DHCP的实现

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2024年3月4日发(作者：)

DHCP的实现

一、 概述

动态主机配置协议（Dynamic Host Configuration Protocol，DHCP）是用于对多个客户计算机集中分配IP地址以及IP地址相关的信息的协议，这样就能将IP地址和TCP/IP的设置统一管理起来，而避免不必要的地址冲突的问题，因此常常用在网络中对众多DOS/Windows计算机的管理方面，节省了网络管理员手工设置和分配地址的麻烦。

除了能够方便管理之外，DHCP还能略微达到节省IP地址的目的。假设网络中有50个计算机，但只有40个 IP地址，但是这50台计算机不会同时启动，IP地址应该满足要求。如果使用静态IP地址的设置方式，还是会遇到分配地址的困难，因为计算机的使用是随机的，无论怎样分配地址都无法避免出现冲突现象，而使用DHCP就能避免这个问题。 DHCP也能用于统一设置其他的一些IP设置，如缺省路由、DNS服务器等等，使用它能减少一个大型网络的管理任务。

DHCP是从原有的BootP协议发展起来的，原来的目的是为无盘工作站分配IP地址的协议，当前更多的用于集中管理IP地址。然而DHCP协议也有其缺点，例如一台DHCP客户计算机没有一个固定的IP地址，而对于提供网络服务的服务器来讲，经常变化的IP地址并不适合。并且当前的DNS协议并不能和DHCP协作，为DHCP客户直接提供主机名解析任务。

二、DHCP的工作原理

1、DHCP的工作过程

DHCP工作时要求客户机和服务器进行交互，由客户机通过广播向服务器发起申请IP地址的请求，然后由服务器分配一个IP地址以及其他的TCP/IP设置信息。整个过程可以分为以下步骤：

IP地址租用申请：DHCP客户机的TCP/IP首次启动时，就要执行DHCP客户程序，以进行TCP/IP 的设置。由于此时客户机的TCP/IP还没有设置完毕，就只能使用广播的方式发送DHCP请求信息包，广播包使用 UDP端口67和68进行发送，广播信息中包括了客户机的网络界面的硬件地址和计算机名字，以提供DHCP服务器进行分配。

IP地址租用提供：当接收到DHCP客户机的广播信息之后，所有的DHCP服务器均为这个客户机分配一个合适的IP地址，将这些IP地址、网络掩码、租用时间等信息，按照DHCP客户提供的硬件地址发送回DHCP客户机。这个过程中对DHCP服务器没有对客户计算机进行限制，因此客户机能收到多个IP地址提供信息。

IP地址租用选择：由于客户机接收到多个服务器发送的多个IP地址提供信息，客户机将选择一个IP地址，拒绝其他提供的IP地址，以便这些地址能分配给其他客户。客户机将向它选择的服务器发送选择租用信息。

IP地址租用确认：服务器将收到客户的选择信息，如果也没有例外发生，将回应一个确认信息，将这个IP地址真正分配给这个客户机。客户机就能使用这个IP地址及相关的TCP/IP数据，来设置自己的TCP/IP堆栈。

更新租用：DHCP中，每个IP地址是有一定租期的，若租期已到，DHCP服务器就能够将这个IP地址重新分配给其他计算机。因此每个客户计算机应该提前不断续租它已经租用的IP地址，服务器将回应客户机的请求并更新该客户机的租期设置。一旦服务器返回不

能续租的信息，那么DHCP客户机只能在租期到达时放弃原有的IP地址，重新申请一个新

IP地址。为了避免发生问题，续租在租期达到50%时就将启动，如果没有成功将不断启动续租请求过程。

释放IP地址租用：客户机可以主动释放自己的IP地址请求，也可以不释放，但也不续租，等待租期过期而释放占用的IP地址资源。

2、DHCP中继

由于DHCP依赖于广播信息，因此一般的情况下，客户机和服务器应该位于同一个网络之内。然而可以设置网络中的路由器为可以转发BootP广播包，使得服务器和客户机可以位于两个不同的网络中。然而配置转发广播信息，不是一个很好的解决办法，更好的办法为使用DHCP中继。DHCP中继既可以是一台计算机，也可以是一台路由器。对我们来说，是用一台路由器来实现DHCP中继。DHCP中继路由器和DHCP客户机位于同一个网络中，来回应客户机的租用请求，然而它不维护DHCP数据和拥有IP地址资源，它只是将请求通过TCP/IP转发给位于另一个网络上的DHCP服务器，进行实际的IP地址分配和确认。

3、DHCP客户代理

如果你想拔号上网，那么将由你连接到的这台路由器为你动态分配一个IP地址。这个动态分配的任务可能不是DHCP的职责，而是PPP本身的责任。它实现的功能是，一旦客户拔号上网，就代理客户向DHCP服务器申请IP地址的请求，然后由服务器分配一个IP地址以及其他的TCP/IP设置信息。最后通过PPP地址协商，使客户机获得动态地址，方便客户上网。当然，这对拔号上网的客户来说是透明的，他无需关心分配得IP地址是由路由器的地址池分配得，或是代理客户向DHCP服务器申请获得的，或是静态地址分配的。

三、 命令

1、命令

1.1、 ip address-pool [dhcp-proxy-client | local]

no ip address-pool

函数原型：int ip_address_pool(void *pio)

参数描述：pio——与显示有关的数据结构

返回值 ： 成功或失败

工作模式：全局配置模式

功能描述：使能地址池机制或dhcp客户代理。

1.2、 ip dhcp-server ip-address

no ip dhcp-server [ip-address]

函数原型：int ip_dhcp_server (void *pio)

参数描述：pio——与显示有关的数据结构

返回值 ： 成功或失败

工作模式： 全局配置模式

功能描述：设置dhcp服务器IP地址。

1.3、peer default ip address {ip-address | dhcp | pool [pool-name]}

no peer default ip address

函数原型：int peer_ip_address(void *pio)

参数描述：pio——与显示有关的数据结构

返回值 ：成功或失败

工作模式：接口配置模式

功能描述：设置对等方的IP地址。此IP地址或来源于静态地址、

或来源于地址池、或来源于DHCP

1.4、ip local pool pool-name low-ip-address high-ip-address

no ip local pool { pool-name}

函数原型：int ip_local_pool(void *pio)

参数描述：pio——与显示有关的数据结构

返回值 ：成功或失败

工作模式：全局配置模式

功能描述：为点对点连接的对等方提供IP地址，而设制本地IP地址池。地址池是为

了拔号上网的客户而设计的，它是在路由器中设置的，在这里，地址池

最大可以写10组，每组的IP地址都是不同的。如需要使用地址池，必须

绑定到需要的异步口中才有效。当客户拔号上网到INTERNET时 ，由路

由器从地址池中分配一个IP地址给客户。客户用这个合法的IP地址

就可以访问INTERNET网络。发布信息，搜索有用的信息。或收发电

子邮件等等。

四、 实现DHCP的命令

1、DHCP中继

在全局配置模式下，用ip dhcp-server 命令配置DHCP服务器的IP地址，便可以实现DHCP中继了。

2、DHCP客户代理

在全局配置模式下，用ip dhcp-server 命令配置DHCP服务器的IP地址；用ip

address-pool 设置为DHCP客户代理方式。如果要DHCP客户代理起作用，必须应用到接口中。在接口配置模式下，用peer default ip address命令使客户代理起作用。详细格式见上面或相关说明资料。

五、 程序设计

整个程序放在work下的dhcp目录中，共有2个C程序，分别为dhcmenu.c,和dhcrelay.c。

命令解析位于dhcmenu.c中，功能的实现位于dhcrelay.c 中。

1、命令解析

在glb_mode.c中增加了DHCP客户代理机制命令的菜单和解析函数ip_address_pool()；增加了设置DHCP服务器IP地址的命令的菜单和解析函数ip_dhcp_server()。在int_mode.c中增加了设置对等方的IP地址的命令的菜单和解析函数peer_ip_address()。主要功能是根据命令设置结构的各成员变量值和全局变量。

2、DHCP中继实现

当接收到DHCP申请包，调用dhcr_relay (PACKET p,unsigned int fport)函数，根据

DHCP服务器IP地址存在否，决定是否转发。如果有DHCP服务器IP地址，则转发到DHCP

服务器；否则抛弃DHCP申请包。或接收DHCP服务器的包，转发到DHCP申请的主机。参数

p为 DHCP包，fport 为目的端口。

3、DHCP客户代理

在PPP进行地址协商时，调用dhcr_proxy(iface)函数。DHCP客户代理启动IP地址租用

申请，再启动状态机，调用tk_yield，最长等待30秒钟，如果在这段时间内，获得IP地

址，则成功，否则失败。失败原因有多种，一是DHCP服务器没有启动。二是网线不通，三

是ETHERNET 0 的IP地址设置不对，四是MAC地址有冲突等等。由于在异步口上绑定的是

PPP协议，而DHCP客户代理位于PPP的LCP之后，PPP的NCP之前，当PPP的LCP协商成

功后，如果有认证（无论是PAP，还是CHAP），先认证，当认证通过后，进行PPP的NCP协

商，主要是IP地址协商。PPP的协商过程是双向的，双方的协商都确认后，才认为是协商

成功。参数iface 为接口的索引号。

六 需要配置的参数

1、DHCP服务器的IP地址

#ip dhcp-server dhcpsvr

2、 异步接口的IP地址

#ip address addr mask

3、 异步接口对等方的DHCP代理

#peer default ip address dhcp

4、 设置DHCP代理

#ip address-pool dhcp

本文标签： IP地址客户服务器客户机设置