簡單的 IP 地址配置原來也有這么多門道

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簡單的 IP 地址配置原來也有這么多門道

一、從一個錯誤配置的例子入手

我們平時給計算機A配置IP時，如果附近的20臺計算機IP是192.168.0.20-192.168.0.40。如果你給計算機A的IP設(shè)置為18.188.8.88，然后你再去測試計算機A與附近其他計算機的連通性，ping它們，你可能會發(fā)現(xiàn)，都ping不通啊。

「為什么呢？」

源IP地址和目的IP地址不是都明確了嗎？源IP地址是18.188.8.88，目的IP地址是192.168.0.20-192.168.0.40中的一個。

因為之前我們說過：

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「要始終牢記一個原則：計算機網(wǎng)絡(luò)中的任何一個數(shù)據(jù)包，像房子一樣，必須打牢地基，一層一層建上去，不可能有高層沒有低層。」

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網(wǎng)絡(luò)層的下面還有數(shù)據(jù)鏈路層，需要知道計算機A的MAC地址以及目的主機的MAC地址。如果計算機A與附件這些計算機是同一個網(wǎng)段，那好辦，不是有「地址解析協(xié)議」（ARP）嗎？將包含目標IP地址的ARP請求廣播到局域網(wǎng)絡(luò)上的所有主機，就能獲得目標IP地址對應(yīng)主機的MAC地址。但是它們不是一個網(wǎng)段的，這種情況下，如果操作系統(tǒng)配置了網(wǎng)關(guān)地址，那么操作系統(tǒng)就會將數(shù)據(jù)包傳給網(wǎng)關(guān)，否則，數(shù)據(jù)包就根本發(fā)不出去...

二、DHCP 動態(tài)主機配置協(xié)議

配置IP這么多道理，那么不會配置的計算機小白是不是就上不了網(wǎng)了啊？

其實，有一種自動配置IP地址的協(xié)議，叫做「動態(tài)主機配置協(xié)議（Dynamic Host Configuration Protocol）」 ，也就是我們熟知的DHCP。

除了IP地址，DHCP還可自動配置IP地址的子網(wǎng)掩碼、該網(wǎng)絡(luò)中可使用的DNS服務(wù)器的P地址、作為與外部網(wǎng)絡(luò)的出入口的默認網(wǎng)關(guān)IP地址、 地址的租約期限（到期日期）等。還可配置如時間同步服務(wù)器 （NTP 服務(wù)器） 的地址。

如上圖，當一臺計算機連接到網(wǎng)絡(luò)時，它會向同一網(wǎng)絡(luò)上的所有設(shè)備發(fā)送數(shù)據(jù)包，這稱之為「DHCP發(fā)現(xiàn)」。如果存在DHCP服務(wù)器，DHCP 服務(wù)器使用單播來發(fā)送自己的回應(yīng)報文，并為其分配IP地址等之前提到的信息。至于為什么申請IP地址的計算機還沒有完成IP地址的配置，卻能夠接受單播報文，這給回答解說得比較好:《DHCP offer 報文到底是單播還是廣播》https://www.zhihu.com/question/280872108/answer/438845996

但是，如果網(wǎng)絡(luò)中存在多個DHCP服務(wù)器，那么計算機一般會選擇最先到達的那個單播報文。

計算機確定好要選擇的DHCP Offer單播報文之后，會告訴所有DHCP服務(wù)器你選擇哪一臺DHCP服務(wù)器分配的地址，讓你沒有選擇的DHCP服務(wù)器收回分配給你的地址。

當DHCP服務(wù)器收到計算機的DHCP request 之后，會單播一個DHCP ACK 消息包。至此，IP地址分配完成。

《DHCP消息格式 - NE40E V800R010C10SPC500 特性描述》https://support.huawei.com/enterprise/zh/doc/EDOC1100055151/25cd2dfc

上圖是DHCP報文的格式，筆者在此不詳細說明了，上面華為的中文文檔介紹得很詳細。

至于IP地址到達租約期限或者你不用了，DHCP就會將IP地址收回并放入可分配的IP地址池子。

續(xù)租很簡單，租期達到50%的時候，計算機以單播的方式往DHCP 服務(wù)器發(fā)送一個DHCP Request，告訴它，我地址快要到期了，需要續(xù)租。DHCP服務(wù)器會發(fā)送一個DHCP ACK告訴你續(xù)租成功。如果收到的是DHCP NAK報文，那么就得重新申請了新的IP地址了。如果租期達到87.5%時，仍未收到DHCP服務(wù)器的應(yīng)答，那么就會廣播DHCP Request。DHCP服務(wù)器會發(fā)送一個DHCP ACK告訴你續(xù)租成功。如果收到的是DHCP NAK報文，那么就得重新申請了新的IP地址了。

如果很不幸，租期時間到了，還是沒有收到服務(wù)器的DHCP ACK報文或者DHCP NAK報文，那么客戶端只能停用該IP地址，重新申請。