车载以太网学习笔记1——车载以太网的DHCP协议

时间:2024-03-25 11:33:59

常见DHCP过程

1、DHCP DISCOVER
当DHCP客户端计算机DHCP DISCOVER广播消息:
2、DHCP OFFER
所有接收到DHCP客户端发送的DHCPDISCOVER广播消息的DHCP服务器会检查自己的配置,如果具有有效的DHCP作用域和富余的IP地址,则DHCP服务器发起DHCPOFFER广播消息来应答发起DHCPDISCOVER广播的DHCP客户端
3、DHCP REQUEST
当DHCP客户端接受DHCP服务器的租约时,它将发起DHCPREQUEST广播消息,告诉所有DHCP服务器自己已经做出选择,接受了某个DHCP服务器的租约。
4、DHCP ACK
提供的租约被接受的DHCP服务器在接收到DHCP客户端发起的DHCPREQUEST广播消息后,会发送DHCPACK广播消息进行最后的确认,在这个消息中同样包含了租约期限及其他TCP/IP选项信息。
5、租约续约
DHCP服务器将IP地址提供给DHCP客户端时,会包含租约的有效期,默认租约期限为8天(691200秒)。除了租约期限外,还具有两个时间值T1和T2,其中T1定义为租约期限的一半,默认情况下是四天(345600秒),而T2定义为租约期限的的7/8,默认情况下为7天(604800秒)。当到达T1定义的时间期限时,DHCP客户端会向提供租约的原始DHCP服务器发起DHCP REQUEST请求对租约进行更新,如果DHCP服务器接受此请求则回复DHCP ACK消息,包含更新后的租约期限;如果DHCP服务器不接受DCHP客户端的租约更新请求(例如此IP已经从作用域中去除),则向DHCP客户端位于回复DHCP NACK消息,此时DHCP客户端立即发起DHCP DISCOVER进程以寻求IP地址。如果DHCP客户端没有从DHCP服务器得到任何回复,则继续使用此IP地址直到到达T2定义的时间限制。此时,DHCP客户端再次向提供租约的原始DHCP服务器发起DHCP REQUEST请求对租约进行更新,如果仍然没有得到DHCP服务器的回复则发起DHCP DISCOVER进程以寻求IP地址。

车载以太网学习笔记1——车载以太网的DHCP协议

车载以太网 DHCP协议

车载以太网学习笔记1——车载以太网的DHCP协议

 

车载以太网学习笔记1——车载以太网的DHCP协议

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车载以太网学习笔记1——车载以太网的DHCP协议

车载以太网学习笔记1——车载以太网的DHCP协议

 

电脑上网的首要步骤,是确定四个参数:

  * 本机的IP地址

  * 子网掩码

  * 网关的IP地址

  * DNS的IP地址

这四个参数缺一不可。

       * 本机的IP地址:192.168.1.100
  * 子网掩码:255.255.255.0
  * 网关的IP地址:192.168.1.1
  * DNS的IP地址:8.8.8.8

如果是人为手动设置,则它们是给定的,计算机每次开机,都会分到同样的IP地址,这种情况被称作"静态IP地址上网"。

但是,这样的设置很专业,普通用户望而生畏,而且如果一台电脑的IP地址保持不变,其他电脑就不能使用这个地址,不够灵活。出于这两个原因,大多数用户使用"动态IP地址上网"。

所谓"动态IP地址",指计算机开机后,会自动分配到一个IP地址,不用人为设定。它使用的协议叫做DHCP协议

这个协议规定,每一个子网络中,有一台计算机负责管理本网络的所有IP地址,它叫做"DHCP服务器"。新的计算机加入网络,必须向"DHCP服务器"发送一个"DHCP请求"数据包,申请IP地址和相关的网络参数。

如果两台计算机在同一个子网络,必须知道对方的MAC地址和IP地址,才能发送数据包。但是,新加入的计算机不知道这两个地址,怎么发送数据包呢?

DHCP协议做了如下规定:

DHCP协议,首先,它是一种应用层协议,建立在UDP协议之上,所以整个数据包是这样的:

车载以太网学习笔记1——车载以太网的DHCP协议

(1)最前面的"以太网标头",设置发出方(本机)的MAC地址和接收方(DHCP服务器)的MAC地址。前者就是本机网卡的MAC地址,后者这时不知道,就填入一个广播地址:FF-FF-FF-FF-FF-FF。

(2)后面的"IP标头",设置发出方的IP地址和接收方的IP地址。这时,对于这两者,本机都不知道。于是,发出方的IP地址就设为0.0.0.0,接收方的IP地址设为255.255.255.255。

(3)最后的"UDP标头",设置发出方的端口和接收方的端口。这一部分是DHCP协议规定好的,发出方是68端口,接收方是67端口。

    这个数据包构造完成后,就可以发出了。以太网是广播发送,同一个子网络的每台计算机都收到了这个包。因为接收方的MAC地址是FF-FF-FF-FF-FF-FF,看不出是发给谁的,所以每台收到这个包的计算机,还必须分析这个包的IP地址,才能确定是不是发给自己的。当看到发出方IP地址是0.0.0.0,接收方是255.255.255.255,于是DHCP服务器知道"这个包是发给我的",而其他计算机就可以丢弃这个包。

     接下来,DHCP服务器读出这个包的数据内容,分配好IP地址,发送回去一个"DHCP响应"数据包。这个响应包的结构也是类似的,以太网标头的MAC地址是双方的网卡地址,IP标头的IP地址是DHCP服务器的IP地址(发出方)和255.255.255.255(接收方),UDP标头的端口是67(发出方)和68(接收方),分配给请求端的IP地址和本网络的具体参数则包含在Data部分。

     新加入的计算机收到这个响应包,于是就知道了自己的IP地址、子网掩码、网关地址、DNS服务器等等参数。