【计算机网络】第四章 网络层（3）

四．DHCP协议

1. 如何获得IP地址

（1）静态配置：硬编码

　　·手动配置IP地址、子网掩码、默认网关

　　·手动配置DNS服务器名称及IP地址

（2）动态配置：动态主机配置协议（DHCP）

　　·从服务器动态获取参数，即插即用

　　·允许地址重用、在用地址续租

　　·支持移动用户加入网络

2. DHCP协议

（1）主机广播DHCP discover（发现报文）

（2）DHCP服务器利用DHCP offer（提供报文）进行响应

（3）主机请求IP地址：DHCP request（请求报文）

（4）DHCP服务器分配IP地址：DHCP ack（确认报文） 

（5）工作过程示例

 

（6）在应用层的实现

　　·请求报文封装到UDP数据包中

　　·IP广播 -> 链路层广播（如以太网）

　　·DHCP服务器构造ACK报文：包括分配给客户的IP地址、子网掩码、默认网关、DNS服务器地址

 

五．NAT

1. 网络地址转换场景

 

2. 动机

（1）只需/只能从ISP申请一个IP地址（IPv4地址耗尽）

（2）本地网络设备IP地址的变更，无需通告外界网络

（3）变更ISP时无需修改内部网络设备IP地址

（4）内部网络设备对外界网络不可见，即不可直接寻址，保证安全

 

3. 实现（16-bit端口号字段可以同时支持60000+并行连接）

（1）替换：利用NAT IP地址和新端口号替换外出IP数据报的源IP地址和源端口号

（2）记录：将替换信息存储到NAT转换表中

（3）替换：根据NAT转换表，将进入内网的IP数据报替换回源IP地址和源端口号

4. 争议

（1）路由器应该只处理第三层功能

（2）违背端到端通信原则，应用开发者必须考虑到NAT的存在（如P2P）

（3）地址短缺问题应该由IPv6来解决

5. NAT穿透问题：客户不能直接利用内网地址访问服务器，NAT是唯一对外可见的地址

（1）静态配置NAT，将特定端口的连接请求转发给服务器

（2）利用UPnP互联网网关设备协议自动配置

　　·学习到NAT公共IP地址

　　·在NAT转换表中，增删端口映射

（3）中继（如Skype）：NAT内/外部的客户与中继服务器建立连接，中继服务器桥接两个连接的分组