DHCP-server分配原则.docx

DHCP几个概念：

DHCP Client：DHCP客户端，通过DHCP协议请求IP地址的客户端。DHCP客户端是接口级的概念，如果一个主机有多个以太接口，则该主机上的每个接口都可以配置成一个DHCP 客户端。交换机上每个Vlan接口也可以配置成一个DHCP客户端。

DHCP Server：DHCP 服务端，负责为DHCP客户端提供IP地址，并且负责管理分配的IP地址。

DHCP Relay：DHCP中继器，DHCP客户端跨网段申请IP地址的时候，实现DHCP报文的转发功能。

DHCP Security：DHCP安全特性，实现合法用户IP地址表的管理功能

DHCP Snooping：DHCP监听，记录通过二层设备申请到IP地址的用户信息

发现阶段：

即DHCP客户端寻找DHCP服务端的过程，对应于客户端发送DHCP Discovery，因为DHCP Server对应于DHCP客户端是未知的，所以DHCP 客户端发出的DHCP Discovery报文是广播包，源地址为0.0.0.0目的地址为255.255.255.255。网络上的所有支持TCP/IP的主机都会收到该DHCP Discovery报文，但是只有DHCP Server会响应该报文。

如果网络中存在多个DHCP Server，则多个DHCP Server均会回复该DHCP Discovery报文。

如果同一个vlan内没有DHCP Server，而该VlanIf配置了DHCP Relay功能，则该Vlanif即为DHCP中继，DHCP中继会将该DHCP报文的源IP地址修改为该Vlanif的IP地址，而目的地址则为DHCP Relay配置的DHCP Server的IP地址。同时修改DHCP报文中，giaddress为VlanIf的IP地址。并以单播将DHCP Discovery发送到DHCP Server端。

DHCP Server 提供阶段：

DHCP Server提供阶段，即为DHCP Server响应DHCP Discovery所发的DHCP Offer阶段

DHCP Server收到DHCP Discovery报文后，解析该报文请求IP地址所属的Subnet。并从dhcpd.conf文件中与之匹配的subnet中取出一个可用的IP地址(从可用地址段选择一个IP地址后，首先发送ICMP报文来ping该IP地址，如果收到该IP地址的ICMP报文，则抛弃该IP地址，重新选择IP地址继续进行ICMP报文测试，直到找到一个网络中没有人使用的IP地址，用以达到防治动态分配的IP地址与网络中其他设备IP地址冲突，这个IP地址冲突检测机制，可配置)，设置在DHCP Discovery报文中yiaddress字段中，表示为该客户端分配的IP地址，并且为该Lease设置该Subnet配置的Option，例如默认leases租期，最大租期，router等信息。

DHCP从地址池中选择IP地址，以如下优先级进行选择：

1、当前已经存在的Ip Mac的对应关系

2、Client以前的IP地址

3、读取Discovery报文中的Requested Ip Address Option的值，如果存在并且IP地址可用

4、从配置的Subnet中选择IP地址：

DHCP Server解析DHCP Discovery请求的IP所属的Subnet，首先看该DHCP Discovery报文中giaddress是否有DHCP Relay，如果有，则从giaddress所述的subnet中可用IP地址段中获取，并分配IP。如果giaddress没有IP地址，则从该DHCP Server绑定的接口的IP地址所属的网段分配IP地址。

DHCP Client 选择阶段：

DHCP Client收到若干个DHCP Server响应的DHCP Offer报文后，选择其中一个DHCP Server作为目标DHCP Server。选择策略通常为选择第一个响应的DHCP Offer报文所属的DHCP Server。

然后以广播方式回答一个DHCP Request报文，该报文中包含向目标DHCP请求的IP地址等信息。之所以是以广播方式发出的，是为了通知其他DHCP Server自己将选择该DHCP Server所提供的IP地址。

DHCP Server确认阶段：

当DHCP Server收到DHCP Client发送的DHCP Request后，确认要为该DHCP Client提供的IP地址后，便想该DHCP Client响应一个包含该IP地址以及其他Option的报文，来告诉DHCP Client可以使用该IP地址了。然后DHCP Client即可以将该IP地址与网卡绑定。另外其他DHCP Server都将收回自己之前为DHCP Client提供的IP地址。

DHCP Client重新登录网络：

当DHCP Client重新登录后，发送一个以包含之前DHCP Server分配的IP地址信息的DHCP Request报文，当DHCP Server收到该请求后，会尝试让DHCP客户端继续使用该IP地址。并回答一个ACK报文。

但是如果该IP地址无法再次分配给该DHCP Client后，DHCP回复一个NAK报文，当DHCP Client收到该NAK报文后，会重新发送DHCP Discovery报文来重新获取IP地址。

DHCP Client更新租约：

DHCP获取到的IP地址都有一个租约，租约过期后，DHCP Server将回收该IP地址，所以如果DHCP Client如果想继续使用该IP地址，则必须更新器租约。更新的方式就是，当当前租约期限过了一半后，DHCP Client都会发送DHCP Renew报文来续约租期。

一、DHCP Server的地址分配与释放遵循着四个原则。通过这几个原则，对于分析DHCP Server地址分配问题大有裨益。如下：
1、对于动态分配地址的情况，当一个MAC地址获取到DHCP Server分配的地址时，此分配的IP地址就会放到ip-in-use的表项中，默认情况下1天时间内，若此MAC下线或者没有及时续约，则此地址在MAC下线后就被放入过期池中，成为过期表项。当此MAC再次上线申请时，若expired表中还有此MAC的记录，就会将这个地址再分给这个MAC；
2、 对于一个新上线申请的MAC，设备会检查是地址池中是否还有可分配的地址，若有，则将IP地址最小的地址分配给此MAC，若没有则将过期池中的过期地址释放给此MAC，原则是将过期地址时间最长的那个地址分给此MAC；
3、对于一个新上线申请的MAC，若地址池中ip-in-used、expired、conflict、forbidden的总数已经达到DHCP Server的最大规格时，会将过期池中的过期地址释放给此MAC；
4、在地址池中仍有地址可分的情况下，过期池里的过期地址永远不会老化，只有一种情况会老化即在当过期地址达到最大规格的4/5时，这时才会将过期池中时间最长的地址释放，即过期池中的过期表项数量不会超过最大规格的4/5。
二、在交换机上使用“display dhcp server free-ip”命令显示为空的说明：
该命令只显示从未被分配过的ip地址，如果ip地址被分配过给pc并且由于pc超期没有续约，那么该IP是不会被放回到free-ip地址池中的，它将被作为expired的ip地址被重新分配。
------------------------------------------------------------------------------------------三、交换机记录DHCP Server分配IP地址冲突的情况如下：
情况1，server每次分配IP地址都会发送一个ICMP报文，去探测网络中有没有PC使用这个IP地址，如果有，就记录一个冲突。
情况2，有时候，server的ICMP没有人应答，比如server和client不再同一个网络中。此时PC刚拿到这个IP地址，还会发送一个ARP去查看本网络内有没有人使用这个IP地址，如果有，就给server发送一个decline报文报文，server也将这个地址记录成冲突地址。
需要说明的是，软件内部有一个计时器，只有该计时器超时才会将曾经冲突的地址继续分配给客户端，该计时器无法手工定义或修改。除非使用reset dhcp server conflict命令手工清除记录才可以将这些曾经冲突的地址继续分配下去

DHCP有三种机制分配IP地址：

1) 自动分配方式（Automatic Allocation），DHCP服务器为主机指定一个永久性的IP地址，一旦DHCP客户端第一次成功从DHCP服务器端租用到IP地址后，就可以永久性的使用该地址。

2) 动态分配方式（Dynamic Allocation），DHCP服务器给主机指定一个具有时间限制的IP地址，时间到期或主机明确表示放弃该地址时，该地址可以被其他主机使用。

3) 手工分配方式（Manual Allocation），客户端的IP地址是由网络管理员指定的，DHCP服务器只是将指定的IP地址告诉客户端主机。

三种地址分配方式中，只有动态分配可以重复使用客户端不再需要的地址。

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对于DHCP故障,相处理DHCP故障的技巧和步骤。

第一：检查物理连接是否畅通。

在客户端与服务器连接的网卡上配置IP地址，确保该IP地址与服务器端接口GigabitEthernet1/0/0的IP地址在同一网段。从客户端ping GigabitEthernet1/0/0接口的IP地址，如果可以ping通，则说明连接畅通，那么物理线路故障便可被排除。也可以在服务器端打开DHCP的调试开关，查看是否可以收到客户端的DHCPDISCOVER报文。

第二：DHCP服务器的配置是否正确。

1.执行命令dhcp enable。

2.执行命令display dhcp server tree all，查看全局地址池是否存在，且地址池中的IP地址与接口GigabitEthernet1/0/0的IP地址是否在同一个网段中。如果不存在，执行命令dhcp server ip-pool pool-name和命令network ip-address [ mask { mask 　 mask-length } ]创建地址池和配置地址池中可动态分配的IP地址范围。如果地址池存在，但地址池中的IP地址与接口GigabitEthernet1/0/0的IP地址不在同一个网段，则修改地址池中的IP地址或修改接口GigabitEthernet1/0/0的IP地址，使二者在一个网段中。

3.系统视图下执行命令dhcp select global { all 　 interface interface-type interface-number }或在GigabitEthernet1/0/0接口视图下执行命令dhcp select global，确保GigabitEthernet1/0/0下的客户从全局地址池获取地址。

第三：地址池内是否有可用IP地址、过期IP地址或冲突IP地址。

1.执行命令display dhcp server free-ip，检查全局地址池内是否还有可用IP地址。

2.如果没有可用地址，执行命令display dhcp server expired pool pool-name，查看是否有过期的IP地址。

3.如果不存在过期IP地址，执行命令display dhcp server conflict all，查看是否有冲突的IP地址。如果有的话，查看其探测时间(Discover Time)是否已经超过1小时。NE80E/40E的实现中，如果发现冲突的IP地址，那么在1小时以后我们可以对于此IP地址进行重新分配使用。当存在冲突IP地址时，且探测时间没有超过1小时，则执行命令reset dhcp server conflict all释放冲突IP地址。如果没有冲突IP地址，则地址池中的可用IP地址、过期IP地址和冲突的IP都不存在，就说明地址池中IP地址已经用尽，可以重新创建一个全局地址池，该地址池的Network和前一个地址池的Network重叠，且网段大于前地址池的网段。