第7章引导协议与动态主机配置协议

第7章引导协议与动态主机配置协议辽宁工程技术大学软件学院网络协议Page1第7章引导协议与动态主机配置协议7.1引导协议BOOTP7.2动态主机配置协议DHCP第7章引导协议与动态主机配置协议辽宁工程技术大学软件学院网络协议Page27.1引导协议BOOTP7.1.1BOOTP原理引导协议BOOTP是针对网络上无盘站设计的启动协议，无盘站启动时它需要从本地网获得三种引导信息：（1）自己的IP地址（2）文件服务器的IP地址（3）可运行的初始内存印象（启动映像文件名）第7章引导协议与动态主机配置协议辽宁工程技术大学软件学院网络协议Page31．BOOTP协议工作过程BOOTP基于客户端/服务器模型。客户端请求BOOTP服务器给出自己的引导信息，服务器则返回一个应答。BOOTP基于UDP，服务器使用端口号为67，客户端使用端口号为68。第7章引导协议与动态主机配置协议辽宁工程技术大学软件学院网络协议Page42．BOOTP协议机制（1）使用一个单独的包交换信息（2）客户端广播引导请求（bootrequest）包。服务器广播引导应答（bootreply）包。（3）客户端请求中可以包含指定的响应服务器的名称。（4）客户端请求中还可以包含通用引导文件名，如“Unix”等，服务器发送引导应答时，使用对应引导文件的确切路径名称取代该字段。（5）服务器中必须有一个IP/MAC地址对数据库。（6）某些网络拓扑可能在一个物理网上没有一个可以直接访问的TFTP服务器，则BOOTP允许客户端通过使用相邻的网关从几跳外的服务器上引导。第7章引导协议与动态主机配置协议辽宁工程技术大学软件学院网络协议Page57.1.2BOOTP报文第7章引导协议与动态主机配置协议辽宁工程技术大学软件学院网络协议Page6字段含义操作：占8位，指明报文是请求还是应答。“1”表示请求，“2”表示应答。硬件类型：占8位，指明底层物理网络的类型，“1”表示以太网。物理地址长度：占8位。跳数：占8位，跨路由器使用BOOTP。请求报文被转发一次，跳数加1。为了限制BOOTP服务器的作用范围，请求中的跳数增长到3时会被丢弃。响应过程相反，每经过一个路由器，跳数减1。事务标识符：占32位，用于匹配请求和响应。秒数：占16位，表示客户端自启动后经过的时间。第7章引导协议与动态主机配置协议辽宁工程技术大学软件学院网络协议Page7字段含义BOOTP让客户尽量填写信息，未知的设为0。①客户IP地址：请求报文中由客户端填写的自己的IP地址，若不知，则填写0；②你的IP地址：应答报文中由服务器填写的客户端的IP地址；③服务器IP地址、服务器主机名：若客户知道某个服务器的存在，请求报文中由客户端填写其“服务器IP地址”或“服务器主机名”，则只有匹配的服务器才会响应；若不填写，则所有服务器都可以响应。第7章引导协议与动态主机配置协议辽宁工程技术大学软件学院网络协议Page81．字段含义④路由器IP地址：跨路由器使用BOOTP。每个转发BOOTP请求报文的路由器将自己的地址填入该字段。该过程中，所有转发的路由器必须被设置为“中继代理”。⑤客户硬件地址：请求报文中由客户端填写的自己的MAC地址。⑥引导文件名：客户端在请求报文中可以指定引导文件。第7章引导协议与动态主机配置协议辽宁工程技术大学软件学院网络协议Page9字段含义特定于厂商的区域：占64字节，表示应答报文中的一些可选信息。前4个字节为“magiccookie”（魔块），用于定义其后60字节包含的数据格式。当“magiccookie”取值为99.130.83.99（点分十进制表示法）时，则其后的60个字节为选项，选项由3个字段组成：类型字段（1个字节）、长度（1个字节）和长度值（长度可变）。选项取值见表7-1。第7章引导协议与动态主机配置协议辽宁工程技术大学软件学院网络协议Page10第7章引导协议与动态主机配置协议辽宁工程技术大学软件学院网络协议Page117.2动态主机配置协议7.2.1DHCP基本概念动态主机配置协议（DHCP）是在TCP/IP网络上使客户机动态获得网络配置信息的协议。DHCP在有限的时间（称为租用期）内向主机提供临时的IP地址。DHCP工作模式为客户/服务器模式，提供DHCP服务的主机称为服务器，接收信息的主机称为客户机。第7章引导协议与动态主机配置协议辽宁工程技术大学软件学院网络协议Page12DHCP报文格式第7章引导协议与动态主机配置协议辽宁工程技术大学软件学院网络协议Page13字段说明标志位（“F”位）：用于指明预期的服务器响应方式。客户端在发出请求时，可以将该位设置为1，指定服务器使用广播方式响应。“未用”字段各位设置为0。第7章引导协议与动态主机配置协议辽宁工程技术大学软件学院网络协议Page14字段说明“选项”：长度可变，可以多达312字节。当首字节值（类型）为53时，用于定义在客户和服务之间的交互的报文类型。DHCP报文类型主要有：DHCPDISCOVER报文：值为1DHCPOFFER报文：值为2DHCPREQUEST报文：值为3DHCPDECLINE报文：值为4DHCPACK报文：值为5DHCPNACK报文：值为6DHCPRELEASE报文：值为7第7章引导协议与动态主机配置协议辽宁工程技术大学软件学院网络协议Page15字段说明①DHCPDISCOVER报文（DHCP发现报文）：客户端发送。用于与本地网络上的DHCP服务器联系获取自身的IP地址。②DHCPOFFER报文（DHCP提供报文）：服务器发送。以响应客户端的IP地址请求。③DHCPREQUEST报文（DHCP请求报文）：客户端发送。用于与选定的服务器协商配置信息。④DHCPDECLINE报文（DHCP禁止报文）：客户端发送。通知服务器分配给自己申请的IP地址已经被其他实体占用。第7章引导协议与动态主机配置协议辽宁工程技术大学软件学院网络协议Page16字段说明⑤DHCPACK报文（DHCP确认报文）：服务器发送。用于确认客户端的配置请求信息。⑥DHCPNACK报文（DHCP否认报文）：服务器发送。用于拒绝客户端的配置请求信息。⑦DHCPRELEASE报文（DHCP释放报文）：客户端发送。将已不需要的却仍处于地址租用期内的IP地址归还给服务器。第7章引导协议与动态主机配置协议辽宁工程技术大学软件学院网络协议Page177.2.2DHCP运行方式1．DHCP客户机运行机制DHCP客户机运行过程主要有以下几个阶段：（1）发现阶段（2）提供阶段（3）选择阶段（4）确认阶段（5）重新登录（6）更新IP地址租用期第7章引导协议与动态主机配置协议辽宁工程技术大学软件学院网络协议Page182．DHCP服务器运行机制（1）DHCP服务器收到DHCPDISCOVER报文时，从地址池中分配一个空闲的IP地址，结合客户机请求参数，构造DHCPOFFER响应报文。（2）DHCP服务器收到DHCPREQUEST报文时，根据客户机的硬件地址，查找其地址分配表，若找到，则发出DHCPACK报文；否则发出DHCPNAK报文，DHCP客户机会自动重新开始DHCP过程。（3）DHCP服务器收到DHCPRELEASE报文时，会解除该IP地址与某个DHCP客户机的绑定，等待重新分配。（4）DHCP服务器收到DHCPDECLINE报文时，会禁用报文中客户机IP地址字段的IP地址，不再分配该IP地址（该IP地址已被其他实体占用）。第7章引导协议与动态主机配置协议辽宁工程技术大学软件学院网络协议Page193．DHCP客户端状态转换第7章引导协议与动态主机配置协议辽宁工程技术大学软件学院网络协议Page207.2.3DHCP/BOOTP中继代理DHCP客户机通过网络广播消息获得DHCP服务器的响应后得到IP地址。但广播消息是不能跨越子网的。如果DHCP客户机和服务器在不同的子网内，客户机无法获取DHCP服务。需要使用DHCP中继代理向DHCP服务器申请IP地址。DHCP/BOOTP中继代理是一台因特网主机或路由器，用于在DHCP客户和DHCP服务器之间传送配置信息。第7章引导协议与动态主机配置协议辽宁工程技术大学软件学院网络协议Page21DHCP/BOOTP中继代理示意图第7章引导协议与动态主机配置协议辽宁工程技术大学软件学院网络协议Page22子网1中的客户端C从子网2中的DHCP服务器获得DHCP地址租约过程（1）DHCP客户端C使用UDP端口号67在子网1上用UDP数据报广播DHCP/BOOTP发现报文（DHCPDISCOVER报文）。（2）启用了DHCP/BOOTP中继代理功能的路由器收到该报文后，检测DHCP/BOOTP报文首部中的网关IP地址字段。如果该字段的IP地址0.0.0.0，则代理软件用中继代理或路由器的IP地址替换它，然后将其转发到DHCP服务器所在的子网2中。第7章引导协议与动态主机配置协议辽宁工程技术大学软件学院网络协议Page23子网1中的客户端C从子网2中的DHCP服务器获得DHCP地址租约过程（3）子网2中的DHCP服务器收到此报文后，检测报文中的网关IP地址是否包含在DHCP服务器负责的地址范围内。如果DHCP服务器有多个DHCP地址范围，则请求报文中的网关IP地址用来确定从哪个DHCP地址范围中挑选IP地址并提供给客户。例如，如果网关IP地址字段为10.0.0.2/24，则DHCP服务器会检查其可用的地址范围中是否存在与其相匹配的地址范围，即DHCP服务器检查地址10.0.0.1~10.0.0.254是否属于自己负责的范围，若是（即存在匹配的地址范围），则DHCP服务器从匹配的地址范围内选择可用的IP地址提供给客户使用，否则发回拒绝报文。第7章引导协议与动态主机配置协议辽宁工程技术大学软件学院网络协议Page24子网1中的客户端C从子网2中的DHCP服务器获得DHCP地址租约过程（4）DHCP服务器将它所提供的IP地址租约（DHCPOFFER）直接发送给在网关IP地址字段中标识的中继代理。（5）路由器将地址租约（DHCPOFFER）以广播形式转发给DHCP客户端。因为客户端的IP地址仍旧无人知道，所以它必须在本地子网上以广播形式通知客户端。第7章引导协议与动态主机配置协议辽宁工程技术大学软件学院网络协议Page25本章小结BOOTP报文格式DHCP报文格式DHCP工作原理DHCP运行机制DHCP客户端运行机制DHCP服务器端运行机制DHCP状态转换DHCP/BOOTP中继代理第7章引导协议与动态主机配置协议辽宁工程技术大学软件学院网络协议Page26思考题1．BOOTP客户收到广播应答时，如何判断这个应答是不是发给自己的？2．BOOTP协议和DHCP协议在报文格式上存在哪些主要区别？3．DHCP协议用在什么情况下？4．简述DHCP的工作过程。5．简述DHCP/BOOTP中继代理的工作过程。