd記錄這個(gè)文件的格式是

 lease ip-address { statements... }

每個(gè)記錄包含一個(gè)提供給客戶的IP地址，在花括號(hào)里的語(yǔ)句包含一些租約信息。具體的租約信息因客戶發(fā)出不同的DHCP請(qǐng)求而稍有差別。

4.4 運(yùn)行DHCPd

要啟動(dòng)DHCPd， 簡(jiǎn)單地鍵入 /usr/sbin/dhcpd 或用ntsysv 把DHCPd服務(wù)自動(dòng)啟動(dòng)，也可以用

/etc/rc.d/init.d/dhcpd start，

這樣啟動(dòng)后，DHCPd是啟動(dòng)在eth0 上，如果DHCPd上的服務(wù)器還有另外一塊網(wǎng)卡eth1， 想在eth1上啟動(dòng)

dhcpd，就鍵入

#/usr/sbin/dhcpd eth1

以上述例子的dhcpd.conf來(lái)啟動(dòng)dhcpd，如果我們啟動(dòng)一Windows95機(jī)器，Windows95的網(wǎng)絡(luò)配置的TCP/IP選項(xiàng)里指定自動(dòng)獲得IP地址，也就是啟用Windows95里的DHCP客戶程序，這臺(tái)95機(jī)器的主機(jī)名叫ONE，進(jìn)入系統(tǒng)后，用winipcfg查看，如下圖：

在Windows95機(jī)器獲得租約后，DHCPd會(huì)在dhcp.leases里建一條記錄

lease 192.168.1.154 {

      starts 1 2000/05/15 13:36:42;
      ends  1 2000/05/15 21:36:42;
      hardware ethernet 00:00:21:4e:3f:58;
      uid 01:00:00:21:4e:3f:58;
      client-hostname "one";

}

要注意的是dhcpd.leases的時(shí)間記錄采用GMT時(shí)間，而不是本地時(shí)區(qū)的時(shí)間。 要查看本機(jī)的GMT時(shí)間可以用

date -u

5 進(jìn)一步說(shuō)明dhcpd.conf

5.1 dhcpd.conf 概述

前面說(shuō)過(guò)，dhcpd.conf是個(gè)遞歸下降格式的配置文件，有點(diǎn)象C的源程序風(fēng)格，由參數(shù)和聲明兩大類語(yǔ)句構(gòu)

成，參數(shù)類語(yǔ)句主要告訴DHCPd網(wǎng)絡(luò)參數(shù)， 如租約的時(shí)間、網(wǎng)關(guān)、DNS等，而聲明語(yǔ)句則是描述網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)洌?/font>