DHCP-TCP/IP 网 络 设 置 的 捷 径
DHCP-TCP/IP 网 络 设 置 的 捷 径
微 软 公 司 北 京 代 表 处
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每 天 都 有 新 的 公 司、 大 学 或 其 他 机 构 加 入 In-ternet 去 开 发 其 强 有 力 的 资 源， 这 引 起 了 Internet 的 爆 炸 性 扩 大， 越 来 越 多 的 用 户 得 以 接 触 网 络 提 供 的 极 大 量 的 信 息。 对 于 许 多 机 构， 加 入 Internet 或 者 构 造 其 内 部 的 以 IP 为 基 础 的 Internet 网 会 导 致 行 政 管 理 经 费 的 显 著 增 加。 把 网 络 的 建 设 和 维 护 放 在 一 边 不 论， 最 大 的 管 理 任 务 之 一 (几 乎 是 每 天 要 做 的) 是 网 络 的 设 置。
Internet 网 络 工 程 任 务 小 组 (IETF) 设 计 了 DHCP 协 议， 其 目 的 是 为 了 减 轻 在 部 署 TCP/IP 网 络 时 引 起 的 网 络 行 政 管 理 设 置 负 担。 DHCP 中 把 TCP/IP 网 络 设 置 集 中 起 来， 动 态 地 处 理 IP 地 址 配 置， 并 使 大 部 分 设 置 过 程 自 动 化。 DHCP 被 设 计 成 自 举 协 议 (BOOTP) 的 延 伸， 它 已 经 被 用 于 设 置 了 Internet 中 的 许 多 系 统。
DHCP 协 议 所 提 供 的 最 显 著 的 增 强 功 能 之 一 是 动 态 地 用 IP 地 址 设 置 工 作 站 的 能 力 及 用 一 个 租 约 与 预 置 的 地 址 联 系 的 能 力。 DHCP 租 约 提 供 了 在 Internet 中 安 全 地 分 配 和 重 新 使 用 IP 地 址 的 一 种 自 动 机 制， 几 乎 不 用 管 理 人 员 人 为 地 干 涉。 本 文 将 介 绍 这 种 令 人 鼓 舞 的 新 技 术， 解 释 DHCP 协 议 的 基 础 及 在 网 络 中 如 何 最 好 地 利 用 它。
DHCP 要 解 决 的 问 题
TCP/IP 网 上 的 每 个 工 作 站 在 其 能 够 接 触 网 络 资 源 之 前 起 码 需 要 知 道 设 置 信 息。 必 需 的 最 小 的 参 数 组 合 典 型 地 包 括 IP 地 址、 子 网 掩 码 (mask)、 缺 省 网 关、 DNS 地 址 以 及 局 域 网 的 政 策 (指 IP 地 址 的 管 理 策 略， IP 地 址 的 租 用 方 式 可 以 按 网 络 的 需 求 而 调 整) 可 能 还 需 要 附 加 的 设 置 信 息。 按 传 统 做 法， 这 些 信 息 是 用 诸 如 ifconfig 等 神 秘 的 工 具 或 者 人 工 编 辑 设 置 文 件 来 提 供 的。
经 验 表 明， 一 般 水 平 的 网 上 用 户 不 能 被 赋 予 用 网 络 设 置 信 息 来 正 确 地 设 置 他 们 自 己 系 统 的 重 任。 在 许 多 情 况 下， 许 多 用 户 并 没 有 必 需 的 经 验 和 技 能 来 成 功 地 为 网 络 运 行 设 置 自 己 的 系 统。 在 TCP/IP 网 中 错 误 的 设 置 是 极 不 可 取 的， 因 为 这 会 导 致 严 重 的 网 络 问 题， 没 有 高 级 复 杂 的 网 络 监 察 工 具 就 探 测 不 到 它。 此 外， 网 络 的 行 政 管 理 费 用 的 负 担 将 使 一 些 大 型 企 业 网 的 部 署 速 度 减 慢， 在 有 些 情 况 下， 甚 至 会 起 到 全 面 阻 碍 作 用。 DHCP 设 计 的 目 的 就 是 要 消 除 这 种 行 政 管 理 费 用 的 负 担， 允 许 TCP/IP 很 容 易 地 部 署 在 大 型 网 中， 基 本 上 不 需 要 最 终 用 户 的 人 为 干 涉， 也 不 需 要 培 训。
DHCP 不 仅 将 设 置 责 任 从 最 终 用 户 转 移 到 网 络 管 理 者， 而 且 力 争 使 设 置 容 易。 大 部 分 管 理 者 可 以 发 展 被 多 个 工 作 站 共 享 的 轮 廓 文 件 (profile)， 而 不 是 建 造 在 一 个 给 定 网 络 中 对 每 个 工 作 站 的 设 置 轮 廓 文 件。 最 后， DHCP 继 承 了 BOOTP 的 传 统， 提 供 了 对 需 要 网 络 设 置 信 息 的 无 盘 客 户 机 的 设 置 支 援， 同 时 也 提 供 了 对 需 要 永 久 地 址 和 设 置 信 息 的 系 统 的 设 置 支 援。
什 么 是 DHCP?
DHCP 基 于 客 户 机 <
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ize="2">/ 服 务 器 模 型。 在 网 络 初 始 化 过 程 中， 客 户 机 通 过 一 个 相 关 的 租 约 被 指 定 IP 地 址， 租 约 确 定 客 户 机 能 安 全 地 使 用 被 指 定 给 它 的 动 态 IP 地 址 的 时 间。 在 正 常 情 况 下， DHCP 客 户 不 必 人 为 地 对 网 络 的 各 种 参 数 进 行 设 置， 拥 有 DHCP 能 力 的 系 统 无 需 任 何 管 理 者 的 人 为 干 涉， 就 能 够 加 入 TCP/IP 网， 同 时 在 TCP/IP 网 上 通 讯。
为 了 达 到 这 个 目 的， 网 络 管 理 人 员 在 一 个 或 多 个 DHCP 服 务 器 上 为 提 出 请 求 的 客 户 机 设 置 有 效 的 信 息。 在 大 多 数 情 况 下， 网 络 管 理 人 员 需 要 设 置 服 务 器 使 其 具 有：
1. 对 局 域 网 IP 子 网 上 的 所 有 客 户 机 有 效 的 一 组 设 置 参 数；
2. 用 于 配 给 这 些 客 户 机 的 有 效 的 IP 地 址 存 储 区 域；
3. 服 务 器 提 供 租 约 的 持 续 时 间。
在 DHCP 初 始 化 时 所 指 定 的 参 数 被 称 为 DHCP 选 项。 几 个 常 用 选 项 (主 要 从 陈 述 主 机 需 求 的 文 件 中 得 到) 被 记 载 在 "DHCP Options and BOOTP Vendor Extensions" 文 件 中。 选 项 文 件 也 描 述 了 用 于 延 拓 这 些 选 项 以 包 含 制 造 商 特 殊 的 选 项 的 机 制， 因 此 不 用 顾 虑 发 生 矛 盾。
中 继 代 理 被 用 于 允 许 位 于 一 个 IP 网 的 DHCP 服 务 器 为 远 程 子 网 设 置 请 求 服 务。 中 继 代 理 仅 仅 把 本 地 DHCP 和 BOOTP 客 户 机 的 请 求 转 达 到 远 程 BOOTP 和 DHCP 服 务 器。 DHCP 服 务 器 的 响 应 也 由 这 些 代 理 中 转 给 客 户 机。 许 多 IP 路 由 器 都 有 现 存 的 中 继 代 理 的 软 件， 在 工 作 站 中 还 有 可 以 独 立 的 daemon 运 行 的 中 继 代 理 软 件。
客 户 机 的 初 始 化 和 更 新
在 初 始 阶 段， DHCP 客 户 机 通 过 他 们 所 在 的 本 地 子 网 向 BOOTP 服 务 器 端 口 广 播 一 个 DHCPDISCOVER 信 息。 BOOTP 中 继 代 理 可 以 通 过 中 转 其 信 号 到 位 于 远 程 子 网 的 DHCP 服 务 器 的 做 法， 有 选 择 地 使 DHCPDISCOVER 信 息 的 半 径 增 加。 在 广 播 区 域 的 所 有 的 相 关 服 务 器 对 BOOTP 服 务 器 端 口 响 应 一 个 DHCPOFFER 信 息 (在 可 能 时 通 过 Unicast)。 本 地 的 服 务 器 用 一 个 本 地 的 广 播 或 Unicast 响 应， 远 程 的 服 务 器 通 过 转 达 初 始 DHCPDISCOV-ER 信 息 的 中 继 代 理 作 出 响 应。 DHCPOF-FER 信 息 包 括 有 一 个 IP 地 址 和 对 提 出 请 求 的 客 户 机 有 效 的 设 置。 在 DHCP 客 户 机 收 集 送 到 的 设 置 时， 它 进 入 了 选 择 状 态 (selecting) (见 图 1)。
在 这 个 阶 段， 一 个 或 多 个 DHCP 服 务 器 可 能 对 客 户 机 提 供 醒 目 的 信 息。 每 当 提 供 一 个 信 息， 服 务 器 必 须 暂 时 地 在 它 的 储 存 区 保 留 已 提 供 的 地 址， 防 止 偶 然 提 供 给 另 一 个 提 出 请 求 的 客 户。 客 户 机 通 过 选 择 提 供 给 它 的 设 置 之 一 进 入 请 求 状 态 (requesting)， 并 利 用 一 个 DHCPRE-QUEST 信 息 指 明 它 的 选 择。 DHCPRE-QUEST 信 息 最 起 码 包 含 服 务 器 身 份 选 项， 用 于 标 明 该 DHCP 服 务 器 提 供 的 设 置 已 被 选 中。 请 求 信 息 被 送 到 当 初 收 到 客 户 机 初 始 信 息 的 那 些 服 务 器， 因 为 客 户 机 的 DHCPREQUEST 信
息 内 包 含 了 其 设 置 被 选 中 的 服 务 器 的 身 份， 其 他 曾 提 供 信 息 的 服 务 器 可 以 安 全 地 把 企 图 提 供 的 地 址 还 给 自 由 地 址 储 存 区。
被 选 中 的 DHCP 服 务 器 构 造 一 个 DHC-PACK(DHCP 确 认)， 这 个 信 息 中 包 含 了 在 寻 求 过 程 中 经 协 商 选 定 的 地 址 (现 已 被 保 护 以 防 再 次 动 用)、 一 个 有 效 的 使 用 该 地 址 的 租 约 (决 定 于 局 域 网 内 部 政 策) 和 用 于 客 户 机 的 网 络 设 置 参 数。 一 旦 收 到 确 认 信 息， 客 户 机 进 入 被 束 缚 状 态 (bound)， 并 有 能 力 加 入 网 络， 同 时 继 续 其 正 常 的 系 统 初 始 化 过 程。 作 为 一 种 优 化 办 法， 本 身 具 有 存 储 能 力 的 客 户 机 一 般 都 起 码 承 诺 把 收 到 的 地 址 用 于 下 次 初 始 化 过 程。
当 一 个 客 户 机 运 行 的 时 间 过 了 租 约 期 的 一 半， 客 户 机 将 进 入 更 新 状 态 (renewing)， 并 试 图 向 提 供 给 它 设 置 的 那 个 服 务 器 提 出 更 新 请 求； 通 过 送 达 直 接 的 DHCPREQUEST 信 息， 指 出 它 已 被 授 予 的 地 址， 这 个 目 的 即 可 达 到。 如 果 租 约 的 延 期 不 违 背 局 域 网 政 策， 那 么 服 务 器 给 出 一 个 DHCPACK 响 应， 内 中 包 含 新 的 租 约 和 用 于 客 户 机 的 有 效 设 置 参 数。 如 果 客 户 机 有 能 力， 那 么 它 应 该 用 收 到 的 DHCPACK 中 的 参 数 更 换 现 有 值， 就 如 被 本 地 管 理 人 员 更 换 的 那 样。 一 旦 一 个 客 户 机 的 租 约 被 更 换 它 又 回 到 了 被 束 缚 态 (bound)。 在 更 新 态 (renewal) 及 某 些 事 件 下， 客 户 机 在 服 务 器 回 答 一 个 DHCPNAK 信 息 (DHCP 不 确 认) 时， 必 须 准 备 立 即 放 弃 它 的 地 址， DHCPNAK 信 息 在 很 稀 有 情 况 下 会 被 用 上。 如 果 一 个 直 接 的 更 新 要 求 失 败， 客 户 机 将 继 续 其 直 接 的 更 新 尝 试 直 到 超 过 87.5% 的 租 约 期。 在 这 个 时 刻， 如 果 直 接 更 新 的 尝 试 没 有 成 功， 客 户 机 就 进 入 一 个 重 新 结 合 态 (rebinding)， 试 图 从 任 何 一 个 DHCP 服 务 器 获 得 租 约 延 期 许 可。 这 可 通 过 下 列 方 式 达 到： 客 户 机 可 发 出 DHCPREQUEST 请 求 信 息， 使 得 在 客 户 机 周 围 的 所 有 服 务 器 有 同 样 的 机 会 来 更 新 客 户 机 的 租 约， 任 何 一 个 希 望 延 长 租 约 的 服 务 器 通 过 回 送 一 个 包 括 被 延 长 的 租 约 及 已 更 换 的 设 置 参 数 的 DHCPACK 信 息 来 达 到 其 目 的。 DHCP 服 务 器 仍 有 可 能 再 次 在 这 个 状 态 下 回 送 一 个 DHCPNAK 响 应， 迫 使 客 户 机 放 弃 其 地 址， 回 到 初 始 化 状 态 (initialization)。
如 果 租 约 完 全 到 期 或 客 户 机 在 更 新 或 重 结 合 过 程 中 的 任 何 阶 段 收 到 一 个 DHCP-NAK 信 息， 那 么 客 户 机 有 责 任 立 即 停 止 使 用 已 过 期 的 地 址 所 在 的 TCP/IP 网。 如 果 客 户 机 的 TCP/IP 软 件 有 能 力， 客 户 机 可 以 进 入 初 始 状 态 (initialization)， 并 试 图 取 得 新 的 租 约 和 一 个 有 效 的 地 址。 当 一 个 DHCP 客 户 机 装 有 多 个 网 络 接 口 时， 上 述 协 议 对 每 个 需 要 DHCP 设 置 的 接 口 都 适 用。
一 个 DHCP 信 息 的 解 剖
DHCP 信 息 的 格 式 几 乎 与 BOOTP 信 息 格 式 相 同， 这 样 的 设 计 既 方 便 又 实 际。 相 同 的 信 息 格 式 可 准 许 BOOTP 服 务 器 工 具 很 快 被 增 强， 能 同 时 为 BOOTP 和 DHCP 客 户 机 服 务。 此 外， BOOTP 的 中 继 代 理 也 可 被 用 来 转 达 跨 越 子 网 边 界 的 DHCP 请 求。
除 选 项 外， DHCP 信 息 的 所 有 域 (field) 的 长 度 固 定。
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