【摘 要】科學技術(shù)是第一生產(chǎn)力，現(xiàn)如今互聯(lián)網(wǎng)與人們的工作、學習和生活聯(lián)系越來越緊密，如城域網(wǎng)、校園網(wǎng)，廣域網(wǎng)和城區(qū)網(wǎng)等。為了對關(guān)于現(xiàn)在IP地址資源不夠以及用戶對無線網(wǎng)絡(luò)移動性等這些問題進行有效的解決，對大型網(wǎng)絡(luò)的管理員能夠最大限度的減少其工作量和減少繁雜的手工配置，并且能夠?qū)⒁粋€大型的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境簡便且迅速地建立起來以及能夠迅速的將其網(wǎng)絡(luò)置的參數(shù)修正過來，于是采用DHCP技術(shù)動態(tài)地為主機配置參數(shù)。因此，DHCP服務(wù)器及技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)配置的使用越來越多地了，基于互聯(lián)網(wǎng)的諸多優(yōu)勢，因此它的應(yīng)用范圍會愈來愈廣。因此此文將對DHCP技術(shù)進行一定的研究有。本文的主要內(nèi)容和工作將：介紹DHCP協(xié)議和工作原理，DHCP服務(wù)器的數(shù)據(jù)庫和DHCP技術(shù)的優(yōu)化等。

【關(guān)鍵詞】DHCP 負載平衡 消息認證

TCP/IP網(wǎng)絡(luò)在Internet和Intranet領(lǐng)域中占據(jù)越來越大的比重，但是，TCP/IP網(wǎng)絡(luò)有點不足，那就是基本都是手動配置的，工作量很大，其中包括IP地址、子網(wǎng)掩碼、網(wǎng)關(guān)地址、DNS地址等網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的配置。還有就是筆記本電腦的使用越來越廣，需要配置大量的移動用戶入網(wǎng)時的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)；由于企業(yè)內(nèi)部用戶時常在工程、項目中進行調(diào)整，從而導致用戶計算機所在的網(wǎng)絡(luò)發(fā)生變動。這些因素導致網(wǎng)絡(luò)發(fā)生很大的動態(tài)，使的網(wǎng)絡(luò)設(shè)置更不易進行操作。能完成這些系統(tǒng)的設(shè)置，正確掌握到TCP/IP網(wǎng)絡(luò)的控制權(quán)。就能使差異很大的網(wǎng)絡(luò)用戶成功的聯(lián)網(wǎng)，并可享受到由軟件、硬件提供的有可靠性的多種網(wǎng)絡(luò)信息資源，以及如何讓這些系統(tǒng)得到成功的配置和對TCP/IP網(wǎng)絡(luò)控制權(quán)的把握，同時，既能保證建立在網(wǎng)絡(luò)上的企業(yè)重要信息的順暢收發(fā)，又能方便網(wǎng)絡(luò)管理者對網(wǎng)絡(luò)資源的靈活運用、智能管理，關(guān)于有著城域網(wǎng)、廣域網(wǎng)、城區(qū)網(wǎng)和校園網(wǎng)等的院校、網(wǎng)絡(luò)接入的提供商（ISP）以及大型企業(yè)對以上的問題都務(wù)必持有嚴肅以及認真看待的態(tài)度。DHCP技術(shù)對于綜上所提到的問題都可以逐個進行解決。所以采用DHCP服務(wù)器來配置網(wǎng)絡(luò)漸漸成為了主流趨勢。

一、概述

Dynamic Host Configuration Protocol（動態(tài)主機分配協(xié)議）是對DHCP的全稱。DHCP是BOOTP協(xié)議的一個擴展，它主要實現(xiàn)允許無盤工作站連接到網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)并且自動獲取一個IP地址。DHCP由兩個基本部分組成：分別是把配置的專用信息傳達給網(wǎng)絡(luò)主機和把IP地址配給主機，從而向網(wǎng)絡(luò)主機提供配置參數(shù)。將缺省網(wǎng)關(guān)，IP地址一個，DNS服務(wù)器IP地址一個，子網(wǎng)掩碼以及WINS服務(wù)器IP地址一個等提供給每一位網(wǎng)絡(luò)客戶是DHCP的主要工作。DHCP是在對客戶/服務(wù)器的模式上而存在的，這種模式是將網(wǎng)絡(luò)地址分配給專門特別指出的主機，再把網(wǎng)絡(luò)配置的參數(shù)給有此需求的網(wǎng)絡(luò)主機給傳送過去。將被特指的主機稱作成服務(wù)器是因為易于被理解，也就是能夠給主機進行DHCP服務(wù)的提供者。對信息進行接收的主機被稱作客戶。我們科將DHCP的IP地址的分配方式大致的分為三種：自動分配、動態(tài)分配、手工分配。它們之間的區(qū)別在于自動分配給用戶機分配的IP地址是永久性的；動態(tài)分配獲取的IP地址使用時間受限制；手工分配的意思就是由管理員手工指定一個IP地址給用戶，而IP地址的傳送是由DHCP服務(wù)器來實現(xiàn)的。不同的網(wǎng)絡(luò)配置也不相同，因此要根據(jù)實際情況來選擇采用什么樣的方法來進行分配。關(guān)于準許自動重用地址方法只有一種那就是動態(tài)分配。所以，此種方法對于需要進行臨時上網(wǎng)而且IP地址的資源也較缺乏者最合適用。手工指定方法也有一大優(yōu)點，那就是十分方便管理不希望使用動態(tài)IP地址的用戶?？傊瓺HCP是一種相對集中式的管理方式。

二、DHCP的工作原理和過程

DHCP服務(wù)器和客戶間交互的消息種類有8種，在客戶對DHCP服務(wù)器使用來對其IP地址進行獲取的時候，它會在6種狀態(tài)中其中之一，它會在客戶機進行啟動第一次的時候進入INITIALIZE（初始化）的狀態(tài)。往往客戶選擇跟本地網(wǎng)絡(luò)上全部的DHCP服務(wù)器首先進行聯(lián)系，是為了在開始的時候能夠得到一個IP地址，所以，客戶機會廣播出一個DHCPD工SCOVER的報文，而且還會轉(zhuǎn)入到SELECT（選擇）的狀態(tài)上。因為協(xié)議是對BOOTP的擴大補充，客戶機會將BOOTP端口（即端口67）設(shè)成UDP數(shù)據(jù)報里目的端口并且將其傳送到DHCPDISCOVER報文。本地網(wǎng)上全部的DHCP服務(wù)器都會收到報文，關(guān)于那些設(shè)計對特定客戶機能夠產(chǎn)生響應(yīng)的服務(wù)器會將一個DHCPOFFER報文進行發(fā)送。所以，客戶機或許會接收到零個響應(yīng)或者是多個響應(yīng)。

當客戶機是在SELECT狀態(tài)之時，客戶機會從DHCP服務(wù)器對DHCPOFFER響應(yīng)進行收集。每一個響應(yīng)會將用在客戶機中的配置信息與關(guān)于服務(wù)器給客戶機所提供租用的那個IP地址都會提供出來。對于響應(yīng)（例如第一個收到的響應(yīng)）客戶機一定要對其中的一個進行選擇，和服務(wù)器進行協(xié)商并且租用。因此，客戶機會給服務(wù)器進行一個DHCPREQUEST報文的發(fā)送，并且轉(zhuǎn)入到REQUEST的狀態(tài)中。服務(wù)器如果對請求已接受并且進行租用確認好的話，服務(wù)器就會發(fā)送出一個DHCPACK報文進行響應(yīng)。在客戶機接收到確認信息之后會轉(zhuǎn)入到BOUND（己綁定）狀態(tài)。當客戶機對IP地址沒有需用的時候?qū)ψ庥眠M行及時終止，服務(wù)器會將此IP地址給別的客戶機進行分配?？蛻魴C會給服務(wù)器進行一個DHCPRELEASE報文的發(fā)送動作，是為了達到提前租用進行終止的目的，釋放地址指的是讓客戶機不能再進行使用地址，因此，在釋放報文發(fā)送出去后，客戶機發(fā)送別的數(shù)據(jù)報時對此地址將不會再用。在一個DHCP客戶機得到地址的時候，它就會轉(zhuǎn)變會處于綁定的狀態(tài)。在轉(zhuǎn)入綁定的狀態(tài)之后，客戶機會設(shè)置重新綁定、控制租用更新與到期這三個定時器。給定時器特指給確定的數(shù)值，可以在DHCP服務(wù)器為客戶機分配地址之時進行；假如服務(wù)器沒有給定時器進行指定確定值，客戶機便會使用其默認值。總租用期一半往往都被用來當作第一個定時器所用的默認值。在第一個定時器到期之時，客戶機務(wù)必要對租用期進行嘗試更新。在請求做更新的時候，客戶機會對進行租用地方的服務(wù)器發(fā)送出一份DHCPREQUEST報文，將狀態(tài)轉(zhuǎn)移到更新等待其作出響應(yīng)。一個客戶機現(xiàn)下所用的IP地址會包含在DHCPREQUEST報文之中，并且對服務(wù)器延長租用此地址發(fā)出請求。發(fā)送DHCPACK就表示服務(wù)器對客戶機對此地址進行繼續(xù)使用表示同意，而關(guān)于客戶機定時器新的數(shù)值也可以包含在DHCPACK里面。

如果服務(wù)器對于客戶機對其進行繼續(xù)使用不同意，那么就發(fā)送一個使客戶機立即停止使用地址的DHCPNAK。對客戶機來說收到DHCPACK報文則繼續(xù)使用IP地址，收到DHCPNAKZE則立即返回初始化狀態(tài)停止使用地址。客戶機進入綁定狀態(tài)后開始設(shè)置第二個定時器，假如第二個定時器到期之前還沒有收到服務(wù)器的響應(yīng)，那么客戶機會從更新狀態(tài)轉(zhuǎn)移到重新綁定狀態(tài)（第二個定時器結(jié)束時），在轉(zhuǎn)移時，假如原來的服務(wù)器不可用，客戶機將給本地網(wǎng)里面任何一臺服務(wù)器進行DHCPREQUEST報文的廣播。任何一臺給客戶機服務(wù)的服務(wù)器或許響應(yīng)肯定（即租用延長），或者否定（即對地址繼續(xù)使用拒絕）。當客戶機接收到的是一個關(guān)于肯定的響應(yīng)之時，客戶機便會退回到綁定的狀態(tài)并且對兩個定時器進行重置。當客戶機接收到的是一個關(guān)于否定的響應(yīng)，客戶機便會轉(zhuǎn)移到初始化的狀態(tài)，并且對IP地址的使用進行停止，如果想要對該IP地址進行繼續(xù)使用就必須再重新獲得一個新的地址。當客戶機處于重新的綁定狀態(tài)下進行請求報文的廣播之后，第三個定時器沒有超時以前并沒有收到關(guān)于任意服務(wù)器的響應(yīng)，客戶機就需要對IP地址的使用必須停止，退回到初始化的狀態(tài)，并且對新的地址開始進行申請。

三、DHCP數(shù)據(jù)庫的內(nèi)容

DHCP管理是一種既包含服務(wù)器端，又包含客戶端的集中式管理。也就是說關(guān)于全部的IP網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的設(shè)定包括了對客戶端提出的DHCP處理要求這些全部是由DHCP對其進行集中的管理，所以客戶端對服務(wù)器所分配下來關(guān)于IP環(huán)境的數(shù)據(jù)可以對其進行直接的使用。DHCP服務(wù)器與客戶機可以存在于相同的子網(wǎng)里面的不同網(wǎng)段中。不同子網(wǎng)段間的DHCP消息傳遞由中繼代理。以下簡述如何在LINUX下DHCP數(shù)據(jù)庫中保存的配置文件和租約文件。由文本文件構(gòu)成放的配置文件，囊括了參數(shù)和聲明兩大類語句，是遞歸下降格式的，其中參數(shù)類語句主要是用于對配置文件中例如DNS、租約時間和網(wǎng)關(guān)等的網(wǎng)張參數(shù)進行描述，對于聲明語句則是主要針對網(wǎng)絡(luò)中的拓撲結(jié)構(gòu)進行說明，用來標明在網(wǎng)絡(luò)上是哪些客戶、以及相應(yīng)的IP地址等。需要特別聲明的是即使沒有IP地址要動態(tài)分配的子網(wǎng)，每一個需要給予服務(wù)的和連接著DHCP服務(wù)器的子網(wǎng)也要有一個關(guān)于subnet的聲明。DHCP服務(wù)器數(shù)據(jù)庫是一個動態(tài)數(shù)據(jù)庫原因是租約文件的存在導致的，所以在對客戶機進行租約提供或是對客戶機進行租約釋放的時候數(shù)據(jù)庫都會對其進行自動更新。租約文件里面所包括的租約的聲明所指的是每一次對租約進行更新、釋放或者被獲取。租約記錄里不僅包括了給客戶提供的一個IP地址而且還包括其中的關(guān)于租約的一些信息。在租約有新的信息的時候，DHCP服務(wù)器便會增加一條新的租約記錄在租約的數(shù)據(jù)庫里面。

四、DHCP技術(shù)應(yīng)用的優(yōu)化

服務(wù)質(zhì)量（QOS）在整個網(wǎng)絡(luò)操作范圍內(nèi)對相應(yīng)的程序起到一個分配的作用，通過將資源分配給應(yīng)用的程序，然后對有有目標有設(shè)定的一些程序進行升級，這樣就把程序之間進行區(qū)分，程序類型的高低也有比較，從而達到了分配的目的。

而管理員通過質(zhì)量也會相應(yīng)的發(fā)揮自身的作用，一方面可以通過服務(wù)質(zhì)量控制整個網(wǎng)絡(luò)，而另外一方面也能為用戶提供更好的服務(wù)。

在使用DHCP服務(wù)器對客戶端分配IP地址時，可以依據(jù)以下幾點步驟：

（一）將不同類型等級的IP地址相應(yīng)的分配給不同需求的用戶。

（二）在對IP地址進行分配的時候，注入一些相對較詳細、細致的功能模塊。

客戶完成這類過程向DHCP服務(wù)器發(fā)出DHCPDISCOVER報文時，DHCP會相應(yīng)的收到一些基本信息。主要代碼如下：

IP：ID=0x0；Proto=UDP；Len=328

IP： Version = 4 （0x4）

IP：Header Length=20 （0x14）

IP：Service Type=0 （0x0）

IP：Precedence=Routine

IP：Protocol=UDP一User Datagram

IP：Checksum=Ox39A6

IP：Source Address二0.0.0.0

IP： Destination Address二255. 255. 255. 255

IP：Data：Numberof data bytes remaining二308 （0x0134）

DHCP：Transaction ID （xid）=556223005 （0X21274AID）

DHCP：Seconds （secs）=0 （0x0）

DHCP：Flags （flags）=0 （0x0）

DHCP：Client Ethernet Address （chaddr） = 08002B2ED85E

DHCP：Server Host Name （sname）=空

DHCP：Boot File Name （file）=空

DHCP：Magic Cookie = [OKI

DHCP：Option Field （options）

DHCP：DHCP Message Type=DHCP Discover

DHCP：Client一identifier=（Type：1） 08 00 2b 2e d8 5e

DHCP：Host Name=LLM

DHCP：Parameter Request List=（Length：7） 0l 0f 03 2c 2e 2f 06

DHCP：End of this option field

從而，得到客戶機的MAC地址：08-00-2B-2E-D8-5E?？蛻魴C的MAC地址具有唯一性，所以客戶標識也具有了針對性，由08-00-2B-2E-D8-5E標識。所有的網(wǎng)絡(luò)主機MAC的地址都是通過數(shù)據(jù)庫得以保存，將主機的MAC指定在一定的MAC地址池中，使其與IP地址段/地址池相對應(yīng)。通過一個表來完成它們之間的映射。

MAC地址被提前數(shù)日數(shù)據(jù)庫中，通過DHCP服務(wù)器的配置文件中定義它們。配置文件的不同使它們的對應(yīng)也各不相同，這樣就能夠?qū)崿F(xiàn)分類的服務(wù)。

五、結(jié)論

本文首先介紹了什么是DHCP， DHCP工作的原理與DHCP服務(wù)器兩者普通交互過程：再以DHCP數(shù)據(jù)庫的立場對DHCP配置的文件以及租約文件進行了介紹；末尾針對關(guān)于擴展DHCP的技術(shù)應(yīng)用以及優(yōu)化DHCP的技術(shù)應(yīng)用——分類服務(wù)進行論述。隨著IPV6協(xié)議和物聯(lián)網(wǎng)的推廣研究DHCP服務(wù)器在嵌入式操作系統(tǒng)中的應(yīng)用。

參考文獻：

[1]陳黎.DHCP原理與配置[J].電子工程師，1999年第5期，35-38

[2]王精明，趙曉峰.淺析DHCP[J].天中學刊，2003年10月，第18卷5期，

[3]李方敏，盧錫成，汪鐘明.主機動態(tài)配置協(xié)議（DHCP） [J].湘潭礦業(yè)學院學報，1997年9月，第12卷3期。