Linux和Windows服務(wù)端DHCP報(bào)文對(duì)比研究

胡玲

摘 要 DHCP（Dynamic Host Configuration Protocol，動(dòng)態(tài)主機(jī)配置協(xié)議）屬于一種常規(guī)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，在配置DHCP服務(wù)中，整個(gè)過(guò)程會(huì)產(chǎn)生4種DHCP報(bào)文，雖然DHCP協(xié)議的工作過(guò)程都是一致的，但在由不同系統(tǒng)所提供的DHCP服務(wù)中，這4種DHCP報(bào)文在服務(wù)端與客戶(hù)端之間的傳輸方式卻不盡相同。本文利用WireShark抓包工具，分別就Linux和Windows系統(tǒng)提供的DHCP服務(wù)所產(chǎn)生的DHCP報(bào)文進(jìn)行了對(duì)比研究，分析了不同報(bào)文傳輸方式的優(yōu)劣，并給出了相應(yīng)的建議。其中Linux系統(tǒng)采用的是版本是RedHat Enterprise Linux 6，Windows系統(tǒng)采用的版本是Windows Server 2008 R2。

【關(guān)鍵詞】DHCP 網(wǎng)絡(luò)環(huán)境 服務(wù)端配置 報(bào)文對(duì)比

DHCP（Dynamic Host Configuration Protocol，動(dòng)態(tài)主機(jī)配置協(xié)議）提供了動(dòng)態(tài)配置IP地址的功能。在DHCP客戶(hù)端首次啟動(dòng)時(shí)，會(huì)自動(dòng)執(zhí)行初始化過(guò)程以便從DHCP服務(wù)端處獲得IP地址。在整個(gè)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生4種DHCP報(bào)文，分別是：“DHCP Discover”、“DHCP Offer”、“DHCP Request”、“DHCP ACK”。在DHCP協(xié)議工作過(guò)程中的不同階段所產(chǎn)生的DHCP報(bào)文，如何才能保證準(zhǔn)確而又高效地送達(dá)服務(wù)端或是客戶(hù)端？采用何種通信方式？下面分別在以Linux系統(tǒng)和Windows系統(tǒng)作為服務(wù)端的實(shí)驗(yàn)環(huán)境中來(lái)進(jìn)行抓包分析。

1 Linux服務(wù)端DHCP報(bào)文抓包分析

1.1 在服務(wù)端配置DHCP服務(wù)

實(shí)驗(yàn)環(huán)境中Linux系統(tǒng)的IP地址為“192.168.150.10”，在系統(tǒng)中安裝了dhcp服務(wù)，并在配置文件“/etc/dhcp/dhcpd.conf”中配置了DHCP作用域，定義作用域的地址池范圍是“192.168.150.101～192.168.150.200”，默認(rèn)網(wǎng)關(guān)“192.168.150.254”，DNS服務(wù)器“8.8.8.8”，默認(rèn)租期86400秒，最長(zhǎng)租期172800秒。

1.2 在客戶(hù)端抓包分析

實(shí)驗(yàn)中，在一臺(tái)Windows客戶(hù)端上安裝并運(yùn)行網(wǎng)絡(luò)分析工具Wireshark來(lái)捕捉網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)，并將IP地址設(shè)置為自動(dòng)獲得。

首先執(zhí)行“ipconfig/release”命令釋放之前的IP地址，然后再執(zhí)行“ipconfig/renew”命令重新申請(qǐng)IP地址，此時(shí)在客戶(hù)端與服務(wù)端之間就開(kāi)始了DHCP協(xié)議的工作過(guò)程。當(dāng)客戶(hù)端成功獲得IP地址之后，在WireShark中可以看到已經(jīng)抓取到的4個(gè)DHCP報(bào)文，如圖1所示。

可以發(fā)現(xiàn)，在4個(gè)DHCP報(bào)文中，“DHCP Discover”和“DHCP Request”采用了廣播方式，“DHCP Offer”和“DHCP ACK”采用了單播方式。

1.2.1 DHCP Discover報(bào)文分析

作為DHCP協(xié)議工作過(guò)程中產(chǎn)生的第一個(gè)報(bào)文，“DHCP Discover”報(bào)文必然要采用廣播的通信方式。查看該報(bào)文的封裝結(jié)構(gòu)，可以看到其在封裝二層數(shù)據(jù)幀時(shí)，源MAC地址為客戶(hù)端地址“00：0c：29：0a：1c：ec”，目的MAC地址則采用了廣播地址“ff：ff：ff：ff：ff：ff”。在封裝三層數(shù)據(jù)包時(shí)，源IP地址是“0.0.0.0”，目的IP地址同樣采用了廣播地址“255.255.255.255”?！癉HCP Discover”報(bào)文封裝結(jié)構(gòu)如圖2所示。

客戶(hù)端通過(guò)“DHCP Discover”報(bào)文向整個(gè)網(wǎng)絡(luò)發(fā)出廣播，以尋找DHCP服務(wù)端。

1.2.2 DHCP Offer報(bào)文分析

從圖1中可看出，“DHCP Offer”報(bào)文采用了單播的通信方式。查看該報(bào)文的封裝結(jié)構(gòu)，在封裝二層數(shù)據(jù)幀時(shí)，源MAC地址為服務(wù)端地址“00：0c：29：98：19：94”，目的MAC地址為客戶(hù)端地址“00：0c：29：0a：1c：ec”，目的MAC地址可從之前的“DHCP Discover”報(bào)文中獲得。在封裝三層數(shù)據(jù)包時(shí)，源IP地址為服務(wù)端地址“192.168.150.10”，目的IP地址為地址池中的第一個(gè)地址“192.168.150.101”。“DHCP Offer”報(bào)文封裝結(jié)構(gòu)如圖3所示。

雖然此時(shí)IP地址“192.168.150.101”尚未分配給客戶(hù)端使用，但Linux服務(wù)端已經(jīng)利用它來(lái)封裝報(bào)文了。由于有目的MAC地址的引導(dǎo)，因而“DHCP Offer”報(bào)文完全可以準(zhǔn)確送達(dá)客戶(hù)端。

1.2.3 DHCP Request報(bào)文分析

“DHCP Request”報(bào)文采用了與“DHCP Discover”報(bào)文相同的封裝結(jié)構(gòu)，目的MAC地址和目的IP地址全部是廣播地址。由于客戶(hù)端可能會(huì)從多個(gè)DHCP服務(wù)端處收到“DHCP Offer”報(bào)文，因而它必須將自己的選擇通告給所有服務(wù)端，所以“DHCP Request”報(bào)文必然也得采用廣播通信方式。

1.2.4 DHCP ACK報(bào)文分析

“DHCP ACK”報(bào)文采用了與“DHCP Offer”報(bào)文相同的封裝結(jié)構(gòu)，報(bào)文采用單播方式，直接在服務(wù)端與客戶(hù)端之間傳送。雖然IP地址仍未正式分配給客戶(hù)端使用，但通過(guò)目的MAC地址同樣可以將報(bào)文準(zhǔn)確送達(dá)客戶(hù)端。

2 Windows系統(tǒng)下DHCP報(bào)文抓包分析

2.1 在服務(wù)端配置DHCP服務(wù)

實(shí)驗(yàn)環(huán)境中Windows服務(wù)端的IP地址為“192.168.150.20”，系統(tǒng)中安裝了“DHCP服務(wù)器”角色，并創(chuàng)建了名為“test”的作用域。

2.2 在客戶(hù)端抓包分析

在Windows客戶(hù)端上仍是先執(zhí)行“ipconfig/release”命令釋放之前的IP地址，然后再執(zhí)行“ipconfig /renew”命令重新申請(qǐng)IP地址，此時(shí)WireShark就會(huì)抓取在Windows服務(wù)端與客戶(hù)端之間所產(chǎn)生的DHCP報(bào)文，如圖4所示?？梢园l(fā)現(xiàn)這4個(gè)報(bào)文全部采用了廣播通信方式。

對(duì)于由客戶(hù)端所產(chǎn)生的“DHCP Discover”和“DHCP Request”報(bào)文，根據(jù)DHCP協(xié)議工作原理，其必然要采用廣播方式。但是這里由Windows服務(wù)端所產(chǎn)生的“DHCP Offer”和“DHCP ACK”報(bào)文也同樣采用了廣播方式，在這兩個(gè)報(bào)文的封裝結(jié)構(gòu)中，目的MAC地址和目的IP地址也都是廣播地址。“DHCP Offer”報(bào)文和“DHCP ACK”報(bào)文封裝結(jié)構(gòu)如圖5所示。

Windows服務(wù)端所采用這種廣播通信方式，會(huì)導(dǎo)致同一廣播域中的所有主機(jī)都將接收到“DHCP Offer”和“DHCP ACK”這兩個(gè)報(bào)文，這些主機(jī)要對(duì)報(bào)文依次解封，一直處理到應(yīng)用層才會(huì)確認(rèn)這些報(bào)文與己無(wú)關(guān)，從而浪費(fèi)主機(jī)資源。因而，Windows服務(wù)端所采用廣播通信方式急需改進(jìn)。

3 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)對(duì)Linux服務(wù)端和Windows服務(wù)端的DHCP報(bào)文抓包對(duì)比分析，很容易可以得出結(jié)論，即Linux服務(wù)端所采用的“DHCP Offer”和“DHCP ACK”報(bào)文單播通信方式，更有利于網(wǎng)絡(luò)性能的整體優(yōu)化。所以微軟公司如果也能將Windows服務(wù)端中的這兩個(gè)報(bào)文也改換成單播通信方式，或許更能提高工作效率。

參考文獻(xiàn)

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[2]曹茸.DHCP網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的構(gòu)建與實(shí)現(xiàn)[J].電子科技，2011，24（7）：106-108.

作者單位

柳州鐵道職業(yè)技術(shù)學(xué)院 廣西壯族自治區(qū)柳州市 545616