网络：DHCP --- IP是怎么来的，又是怎么没的

如何配置IP地址

两个方法：
（1）使用net-tools

sudo ifconfig eth1 10.0.0.1/24
sudo ifconfig enth1 up

（2）使用iproute2：

sudo ip addr 10.0.0.1/24 dev eth1
sudo ip link set up eth1

你可能会问了，自己配置这个自由度太大了吧，我是不是配置什么都可以？如果配置一个和谁都不搭边的地址呢？比如，旁边的机器都是192.168.1.x，我这边配置了16.158.23.6，会出现什么现象？

不会出现任何现象，就是包发不出去而已。

为什么包会发不出去？

举个例子：

• 192.168.1.6就在你这台机器的旁边，甚至是同一个交换机上，而你把机器的地址设为了16.158.23.6。
• 在这台机器上，你企图去ping 192.168.1.6，你觉得只要将包发出去，同一个交互机的另一台机器马上就能收到，对不对？
• 可Linux系统不是这样的，它没有这么智能。即使机器就在旁边，它也必须根据自己的逻辑来处理
• 我们知道，只要是在网络上发的包，都是完整的，可以有下层每上层，绝不可能有上层没有下层
• 所以，这是这里它有了自己的源IP地址16.158.23.6，也有目标IP地址192.168.1.6，但是包却发不出去，这是因为MAC层还没有填
• 自己的MAC地址自己知道，这个容易。但是目标MAC填什么呢？
  • Linux首先会去判断，要去的这个地址和我是一个网段的吗，或者和我的网卡是同一个网段的吗？
  • 只有是一个网段的，它才会发送ARP请求，获取MAC地址。
  • 如果发现不是呢？Linux默认的逻辑是，如果这是一个跨网段的调用，它便不会直接将包发送到网络上，而是企图将包发送到网关
    • 如果你配置了网关的话，Linux会获取网关的MAC地址，然后讲包发出去。对于192.168.1.6这台机器来讲，虽然路过它家门的这个包，目标IP是它，但是MAC地址不是它，所以它的网卡是不会把包收进去的
    • 如果没有配置网关呢？那包压根就发不出去。
    • 如果将网关配置成192.168.1.6呢？不可能，Linux不会让你配置成功的，因为网卡要和当前的网络至少一个网卡是同一个网段的。

所以，当你需要收到那个配置一台机器的网络IP时，一定要好好问问你得网络管理员。如果在机房里面，要去网络管理员那里申请，让他给你分配一段正确的IP地址。

当然，真正配置的时候，一定不是直接用命令配置的，而是放在一个配置文件里面。不同系统的配置文件格式不同，但是无非就是CIDR、子网掩码、广播地址和网关地址

动态主机配置协议（DHCP）

配置了IP之后一般不会变的，配置一个服务端的机器还可以，如果有人临时需要配置怎么办，每次有客户来了都去配置IP地址，可能是忙不过来的。所以，我们需要一个自动配置的协议，也就是动态主机配置协议(Dynamic Host Configuration Protocal)，即DHCP

有了这个协议，网络管理员就轻松多了。它只需要配置一段共享的IP地址，每一台新接入的机器都通过DHCP协议，来这个共享的IP地址里申请，然后自动配置好就可以了。等人走了，或者用完了，还回去，这样其他的机器也能用。

工作流程

• 当一台机器新加入一个网络的时候，只知道自己的MAC地址。这个时候，就需要它吼一句，我来了，有人吗？这个过程叫做DHCP discover。
• 新来的机器使用IP地址0.0.0.0发送了一个广播包，目的IP地址为255.255.255.255。广播包封装在UDP里面，UDP封装在BOOTP里面。其实DHCP是BOOTP的增强版，但是如果你去抓包的话，很可能看到的还是BOOTP协议。
• 在这个广播包里面，新人大声喊：我是新来的(Boot request)，我们的MAC地址是这个，我还没有IP，谁能给我个IP。格式如下：
  

  

• 如果一个网络管理员在网络里面配置了DHCP Server的话，他就相当于这些IP的管理员。它立即就知道了来了一个“新人”。这个时候，我们可以体会MAC地址唯一的重要性了。当一台机器带着自己的MAC地址加入一个网络的时候，MAC是它唯一的身份。如果连这个都重复了，就没办法配置了。
• 只有MAC唯一，IP管理员才能知道这是一个新人，需要租给它一个IP，这个过程我们称之为DHCP Offer。
• 同时，DHCP Server为此客户保留为它提供的IP地址，从而不会为其他DHCP客户分配此IP地址。
• DHCP Offer格式如下，里面有给新人分配的地址
  

  

• DHCP Server仍然使用广播地址作为目的地址，因为，此时请求分配IP的新人还没有自己的IP。DHCP Server回复说，我分配了一个可用的IP给你，你看如何？除此之外，服务器还发送了子网掩码、网关和IP地址租用等信息
• 新来的机器得到回复之后就组到了一个IP地址。如果有多个DHCP Server，这台新机器会收到多个IP地址
• 它会选择其中一个DHCP Offer，一般是最先到达的那个，并且会向网络发送一个DHCP Request广播数据包，包中包含客户端的MAC地址，接受的租约中的IP地址、提供此租约的DHCP服务地址等，并告诉所有DHCP Server它将接受那一台服务器提供的IP地址，告诉其他DHCP服务器，请求撤销它们提供的IP地址，以便提供给下一个IP租用请求者。
• 此时，由于还没有得到DHCP Server的最后确认，客户端仍然使用0.0.0.0为源IP地址，255.255.255.255为目标地址进行广播。在BOOTP里面，接收某个DHCP Server分配的IP

• 当DHCP Server接收到客户机的DHCP request之后，会广播返回给客户机一个DHCP ACK消息包，表明已经接收客户机的选择，并将这一IP地址的合法租用信息和其他的配置信息都放入该广播包，发给客户机，欢迎它加入网络大家庭。

IP地址的收回与续租

既然是租约，那么就由租期。租期到了，管理员就要将IP收回。如果想要续租的话，需要提前一段时间给房东(DHCP)说。

• 客户机会在租期过去50%的时候，直接向为其提供IP地址的DHCP Server发送DHCP request消息包。
• 客户机接收到该服务器回应的DHCP ACK消息把，会根据包中所提供的新的租期以及其他已经更新的TCP/IP参数，更新自己的配置。
• 这样，IP租用更新就完成了

ps：DHCP协议不仅能够自动分配IP地址，还可以自动安装操作系统，这个过程叫做PXE