了解 DHCP 发现特定子网

Question

我正在学习网络，在课堂上我们正在谈论 DHCP。我知道当主机刚刚加入网络时，它还没有 ip，因此它会发送一条发现消息。

我们正在使用wireshark查看DHCP消息的进出。我不明白的一件事是为什么我的主机广播到 255.255.255.255。怎么了？是什么提示我的 DHCP 服务器或这种情况下我的路由器响应？

我希望有人可以向我解释这一点。

Answer 1

网络广播

网络接口卡通常被编程为侦听三种类型的消息。它们是发送到其特定地址的消息、广播到所有 NIC 的消息以及符合特定卡组播资格的消息。寻址方式有以下三种：

单播 - 传输到单个接口卡。
多播 - 传输到网络上的一组接口卡。
广播 - 到网络上所有接口卡的传输。RFC 919 和 922 描述了 IP 广播数据报。
- 有限广播 - 作为源 NIC 发送到某个网段上的所有 NIC。它用 255.255.255.255 TCP/IP 地址表示。此广播不会由路由器转发，因此只会出现在一个网段上。
- 直接广播 - 发送到网络上的所有主机。路由器可以配置为在大型网络上转发定向广播。对于网络 192.168.0.0，广播是 192.168.255.255。\

DHCP 客户端通过在 UDP 端口 67 上向其本地子网发出 DHCPDISCOVER 消息来启动 DHCP 进程。由于客户端不知道它属于哪个子网，因此使用有限广播地址（目标地址 255.255.255.255）。如果 DHCP 服务器位于不同的子网上，则必须使用 DHCP 中继代理。

动态主机配置协议 (DHCP) 的工作原理

DHCP 的工作原理是将 IP 地址和 IP 信息租给网络客户端一段时间。

要进行租约，会发生以下协商过程：

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在启动过程中，配置为 DHCP 客户端的客户端计算机发出称为“DHCP 发现”的广播数据包。此发现数据包包含客户端的计算机名称和媒体访问控制 (MAC) 地址，以便 DHCP 服务器可以对其进行响应。基本上，Discover 数据包说，“我正在寻找可以租用 IP 地址的 DHCP 服务器”。
网络上的 DHCP 服务器使用“DHCP Offer”来响应广播。本质上，“DHCP Offer”说的是，“我是一个 DHCP 服务器，我有一个租约给你”。如果多个 DHCP 服务器响应请求，则客户端接受它收到的第一个提议。
客户端通过称为“DHCP 请求”的广播消息进行响应。此消息基本上是说，“我接受您的租用提议并想要一个 IP 地址”如果其他 DHCP 服务器提供了提议，他们也会看到广播消息不接受他们的租用提议，因此他们取消了他们的提议。
其提议被接受的 DHCP 服务器以“DHCP 确认”消息进行响应，该消息确认租用接受并包含客户端的 IP 地址租用以及您配置服务器提供的其他 IP 寻址信息。客户端现在是 TCP/IP 客户端并且可以参与网络。

DCHP 租赁生命周期

在 DHCP 中使用动态地址分配意味着一种全新的 IP 地址思考方式。

通常，客户端可以将其 IP 地址保留几天（或您配置的任何内容）。当租用时间的一半到期时，客户端尝试更新 IP 地址的租用。客户端获得 IP 地址的租用后，它会尝试通过反复更新租用来保持租用。如果不成功，客户端只需获得一个新的 IP 地址租用。

DHCP 租约遵循一个“生命周期”，通常包括以下几个阶段：

分配：客户端开始时没有活动租约，因此没有 DHCP 分配的 IP 地址。它通过分配过程获得租约。
重新分配：如果客户端已经有一个现有租约的IP地址，那么当它重新启动或关机后启动时，它会联系授予它租用的DHCP服务器以确认租用并获取操作参数。它类似于完整分配过程，但更短。
正常操作：一旦租用处于活动状态，客户端将在租用的“主要部分”期间使用其分配的 IP 地址和其他参数正常运行。客户端被认为绑定到租约和地址。
续订：在租用时间的某个部分到期后，客户端将尝试联系最初授予租用的服务器，以续订租用，以便它可以继续使用其 IP 地址。
重新绑定：如果与原始租用服务器的续订失败（例如，因为服务器已脱机），则客户端将尝试重新绑定到任何活动的 DHCP 服务器，尝试使用任何允许它的服务器延长其当前租用这样做。
释放：客户端可以随时决定不再使用分配给它的 IP 地址，并且可以终止租用，释放 IP 地址。例如，如果设备正在移动到不同的网络，则可以这样做。

此图使用跨越三个租约的示例说明了 DHCP 生命周期：

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