HCNA Routing&Switching之DHCP服务

　　前文我们了解了STP的端口状态、计时器以及端口状态切换和网络拓扑变化相关话题，回顾请参考https://www.cnblogs.com/qiuhom-1874/p/15140672.html；今天我们来聊一下DHCP相关话题；

　　DHCP（Dynamic Host Configure Protocol，动态主机配置协议）是应用层协议，使用UDP封装，服务端工作在UDP的67号端口，客户端工作在68号端口；它是BOOTP（Bootstrap Protocol）协议发展而来；主要作用是动态分配TCP/IP信息（ip地址，子网掩码，网关，DNS等等），分配出去的信息是由一个时间使用期限，这个期限我们叫租期；我们知道在大型网络环境中，会有大量的主机和设备需要获取ip地址等网络参数；如果采用手工配置，工作量大且容易出错，导致ip地址冲突；使用DHCP来分配ip地址等网络参数，可以极大减少网络管理员的工作量，同时也用户手动配置网络参数时导致的ip地址冲突等问题；

　　提示：主机A和主机B要动态获取ip地址等网络参数，首先它会向dhcp服务器发送ip地址分配的请求，服务收到请求，就分配ip地址，然后对应主机就会收到对应的ip地址等网络参数；

　　DHCP系统组成

　　提示：DHCP Client （客户端） ，需要动态获取ip地址的主机；DHCP Server（服务器）是能提供DHCP功能的服务器或网络设备；DHCP Relay （中继），一般为路由器或三层交换机等网络设备，中继设备的主要作用是arp代理和dhcp信息转发；

　　DHCP报文结构 

　　先来看一个实验，如下拓扑主机A和主机B分别使用DHCP动态获取ip地址信息，我们抓包看看对应数据包长什么样？

　　配置s1

sys
sys s1
vlan batch 10 20
int eth0/0/1
p l a 
p d v 10
int eth0/0/2
p l a
p d v 20
int eth0/0/3
p l t
p t a v 10 20

　　配置s2

sys
sys s2
vlan batch 10 20
dhcp en
int g0/0/1
p l t
p t a v 10 20 
int vlanif 10
ip add 192.168.10.254 24
dhcp select interface
int vlanif 20
ip add 192.168.20.254 24
dhcp select interface

　　在pc1上开启dhcp，并在pc1上抓包

　　提示：可以看到在pc1开启dhcp以后，对应在pc上就能抓到4个DHCP的包；从上面的抓包信息可以看到，在pc1启动dhcp客户端时，首先它会发送DHCP discover包，该包的员源ip是0.0.0.0（原因是pc1目前没有ip地址）源端口是68，目标ip是255.255.255.255（全网广播），目标端口是67；这种类型的DHCP包主要作用是寻找DHCP服务端；如果有DHCP服务端收到此类消息，那么DHCP服务端会向该客户端发送DHCP offer类型的包，该包主要作用就是给客户端ip地址等网络参数信息；随后，客户端收到服务端的offer以后，又会广播发送dchp request类型的包，该类型包的主要作用是告诉其他服务端（可能不止一个服务端）有服务端给我发offer，你们发的offer我就不要了；除此之外，也告诉发offer服务端，我就要使用这个ip地址等网络信息；最后当服务端收到客户端发送的广播dhcp request包以后，服务端发送ACK，意思就是告诉客户端，服务端已经知晓这个事情，你把地址拿去使用吧；

　　DHCP报文类型

　　DHCP工作流程

　　提示：首先客户端发送DHCP discover类型的包，作用就是寻找DHCP服务端；如果有服务端响应客户端，此时服务端就会发送DHCPoffer类型的包，就是告诉客户端，我是DHCP服务端，我这里有ip地址等等信息；如果没有服务端响应客户端，则客户端会一直发送DHCP discover类型的包；当服务端响应客户端并发送DHCP offer 以后，对应客户端收到服务端发送的offer，此时客户端会发送DHCP request类型的包，其目的是告诉其他dhcp服务端，有服务端给我发offer，你们就不要再发送offer给我了；其次就是告诉服务端，我要用这个ip地址等网络信息；如果其他dhcp服务端收到此类消息，一看报文里的dhcp server identifier 不是自己的ip地址，此时该服务端就不会再回应客户端；只有报文里的dhcp server identifier 是自己ip地址的服务端会发送ack，表示确认客户端信息；

　　DHCP租期更新

　　提示：DHCP动态获取的IP 地址等网络信息是有租期的，华为默认是1天；这个租期还剩下50%时，客户端会想服务端请求续租；如果服务端收到，此时服务端就会恢复一个ack，表示同意续租；此后，该客户端的租期就会向后延续对应租期的一半；

　　实验：如下拓扑，我们把上述拓扑桥接在物理回环网卡上，然后把对应dhcp服务端租期修改为1分钟，在云上抓包，看看对应续租的过程

　　桥接cloud1到本地loop网卡

　　把s1的eth0/0/4口加入到vlan 20里

　　修改DHCP服务端的租期为1分钟

　　提示：租期最小单位是分钟，如果租期是day 0 hour 0 minute 0 表示无限期；

　　验证：查看loop网卡的是否获取到ip地址，看看租期是多少？

　　提示：可以看到对应物理loop网卡获取到对应的ip地址，并且租期也是一分钟；

　　在云上抓包

　　提示：可以看到在云上抓包，可以抓到很多dhcp requset和ack的包；这些包就是客户端向服务端申请续租的报文，每当租期还剩下租期的一半时，客户端就会向服务端发起续租请求，只有服务端回复确认ack，对应租期又会往后延期租期的一半；

　　验证：再次查看loop网卡的租期情况

　　提示：可以看到经过一段时间以后，租期结束时间从14：26：11变成了14：31：12，这意味着客户端续租了的；

　　DHCP重绑定

　　提示：如果在租期还剩下50%时，客户端向服务端发送续租请求，如果服务端没有响应，此时对于客户端来说，它的ip地址等网络信息还是可以正常使用的；如果租期还剩下租期的1/8时，如果此时还是没有服务端响应，此时客户端就会申请重新绑定ip地址；重新绑定ip地址，客户端又会发送dhcp discover报文，和最开始的流程一样；

　　IP地址释放

　　提示：如果ip租约到期前都没有服务端响应客户端的续租请求，客户端会停止使用此ip地址；如果DHCP客户端不再使用分配的ip地址，也可以主动向DHCP服务端发送DHCP RELEASE报文，告诉服务端释放该ip地址；这里注意一点主动释放ip地址是客户端告知服务端，让服务端做好记录对于ip地址已经释放，可再分配给其他客户端；服务端并不会发送什么报文给客户端；

　　DHCP地址池（Pool）

　　什么是地址池？所谓地址池就是所有能分配地址的集合；在DHCP中我们可以建立地址池，让DHCP客户端，在地址池中获取任意ip地址进行使用；

　　提示：接口地址池的优先级高于全局地址池；默认接口地址池会把对应接口地址当作网关信息发送给客户端；全局地址池一般用于对应网关不是自己接口地址的场景，比如专用的DHCP服务器；

　　DHCP配置命令

　　1、全局开启dhcp功能

[s2]dhcp en
Info: The operation may take a few seconds. Please wait for a moment.done.
[s2]

　　2、关联接口和接口地址池

　　提示：DHCP必须在三层接口上关联地址池；

　　3、配置接口地址池的DNS服务器地址

　　提示：dns可以是多个；

　　4、配置接口地址池的租期，默认1天

　　提示：租期最小时长单位为秒；配置永不过期就是0天0小时0秒；

　　5、配置接口地址池的排除地址范围

　　提示：如果要排除一个范围的ip地址，必须前边开始地址小于后面结束地址；该命令可以运行多次，如果排除单个ip地址，直接后面接ip地址即可；

　　6、创建全局地址池

　　7、配置全局地址池的可分配的网段地址

　　8、配置全局地址池的网关地址

　　9、配置全局地址池的DNS服务器地址

　　10、配置全局地址池下的租期，默认1天

 

　　11、配置全局地址池下的排除地址范围

　　12、关联接口和全局地址池

　　提示：对应三层接口必须要有一个同dhcp分配地址里同网段的地址；否则对应三层接口起不来；

　　13、查看地址池的属性

　　提示：该命令用于查看一个设备上的所有地址池信息，不区分接口地址池和全局地址池；

　　14、查看指定接口地址池信息

　　查看指定全局地址池信息

　　提示：不管是查看接口地址池还是全局地址池，后面都可以跟过滤条件，如下

　　提示：如果后面接一个ip地址，是用于查询对应地址所属地址池相关信息；all表示显示对应地址池所有ip地址分配情况；expired用于过滤过期的ip地址，used用于过滤已经使用的ip地址；conflict用于过滤冲突的ip地址；

　　15、在接口地址池下静态绑定ip地址

　　提示：后面的mac地址必须是4位一组；这样绑定以后，对应mac地址的设备来拿ip，此时就会把对于ip地址分配出去况且没有租期限制；

　　16、在全局地址池下静态绑定ip地址