第7章路由器配置及使用

路由器工作原理¶

路由器分组转发过程中，数据包中包含目的主机网络地址和下一跳路由物理地址（MAC地址），因此MAC地址是动态变化的。

DHCP报文分析¶

DHCP请求IP地址四过程（全程用UDP协议）¶

DHCP (动态主机配置协议)：让设备自动获取IP地址上网的协议。

核心流程：

DHCP:Request, Type:DHCP Discover
DHCP:Reply, Type:DHCP Offer
DHCP:Request, Type:DHCP Request
DHCP:Reply, Type:DHCP ACK

具体步骤：

Discover (发现)
- 谁发出：客户端（你的电脑）
- 发给谁：网络中的所有人（广播）
- 核心内容：发送 DHCPDISCOVER 消息。
- 通俗讲：“我新来的，谁能给我一个IP地址？”
Offer (提供)
- 谁发出：DHCP服务器
- 发给谁：客户端
- 核心内容：回复 DHCPOFFER 消息。
- 通俗讲：“我这有个IP地址，你要不要？这里有可用的IP地址、你可以使用这个地址多长时间（租期）、子网掩码以及默认网关（你连接到互联网的出口）的地址。”
Request (请求)
- 谁发出：客户端
- 发给谁：网络中的所有人（广播）
- 核心内容：发送 DHCPREQUEST 消息。
- 通俗讲：“我决定要用刚刚那台服务器给我的IP了！” (此广播也通知了其他服务器不必再等)
Acknowledge (确认)
- 谁发出：被选中的DHCP服务器
- 发给谁：客户端
- 核心内容：发送最终的 DHCPACK 确认包。
- 通俗讲：“交易完成！这个IP在租期内正式归你了。”

总结：通过这四步“对话”，客户端就成功、自动地获取了上网所需的网络配置。

在DHCP获取IP地址的四次报文交互过程中，请填写下表中空缺的源IP地址和目的IP地址。
* DHCP: Server IP Address = 10.1.1.1。
| 序号 | 源IP地址 | 目的IP地址 | 报文摘要 |
| :-- | :----- | :----- | :------------------------------- |
| 1 | (51) | (52) | DHCP:Request, Type:DHCP discover |
| 2 | (53) | (54) | DHCP:Reply, Type:DHCP offer |
| 3 | (55) | (56) | DHCP:Request, Type:DHCP request |
| 4 | (57) | (58) | DHCP:Reply, Type:DHCP ack |

(51): 0.0.0.0
(52): 255.255.255.255
(53): 10.1.1.1
(54): 255.255.255.255
(55): 0.0.0.0
(56): 255.255.255.255
(57): 10.1.1.1
(58): 255.255.255.255

解析

Discover (发现)
- 源 (51) 0.0.0.0: 客户端没有IP，只能用此地址作为“我是谁”的占位符。
- 目的 (52) 255.255.255.255: 客户端不知道服务器在哪，必须用广播地址向全网喊话。
Offer (提供)
- 源 (53) 10.1.1.1: DHCP服务器用自己的IP地址进行回复。
- 目的 (54) 255.255.255.255: 客户端还没有正式获得IP，服务器的回复也必须是广播，确保客户端能收到。
Request (请求)
- 源 (55) 0.0.0.0: 客户端仍未被授权使用IP，所以源地址依然是 0.0.0.0。
- 目的 (56) 255.255.255.255: 请求依然是广播，为了正式告知被选中的服务器，并通知其他服务器可以收回它们的Offer了。
ACK (确认)
- 源 (57) 10.1.1.1: 服务器用自己的IP地址发送最终确认。
- 目的 (58) 255.255.255.255: 最后的确认包依然是广播，以完成整个IP地址的分配流程。

英文翻译

Client address：客户端地址，就是IP地址
Subnet musk：子网掩码
Gateway address：网关地址 = 默认网关：Default Gateway
Client hardware address：硬件/物理/Mac地址

续约¶

当IP租期过半时，客户端会进行续约，这是一个简化的两步过程：

核心特点：跳过 Discover 和 Offer，直接从 Request 开始。

续约请求 (DHCP Request)
- 方向: 客户端 -> 服务器
- 通信方式: 单播 (Unicast)
  - 源IP地址: 客户端当前的IP地址。
  - 目的IP地址: DHCP服务器的IP地址。
续约确认 (DHCP ACK)
- 方向: 服务器 -> 客户端
- 通信方式: 单播 (Unicast)
  - 源IP地址: DHCP服务器的IP地址。
  - 目的IP地址: 客户端当前的IP地址。

关键点: 在续约过程中，客户端和服务器都已经知道对方的IP地址，因此通信不再使用广播地址 (255.255.255.255) 或初始地址 (0.0.0.0)。

Cient self-assigned address 续约地址（保留地址）

释放已获得的地址租约¶

目的: 当客户端准备正常关机或断开网络时，主动通知服务器它不再需要这个IP地址了，以便服务器可以立即将该地址回收给其他设备使用。

通信过程: 这是一个单向的通知过程。

释放通知 (DHCP Release)

方向: 客户端 → 服务器
通信方式: 单播 (Unicast)
- 源IP地址: 客户端当前的IP地址。
- 目的IP地址: DHCP服务器的IP地址。

注意: 而后可以正常执行 DHCP请求IP地址的四过程

表格解读¶

在某DHCP客户端上执行 ipconfig /all 命令，得到的部分信息如图(a)所示。该客户端在进行 地址续约 时，捕获到的其中一条报文的摘要

图(a) ipconfig /all 输出:

Physical Address. . . . . . . . . : 00-11-22-33-44-55
Dhcp Enabled. . . . . . . . . . . : Yes
IP Address. . . . . . . . . . . . : 192.168.0.1
Subnet Mask . . . . . . . . . . . : 255.255.255.0
Default Gateway . . . . . . . . . : 192.168.0.100
DHCP Server . . . . . . . . . . . : 192.168.0.101
DNS Server. . . . . . . . . . . . : 192.168.0.102

捕获的报文摘要:

    DHCP:Reply, Type:DHCP (51)
    IP: ---- IP Header ----
    IP: Protocol = (52)
    IP: Source address = (53)
    IP: Destination address = (54)
    DHCP: Relay Agent = (55)

答案

(51): ACK (或 Acknowledge)
(52): UDP
(53): 192.168.0.101
(54): 192.168.0.1
(55): 0.0.0.0

报文类型 (51):

题目明确指出这是 地址续约 过程，且报文是 DHCP:Reply (回复)。
DHCP续约只有两步：客户端的 Request 和服务器的 ACK。因此，服务器的回复必然是 ACK。

消息中继代理 (55): 表格中没有就填 0.0.0.0

DHCP: Hardware address length 默认为 6 bytes

DHCP: Domain Name Server address = DNS地址

DLC: Destination（广播MAC地址）默认为 12个f

Boot record type:

= 2 reply
= 1 request

Message Type:

1 DHCP Discover
2 DHCP Offer
3 DHCP Request
5 DHCP Ack

第7章 路由器配置及使用