网络同步时钟DHCP原理

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网络同步时钟DHCP功能原理：
         使用动态主机配置协议（DHCP），时钟主机能够从DHCP服务器上自动获得上网所需要的IP地址、默认网关、DNS服务器等信息，用户不必手动配置这些信息，可以减少用户的配置工作量，减少IP冲突的可能性。

        与众多的应用服务一样，DHCP也采用客户／服务器体系架构。客户端主动发起请求来获取IP地址等信息，以便完成网络参数配置。服务器集中存放了配置信息，负责响应客户端的请求，并完成配置信息的分配。DHCP使用了租约的概念，或称为计算机IP地址的有效期。客户端从服务器端获得的的IP地址有一定的租期，租期到期时，客户端要再次发起请求进行续租。通过较短的租期，DHCP能够实现在主机数比可用IP地址多的环境中动态地配置网络。根据DHCP服务器和网络同步时钟客户端所在的位置不同，同步时钟有两种不同的组网方式。

        （1）DHCP服务器和时钟客户端位于同一子网中，服务器与客户端直接交互，如图所示。

        （2）DHCP服务器和时钟客户端位于不同子网中，服务器与时钟客户端必须经过DHCP中继代理进行通信，如图所示。当一个单位有多个子网而这些子网通过路由器互连时，时钟网络应该如何部署DHCP服务器呢？为了便于管理，通常整个网络上设置一个DHCP服务器，而每个子网上设置一个DHCP中继代理（通常是一台路由器），它负责将来自网络时钟客户端的数据包转发给服务器，同时将服务器的响应转发给时钟客户端。

 

1、DHCP服务器与网络同步时钟客户端的标准交互过程
        （1）时钟客户端向服务器发送DHCPDISCOVERY报文，DHCPDISCOVERY报文是网络同步时钟客户端发送给服务器的第一个报文。由于客户端不知道服务器的ＩＰ地址，所以DHCPDISCOVERY报文只能以广播形式发送。由于此时客户端还没有获得IP地址，因此该报文以０.０.０.０作为源IP地址，255.255.255.255作为目的IP地址。该报文中包含了客户端的MAC地址和计算机名（网络时钟的名称我们设置为与MAC编号相同），以便服务器进行区分和识别。这样，在本地网络上的所有主机都能够收到这个广播报文，但只有服务器才对此报文进行响应。当时钟选择自动获取IP地址时（事实上，我们总是开启DHCP服务程序），它就成为了DHCP客户端。当它处于以下3种情况之一时，将触发DHCPDISCOVERY广播消息的发送：客户端启动或者网络适配器重置；客户端请求某个IP地址而被服务器拒绝；客户端释放已有租约并请求新的租约。

 

 

 

        （2）服务器向时钟客户端发送DHCPOFFER报文，所有收到DHCPDISCOVERY报文并且拥有可用IP信息的服务器会向时钟客户端发送DHCPOFFER报文，因此，客户端可能收到多个DHCPOFFER报文。该报文中包含了预分配的IP地址、子网掩码、网关、租约期限等信息。由于此时客户端还没有IP地址，该报文只能以广播形式发送。值得注意的是，该报文中包含了“租约期限”信息，实际上指明了客户端能够使用该IP地址的期限。

        （3）时钟客户端向服务器发送DHCPREQUEST报文，当该网段内的服务器不止一个时，客户端会收到多个来自不同服务器的DHCPOFFER报文，通常它会优先选择最先到达的报文，并且以广播形式发送DHCPREQUREST报文，告知其他的服务器可及时收回预分配的IP地址。该报文中包含了客户端接收的IP地址、提供此租约的服务器地址等。由于没有得到服务器的最后确认，此时客户端仍然不能使用租约中提供的IP地址，所以，该报文中仍然使用0.0.0.0作为源IP地址，255.255.255.255作为目的IP地址。

        （4）被选择的服务器向客户端发送DHCPACK报文。在收到客户端发送的DHCPREQUEST广播消息后，服务器会发送

DHCPACK广播消息进行最后的确认。该报文中包含了租约期限及其他的TCP/IP配置参数。客户端收到DHCPACK报文后，就可以使用这个IP地址了，这种状态叫做已绑定状态。如果服务器收到客户端发送的DHCPREQUEST广播消息后，发现提供的IP地址已无效或这个地址已被其他的客户机使用，那么该服务器会发送DHCPNAK广播消息，这时，客户端必须发送DHCPDISCOVERY报文，重新申请IP地址。

        （5）客户端向服务器发送DHCPREQUEST报文，请求更新租用期，客户端收到DHCPACK报文后，要根据服务器提供的租期T设置两个计时器T1和T2，它们的超时时间分别是0.5T和0.875T。当超时时间到来，客户端会发起请求，更新租用期。租用期过了一半（T1 超时），客户端会以单播的形式向服务器发送DHCPREQUEST报文，要求更新租用期。若服务器同意，则向客户端发送DHCPACK报文，其中包含了新的租用期，得到新的租用期后，客户端将重置计时器。若服务器不同意，则向客户端发送DHCPNAK报文，这时客户端必须立即停止使用原来的IP地址，并发送DHCPDISCOVERY报文，重新申请IP地址。若服务器不响应客户端发送的DHCPDISCOVERY报文，则在租用期过了87％时（T2超时），客户端会以广播的形式发送DHCPREQUEST报文，以联系其他的服务器，要求更新租用期。任何服务器都能以DHCPACK报文或DHCPNAK报文应答该请求。若客户端仍得不到来自服务器的响应，则会继续使用该IP地址，直到租约结束。

        （6）客户端向服务器发送DHCPRELEASE报文，客户端可随时提前终止服务器所提供的租用期，这时只需要向服务器发送DHCPRELEASE报文即可。