認識動態主機設定協定（DHCP）

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圣袁
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1 認識動態主機設定協定 (Dynamic Host Configuration Protocol, DHCP) 資訊中心副系統分析師陳昱甫 DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol) 伺服器可以用來讓網路中的電腦自動取得 IP 設定架設 DHCP 伺服器可以讓網路中的電腦設定更容易, 您不必再去一台台為每一台電腦設定 IP, 這對於大型網路而言 ( 如校園網路或中大型企業網路 ) 可以大幅減少管理者的負擔一 DHCP 簡介一台電腦要連上網路必須要先設定 IP 子網路遮罩路由 DNS 等一般使用者對這些網路設定並不熟, 如果要使用者自己設定這些項目很麻煩而且, 如果網路上有十幾台, 甚至幾百台電腦, 如果由資訊中心或各單位網管人員分配 IP 設定電腦實在太累人了日後如果有新的電腦加入您的網域, 系統管理者又要一台台去設定網路資料這種無趣又乏味的設定工作對管理者而言實在是浪費時間如果您有使用筆記型電腦, 在沒有 DHCP 的情形下, 在學校要設定一次 IP, 回到家又要再設定一次, 太麻煩了如果有了 DHCP 伺服器, 網路上的電腦只要設定好自動取得 IP, 系統開機後就可以自動取得網路設定管理者不需要告訴使用者該使用什麼 IP, 不必再為一台台電腦設定 IP, 生活從此更美好了有了 DHCP 伺服器之後, 使用筆記型電腦的人只要設定好使用 DHCP, 將電腦插上網路線後就可以自動取得 IP, 而不必再做任何設定在設定 DHCP 伺服器時, 我們會設定要讓使用者自動取得的 IP 位址範圍路由 DNS, 在啟動 DHCP 伺服器之後, 這些資訊就會放到記憶體中等用戶端來問當一台使用 DHCP 自動取得 IP 的電腦連上網路後, 它會以廣播的方式詢問網路上有沒有 DHCP 伺服器, 而 DHCP 伺服器會回應, 並送給用戶端網路設定的資料用戶端收到這些資訊後, 就將它設定為自己的 IP DNS 等如果以 DHCP 的術語來說,DHCP 分配出一個 IP 的情形叫做 DHCP 出租 IP 給用戶端 DHCP 的租約是有期限的, 時間到了之後, 用戶端就必須重新取得一次 IP, 不過用戶端可以要求繼續使用同一個 IP 為了避免有機器一直要求使用同一個 IP, 我們也可以設定同一個 IP 最長的租期是多久

2 除了動態的分配 IP 外,DHCP 也可以同時設定指派固定 IP 每一張網路卡都會有一個固定的網路卡位址 (MAC Physical Address), 例如, 我們可以在 Windows 中使用 ipconfig /all 或是在 Linux 中使用指令 ifconfig 來看到 MAC 的資訊以下列為例 (Windows): C:\> ipconfig /all...( 前面省略 )... Ethernet adapter 區域連線 : Connection-specific DNS Suffix. : Description : Intel(R) 82566DM Gigabit Network Connection Physical Address : 00-1B-FD D Dhcp Enabled : Yes Autoconfiguration Enabled.... : Yes IP Address : Subnet Mask : Default Gateway : DHCP Server : DNS Servers : Lease Obtained : 2011 年 3 月 5 日下午 10:22:37 Lease Expires : 2011 年 3 月 6 日下午 10:22:37 上列粗體部份 00-1B-FD D 就是網路卡位址, 我們可以設定某個網路卡位址一定使用固定 IP, 如此一來, 只要這一台機器使用 DHCP 要求 IP 時,DHCP 伺服器都會給它固定的位址如果您的機器有多張網路卡, 在設定 DHCP 時, 我們可以指定只要接受某個網卡進來的要求 DHCP 伺服器所需要的系統資源很少, 所以通常除了 DHCP 外, 我們還會在同一台機器上架設其它服務例如 :NAT 防火牆網頁伺服器或 DNS 等以一個學校或公司而言,DHCP 是一種內部所使用的伺服器, 它和網路上要使用 DHCP 服務的電腦一定有所連結, 中間不會有防火牆阻擋了 DHCP 的封包二 DHCP 運作方式您必須要知道的是,DHCP 通常是用於區域網路內的一個通訊協定, 它主要藉由用戶端傳送廣播封包給整個物理網段內的所有主機, 若區域網路內有 DHCP 伺服器時, 才會回應用戶端的 IP 參數要求所以,DHCP 伺服器與用戶端是應該要在同一個物理網段內的至於整個 DHCP 封包在伺服器與用戶端的來來回回情況如下圖 :

3 用戶端取得 IP 參數的程序可以簡化如下 : 1. 用戶端 : 利用廣播封包發送搜索 DHCP 伺服器的封包 : 若用戶端網路設定使用 DHCP 協定取得 IP( 在 Windows 內為自動取得 IP ), 則當用戶端開機或者是重新啟動網路卡時, 用戶端主機會發送出搜尋 DHCP 伺服器的 UDP 封包給所有物理網段內的電腦此封包的目標 IP 會是 , 所以一般主機接收到這個封包後會直接予以丟棄, 但若區域網路內有 DHCP 伺服器時, 則會開始進行後續行為 2. 伺服器端 : 提供用戶端網路相關的租約以供選擇 : DHCP 伺服器在接收到這個用戶端的要求後, 會針對這個用戶端的硬體位址 (MAC) 與本身的設定資料來進行下列工作 : 到伺服器的登錄檔中尋找該用戶之前是否曾經用過某個 IP, 若有且該 IP 目前無人使用, 則提供此 IP 給用戶端 ; 若設定檔針對該 MAC 提供額外的固定 IP(Static IP) 時, 則提供該固定 IP 給用戶端 ; 若不符合上述兩個條件, 則隨機取用目前沒有被使用的 IP 參數給用戶端, 並記錄下來總之, 伺服器端會針對用戶端的要求提供一組網路參數租約給用戶端選擇, 由於此時用戶端尚未有 IP, 因此伺服器端回應的封包資訊中, 主要是針對用戶端的 MAC 來給予回應此時伺服器端會保留這個租約然後開始等待用戶端的回應 3. 用戶端 : 決定選擇的 DHCP 伺服器提供的網路參數租約並回報伺服器 : 由於區域網路內可能並非僅有一部 DHCP 伺服器, 但用戶端僅能接受一組網路參數的租

4 約因此用戶端必須要選擇是否要認可該伺服器提供的相關網路參數的租約當決定好使用此伺服器的網路參數租約後, 用戶端便開始使用這組網路參數來設定自己的網路環境此外, 用戶端也會發送一個廣播封包給所有物理網段內的主機, 告知已經接受該伺服器的租約此時若有第二台以上的 DHCP 伺服器, 則這些沒有被接受的伺服器會收回該 IP 租約至於被接受的 DHCP 伺服器會繼續進行底下的動作 4. 伺服器端 : 記錄該次租約行為並回報用戶端已確認的回應封包資訊 : 當伺服器端收到用戶端的確認選擇後, 伺服器會回傳確認的回應封包, 並且告知用戶端這個網路參數租約的期限, 並且開始租約計時! 那麼該次租約何時會到期而被解約? 您可以這樣想 : 用戶端離線 : 不論是關閉網路介面重新開機關機等行為, 皆算是離線狀態, 這個時候 Server 端就會將該 IP 回收, 並放到 Server 自己的備用區中, 等待未來的使用 ; 用戶端租約到期 : 前面提到 DHCP Server 端發放的 IP 有使用的期限, 用戶端使用這個 IP 到達期限規定的時間, 而且沒有重新提出 DHCP 的申請時, 就需要將 IP 繳回去! 這個時候就會造成斷線但用戶也可以再向 DHCP 主機要求再次分配 IP 以上就是 DHCP 這個協定在 Server 端與 Client 端的運作狀態, 由上面這個運作狀態來看, 我們可以曉得, 只要 Server 端設定沒有問題, 加上 Server 與 Client 在硬體連線上面確定是 OK 的, 那麼 Client 就可以直接藉由 Server 來取得上網的網路參數三用戶端 DHCP 設定在此以 Windows 2000/XP 為例, 說明用戶端欲使用 DHCP 的簡易設定方式請以滑鼠右鍵點選桌面上的網路上的芳鄰, 選內容後出現網路連線的畫面後, 點選區域網路後出現下列畫面 :

5 接著請選擇 Internet Protocol (TCP/IP) 後, 點選內容出現下列畫面 :

6 接下來您只要勾選自動取得 IP 位址那個項目, 然後按下確定並離開設定畫面, 如此一來 Windows 就會開始自動取得 IP 的工作了四重點回顧 1. DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol) 可以提供網路參數給用戶端電腦, 使其自動設定網路的功能 ; 2. 透過 DHCP 的統一管理, 在同一網域當中就比較不容易出現 IP 衝突的情況發生 ; 3. DHCP 可以透過 MAC 的比對來提供 Static IP( 或稱為固定 IP), 否則通常提供用戶端 Dynamic IP( 或稱為動態 IP); 4. DHCP 除了 Static IP 與 Dynamic IP 之外, 還可以提供租約行為之設定 ; 5. 如果只是要單純的 DHCP 服務, 建議可以購買類似 IP 分享器的設備即可提供穩定且低耗電的網路服務

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