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19-DHCP操作
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随着网络规模的不断扩大和网络复杂度的提高，经常出现计算机的数量超过可供分配的IP地址的情况。同时随着便携机及无线网络的广泛使用，计算机的位置也经常变化，相应的IP地址也必须经常更新，从而导致网络配置越来越复杂。DHCP（Dynamic Host Configuration Protocol，动态主机配置协议）就是为解决这些问题而发展起来的。
DHCP采用“客户端/服务器”通信模式，由客户端向服务器提出配置申请，服务器返回为客户端分配的IP地址等配置信息，以实现网络资源的动态配置。
在DHCP的典型应用中，一般包含一台DHCP服务器和多台客户端（如PC和便携机），如图1-1所示：
图1-1 DHCP典型应用
针对客户端的不同需求，DHCP提供三种IP地址分配策略：
l 手工分配地址：由管理员为少数特定客户端（如WWW服务器等）静态绑定IP地址。通过DHCP将配置的固定IP地址发给客户端。
l 自动分配地址：DHCP为客户端分配租期为无限长的IP地址。
l 动态分配地址：DHCP为客户端分配具有一定有效期限的IP地址，当使用期限到期后，客户端需要重新申请地址。绝大多数客户端得到的都是这种动态分配的地址。
DHCP客户端从DHCP服务器动态获取IP地址，主要通过四个阶段进行：
(1) 发现阶段，即DHCP客户端寻找DHCP服务器的阶段。客户端以广播方式发送DHCP-DISCOVER报文。
(2) 提供阶段，即DHCP服务器提供IP地址的阶段。DHCP服务器接收到客户端发送的DHCP-DISCOVER报文后，根据IP地址分配的优先次序从地址池中选出一个IP地址，与其他参数一起通过DHCP-OFFER报文发送给客户端（发送方式根据客户端发送的DHCP-DISCOVER报文中的flag字段决定，具体请见1.3 DHCP报文格式的介绍）。
(3) 选择阶段，即DHCP客户端选择IP地址的阶段。如果有多台DHCP服务器向该客户端发来DHCP-OFFER报文，客户端只接受第一个收到的DHCP-OFFER报文，然后以广播方式发送DHCP-REQUEST报文，该报文中包含DHCP服务器在DHCP-OFFER报文中分配的IP地址。
(4) 确认阶段，即DHCP服务器确认IP地址的阶段。DHCP服务器收到DHCP客户端发来的DHCP-REQUEST报文后，只有DHCP客户端选择的服务器会进行如下操作：如果确认地址分配给该客户端，则返回DHCP-ACK报文；否则将返回DHCP-NAK报文，表明地址不能分配给该客户端。
l 客户端收到服务器返回的DHCP-ACK确认报文后，会以广播的方式发送免费ARP报文，探测是否有主机使用服务器分配的IP地址，如果在规定的时间内没有收到回应，客户端才使用此地址。否则，客户端会发送DHCP-DECLINE报文给DHCP服务器，并重新申请IP地址。
l 如果网络中存在多个DHCP服务器，除DHCP客户端选中的服务器外，其它DHCP服务器中本次未分配出的IP地址仍可分配给其他客户端。
如果采用动态地址分配策略，则DHCP服务器分配给客户端的IP地址有一定的租借期限，当租借期满后服务器会收回该IP地址。如果DHCP客户端希望延长使用该地址的期限，需要更新IP地址租约。
在DHCP客户端的IP地址租约期限达到一半时间时，DHCP客户端会向DHCP服务器单播发送DHCP-REQUEST报文，进行IP租约的更新。如果此IP地址有效，则DHCP服务器单播回应DHCP-ACK报文，通知DHCP客户端已经获得新IP租约；如果此IP地址不可以再分配给该客户端，则DHCP服务器回应DHCP-NAK报文，通知DHCP客户端不能获得新的租约。
如果在租约的一半时间进行的续约操作失败，DHCP客户端会在租约期限达到7/8时，再次广播发送DHCP-REQUEST报文进行续约。DHCP服务器的处理同上，不再赘述。
DHCP有8种类型的报文，每种报文的格式相同，只是报文中的某些字段取值不同。DHCP报文格式基于BOOTP的报文格式，具体格式如图1-2所示（括号中的数字表示该字段所占的字节）：
图1-2 DHCP报文格式
各字段的解释如下：
l op：DHCP报文的操作类型，分为请求报文和响应报文，1为请求报文；2为响应报文。
l htype、hlen：DHCP客户端的硬件地址类型及长度。
l hops：DHCP报文经过的DHCP中继的数目。DHCP请求报文每经过一个DHCP中继，该字段就会增加1。
l xid：客户端发起一次请求时选择的随机数，用来标识一次地址请求过程。
l secs：DHCP客户端开始DHCP请求后的时间。
l flags：第一个比特为广播响应标识位，用来标识DHCP服务器响应报文是采用单播还是广播发送，0表示采用单播方式，1表示采用广播方式。其余比特保留不用。
l ciaddr：DHCP客户端的IP地址。
l yiaddr：DHCP服务器分配给客户端的IP地址。
l siaddr：DHCP客户端获取IP地址等信息的服务器IP地址。
l giaddr：DHCP客户端发出请求报文后经过的第一个DHCP中继的IP地址。
l chaddr：DHCP客户端的硬件地址。
l sname：DHCP客户端获取IP地址等信息的服务器名称。
l file：DHCP服务器为DHCP客户端指定的启动配置文件名称及路径信息。
l option：可选变长选项字段，包含报文的类型、有效租期、DNS（Domain Name System，域名系统）服务器的IP地址、WINS服务器的IP地址等配置信息。
与DHCP相关的协议规范有：
l RFC2131：Dynamic Host Configuration Protocol
l RFC2132：DHCP Options and BOOTP Vendor Extensions
l RFC1542：Clarifications and Extensions for the Bootstrap Protocol
l RFC3046：DHCP Relay Agent Information option
出于安全性的考虑，网络管理员可能需要记录用户上网时所用的IP地址，确认用户从DHCP服务器获取的IP地址和用户主机的MAC地址的对应关系。
l 三层交换机可以通过DHCP中继记录用户的IP地址信息。
l 二层交换机可以通过DHCP Snooping功能监听DHCP报文，记录用户的IP地址信息。
DHCP Snooping功能在S2126-EI以太网交换机应用的典型组网如图2-1所示。图中的Switch A为S2126-EI以太网交换机。
S2126-EI以太网交换机的DHCP Snooping功能，仅通过监听DHCP-REQUEST报文来获得用户从DHCP服务器获取的IP地址和用户MAC地址信息。
由于ACL资源有限，S2126-EI交换机不支持DHCP Snooping信任端口功能。但为了防御因私自架设DHCP服务器，而导致的网络混乱；或者攻击者恶意冒充DHCP服务器，为客户端分配IP地址等配置参数等情况，以太网交换机提供了防DHCP服务器仿冒功能。
在开启DHCP Snooping功能的交换机的下游端口（与DHCP客户端直接或间接相连的端口）上配置防DHCP服务器仿冒功能后，交换机会从该端口向外发送DHCP-DISCOVER报文，用于探测连接到该端口的DHCP服务器，如果接收到回应报文（DHCP-OFFER报文），则认为该端口连接了仿冒的DHCP服务器，交换机会根据配置的处理策略进行处理，例如仅发送告警信息，或发送告警信息的同时将相应端口进行管理Down操作。
对端口进行管理Down操作后，该端口处于关闭状态，无法收发报文，但是在display current-configuration时，不会进行显示。如果需要恢复端口的开启状态，请在该端口视图下手工执行undo shutdown命令。
在实际网络环境中，如果有攻击者恶意冒充DHCP服务器，为了防止其通过防火墙对“防DHCP服务器仿冒功能”发送的探测报文进行策略过滤，交换机支持防DHCP服务器仿冒功能发送探测报文的源MAC地址可配置功能。
表2-1 配置DHCP Snooping功能
|
操作 |
命令 |
说明 |
|
进入系统视图 |
system-view |
- |
|
开启交换机DHCP Snooping功能 |
dhcp-snooping |
必选 缺省情况下，交换机的DHCP Snooping功能处于关闭状态 |
在S2126-EI以太网交换机上开启DHCP Snooping功能后，不支持与之连接的客户端使用BOOTP方式动态获取IP地址。
表2-2 配置防DHCP服务器仿冒功能
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操作 |
命令 |
说明 |
|
进入系统视图 |
system-view |
- |
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进入以太网端口视图 |
interface interface-type interface-number |
- |
|
开启防DHCP服务器仿冒功能 |
dhcp-snooping server-guard enable |
必选 缺省情况下，交换机的防DHCP服务器仿冒功能处于关闭状态 |
|
配置防DHCP服务器仿冒功能的处理策略 |
dhcp-snooping server-guard method { trap | shutdown } |
可选 缺省情况下，交换机防DHCP服务器仿冒功能的处理策略为trap |
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退出至系统视图 |
quit |
- |
|
配置防DHCP服务器仿冒功能发送探测报文的源MAC地址 |
dhcp-snooping server-guard source-mac mac-address |
可选 缺省情况下，防DHCP服务器仿冒功能发送探测报文的源MAC地址为交换机的桥MAC地址 |
|
显示DHCP服务器仿冒相关信息 |
display dhcp-snooping server-guard |
可以在任意试图下执行 |
l 防DHCP服务器仿冒功能需要与DHCP Snooping配合使用。即：必须先开启DHCP Snooping功能，防DHCP 服务器仿冒功能才会生效。
l 防DHCP服务器仿冒功能不支持端口聚合。
l 目前，S2126-EI以太网交换机上，配置防DHCP服务器仿冒功能发送探测报文的源MAC地址功能，与VLAN-VPN Tunnel功能不能同时使用。且配置源MAC地址功能后，交换机的IGMP Snooping功能将无法通过PIM报文学习路由器端口，关于路由器端口的相关介绍可参考操作手册“组播协议”部分。
完成上述配置后，在任意视图下执行display命令，可以显示配置DHCP Snooping后的运行情况。通过查看显示信息，用户可以验证配置的效果。
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操作 |
命令 |
说明 |
|
显示通过DHCP Snooping记录的用户IP地址和MAC地址的对应关系 |
display dhcp-snooping [ unit unit-id ] |
display命令可在任意视图下执行 |
|
清除DHCP Snooping表项功能 |
reset dhcp-snooping [ ip-address ] |
在用户视图下执行 |
如图2-2所示，Switch的端口Ethernet1/0/1与DHCP服务器端相连，端口Ethernet1/0/2，Ethernet1/0/3分别与DHCP Client A、DHCP Client B相连。
l 在Switch上开启DHCP Snooping功能。
l 在端口Ethernet1/0/2，Ethernet1/0/3上开启防DHCP服务器仿冒功能。当端口Ethernet1/0/2上发现仿冒DHCP服务器时，发送Trap信息；当端口Ethernet1/0/3上发现仿冒DHCP服务器时，进行管理down操作。
l 为了避免攻击者对探测报文进行策略过滤，配置Switch上防DHCP服务器仿冒功能发送探测报文的源MAC地址为000f-e200-1111（不同于交换机的桥MAC地址）。
图2-2 防DHCP服务器仿冒功能组网示意图
# 开启DHCP Snooping功能。
<Switch> system-view
Enter system view, return to user view with Ctrl+Z.
[Switch] dhcp-snooping
# 配置防DHCP服务器仿冒的报文发送的源MAC地址为000f-e200-1111。
[Switch] dhcp-snooping server-guard source-mac 000f-e200-1111
# 在端口Ethernet1/0/2上使能防DHCP服务器功能。
[Switch] interface ethernet1/0/2
[Switch-Ethernet1/0/2] dhcp-snooping server-guard enable
# 在端口Ethernet1/0/2上配置防DHCP服务器策略为发送Trap。
[Switch-Ethernet1/0/2] dhcp-snooping server-guard method trap
[Switch-Ethernet1/0/2] quit
# 在端口Ethernet1/0/3上使能防DHCP服务器功能。
[Switch] interface ethernet1/0/3
[Switch-Ethernet1/0/3] dhcp-snooping server-guard enable
# 在端口Ethernet1/0/3上配置防DHCP服务器策略为shutdown。
[Switch-Ethernet1/0/3] dhcp-snooping server-guard method shutdown
指定设备的VLAN接口作为DHCP客户端后，可以使用DHCP协议从DHCP服务器动态获得IP地址等参数，方便用户配置，也便于集中管理。
客户端通过DHCP方式动态获取IP地址的过程请参见“1.2.2 IP地址动态获取过程”部分。
S2126-EI以太网交换机自动配置功能是指设备启动时，在主用和备用配置文件不存在时，自动获取并执行配置文件的功能。
自动配置功能简化了网络配置，便于实现对设备的集中管理。目前，企业网面临着这样的问题：设备分布广，维护人员少，网络管理员在每一台设备上进行手工配置的代价巨大。利用自动配置功能，网络管理员只需将配置文件保存在指定的服务器上，设备在空配置启动时可以自动从服务器上获取并执行配置文件，实现自动配置，从而大大降低了网络管理员的工作量。
自动配置功能在设备上不需要进行特殊配置，但若要成功获得配置文件，需在DHCP服务器上配置一些必需的参数，且将相应配置文件存放在TFTP服务器上。由于作为DHCP服务器的设备不同，所需进行的配置也不同，具体介绍请参见相关服务器设备的操作手册。
S2126-EI以太网交换机支持自动配置功能。基本工作过程如下：
(1) 交换机在主用和备用配置文件不存在时，系统会自动在处于up状态的缺省VLAN接口上启动DHCP客户端功能，广播方式发送DHCP请求报文。报文中的Option 55选项指明交换机需要从DHCP服务器获得哪些信息（如配置文件名、TFTP服务器IP地址等信息）。
(2) 交换机从DHCP服务器应答报文中获取自身的IP地址、可用的配置文件名称（Option 67）、存储此配置文件的TFTP服务器的域名（Option 66）或TFTP服务器地址（Option 150）。
(3) 交换机从TFTP服务器上获取配置文件。具体步骤如下：
l 首先交换机会向DNS服务器请求自身IP地址对应的域名，然后以这个域名作为一个配置文件的名称，来向TFTP服务器请求配置文件；
l 如果向DNS服务器请求IP地址对应的域名失败，则交换机会向TFTP服务器请求一个名为“netdesc.cfg”的网络中间文件，解析这个网络中间文件得到设备IP地址对应的主机名，再向TFTP服务器请求此主机名对应的配置文件（例如，主机名为switch1，则此配置文件名为“switch1.cfg”）；
网络中间文件用来保存主机IP地址与主机名称的映射关系。主机IP地址与主机名称的映射关系使用“ ip host hostname ip-address”进行定义：
l 命令关键字“ip”或“host”前建议使用空格分割。
l hostname表示主机名，建议使用以英文字母、数字、“.”或“_”组成的字符串格式。
l 网络中间文件“netdesc.cfg”中，可以分行指定多条“ ip host hostname ip-address”的信息，每条信息以回车结束（最后一条信息后也必须要键入回车，否则最后一行命令将不能被执行）。
l 需要注意的是，映射关系中的一个主机名称可以对应多个不同IP地址，而一个IP地址只能唯一对应一个主机名称。如果配置了一个IP地址对应多个主机名，只有第一条信息生效。
l 如果以上操作都没有获取到交换机需要的配置文件名称，则交换机查看DHCP应答报文中是否有Option67的选项（配置文件名称），有则进行配置，没有则向TFTP服务器请求一个默认的设备配置文件（文件名为“device.cfg”）。
(4) 成功获得配置文件后，执行获取到的配置文件，完成自动配置过程。
如果交换机在通过DHCP服务器获取IP地址，或通过TFTP服务器获取配置文件的过程中，无法及时得到服务器的回复，则会持续发送获取申请。用户可以通过键入回车，终止自动配置功能。
l 用户键入回车，到系统提示自动配置成功终止，由于网络环境的不同，可能需要一定时间（大概需要1～6分钟）。这段时间内系统会锁定命令行，不允许用户输入，以避免回退配置时将用户配置命令错误删除。自动配置功能终止后，系统恢复用户对命令行的配置权限。
l 如果用户键入回车时，设备已经通过自动配置功能获取到配置文件，则配置文件不会被执行。
BOOTP是Bootstrap Protocol（自举协议）的简称。指定设备的接口作为BOOTP客户端后，该接口可以使用BOOTP协议从BOOTP服务器获得IP地址等信息，从而方便用户配置。
使用BOOTP协议，管理员需要在BOOTP服务器上为每个BOOTP客户端配置BOOTP参数文件，该文件包括BOOTP客户端的MAC地址及其对应的IP地址等信息。当BOOTP客户端向BOOTP服务器发起请求时，服务器会查找BOOTP参数文件，并返回相应的配置信息。
BOOTP客户端从BOOTP服务器动态获取IP地址的具体过程如下：
(1) BOOTP客户端以广播方式发送BOOTP请求报文，其中包含了BOOTP客户端的MAC地址；
(2) BOOTP服务器接收到请求报文后，根据报文中的BOOTP客户端MAC地址，从配置文件数据库中查找对应的IP地址等信息，并向客户端返回包含这些信息的BOOTP响应报文；
(3) BOOTP客户端从接收到的响应报文中即可获得IP地址等信息。
由于DHCP服务器可以与BOOTP客户端进行交互，因此用户可以不配置BOOTP服务器，而使用DHCP服务器为BOOTP客户端分配IP地址。
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操作 |
命令 |
说明 |
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进入系统视图 |
system-view |
- |
|
进入VLAN接口视图 |
interface Vlan-interface vlan-id |
- |
|
配置VLAN接口采用DHCP或BOOTP方式获取IP地址 |
ip address { bootp-alloc | dhcp-alloc } |
必选 缺省情况下，VLAN接口无IP地址 |
l 目前S2126-EI以太网交换机作为DHCP客户端，可以持续占用一个IP地址的最长时间为24天。也就是说，即使DHCP服务器端地址池的租约时间长于24天，DHCP客户端也只能获取24天的租期。
l S2126-EI以太网交换机作为DHCP客户端，支持默认路由下发功能，即：作为DHCP客户端的S2126-EI交换机获得DHCP服务器分配的IP地址的同时，会在交换机的路由表中添加一条默认路由表项，其下一跳地址为DHCP服务器上配置的网关地址。具体表项信息可在交换机上通过display ip routing-table命令查看。
S2126-EI以太网交换机为防止恶意用户对未使用SOCKET的攻击，提高交换机的安全性，提供了如下功能：
l 在启动DHCP功能时，才打开DHCP使用的UDP 67和UDP 68端口。
l 在关闭DHCP功能时，同时关闭UDP 67和UDP 68端口。
具体的实现是：
l 执行ip address dhcp-alloc命令启动DHCP客户端功能时，才打开DHCP使用的UDP 68端口。
l 执行undo ip address dhcp-alloc命令关闭DHCP客户端功能时，同时关闭UDP 68端口。
Switch A的端口（属于VLAN1）接入局域网，Vlan-interface1通过DHCP协议从DHCP服务器获取IP地址。
图3-2 DHCP组网图（S2126-EI作为DHCP客户端）
下面只列出作为DHCP客户端的Switch A上的配置。
# 配置Vlan-interface1通过DHCP动态获取地址。
<SwitchA> system-view
[SwitchA] interface Vlan-interface 1
[SwitchA-Vlan-interface1] ip address dhcp-alloc
表3-2 DHCP/BOOTP客户端显示
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操作 |
命令 |
说明 |
|
查看DHCP客户端的相关信息 |
display dhcp client [ verbose ] |
可选 display命令可以在任意视图下执行 |
|
查看BOOTP客户端的相关信息 |
display bootp client [ interface Vlan-interface vlan-id ] |
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