網絡同步時鐘DHCP原理
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網絡同步時鐘DHCP功能原理:
使用動態主機配置協議(DHCP),時鐘主機能夠從DHCP服務器上自動獲得上網所需要的IP地址、默認網關、DNS服務器等信息,用戶不必手動配置這些信息,可以減少用戶的配置工作量,減少IP沖突的可能性。
使用動態主機配置協議(DHCP),時鐘主機能夠從DHCP服務器上自動獲得上網所需要的IP地址、默認網關、DNS服務器等信息,用戶不必手動配置這些信息,可以減少用戶的配置工作量,減少IP沖突的可能性。
與眾多的應用服務一樣,DHCP也采用客戶/服務器體系架構。客戶端主動發起請求來獲取IP地址等信息,以便完成網絡參數配置。服務器集中存放了配置信息,負責響應客戶端的請求,并完成配置信息的分配。DHCP使用了租約的概念,或稱為計算機IP地址的有效期。客戶端從服務器端獲得的的IP地址有一定的租期,租期到期時,客戶端要再次發起請求進行續租。通過較短的租期,DHCP能夠實現在主機數比可用IP地址多的環境中動態地配置網絡。根據DHCP服務器和網絡同步時鐘客戶端所在的位置不同,同步時鐘有兩種不同的組網方式。
(1)DHCP服務器和時鐘客戶端位于同一子網中,服務器與客戶端直接交互,如圖所示。
(2)DHCP服務器和時鐘客戶端位于不同子網中,服務器與時鐘客戶端必須經過DHCP中繼代理進行通信,如圖所示。當一個單位有多個子網而這些子網通過路由器互連時,時鐘網絡應該如何部署DHCP服務器呢?為了便于管理,通常整個網絡上設置一個DHCP服務器,而每個子網上設置一個DHCP中繼代理(通常是一臺路由器),它負責將來自網絡時鐘客戶端的數據包轉發給服務器,同時將服務器的響應轉發給時鐘客戶端。

1、DHCP服務器與網絡同步時鐘客戶端的標準交互過程
(1)時鐘客戶端向服務器發送DHCPDISCOVERY報文,DHCPDISCOVERY報文是網絡同步時鐘客戶端發送給服務器的第一個報文。由于客戶端不知道服務器的IP地址,所以DHCPDISCOVERY報文只能以廣播形式發送。由于此時客戶端還沒有獲得IP地址,因此該報文以0.0.0.0作為源IP地址,255.255.255.255作為目的IP地址。該報文中包含了客戶端的MAC地址和計算機名(網絡時鐘的名稱我們設置為與MAC編號相同),以便服務器進行區分和識別。這樣,在本地網絡上的所有主機都能夠收到這個廣播報文,但只有服務器才對此報文進行響應。當時鐘選擇自動獲取IP地址時(事實上,我們總是開啟DHCP服務程序),它就成為了DHCP客戶端。當它處于以下3種情況之一時,將觸發DHCPDISCOVERY廣播消息的發送:客戶端啟動或者網絡適配器重置;客戶端請求某個IP地址而被服務器拒絕;客戶端釋放已有租約并請求新的租約。

(2)服務器向時鐘客戶端發送DHCPOFFER報文,所有收到DHCPDISCOVERY報文并且擁有可用IP信息的服務器會向時鐘客戶端發送DHCPOFFER報文,因此,客戶端可能收到多個DHCPOFFER報文。該報文中包含了預分配的IP地址、子網掩碼、網關、租約期限等信息。由于此時客戶端還沒有IP地址,該報文只能以廣播形式發送。值得注意的是,該報文中包含了“租約期限”信息,實際上指明了客戶端能夠使用該IP地址的期限。
(3)時鐘客戶端向服務器發送DHCPREQUEST報文,當該網段內的服務器不止一個時,客戶端會收到多個來自不同服務器的DHCPOFFER報文,通常它會優先選擇最先到達的報文,并且以廣播形式發送DHCPREQUREST報文,告知其他的服務器可及時收回預分配的IP地址。該報文中包含了客戶端接收的IP地址、提供此租約的服務器地址等。由于沒有得到服務器的最后確認,此時客戶端仍然不能使用租約中提供的IP地址,所以,該報文中仍然使用0.0.0.0作為源IP地址,255.255.255.255作為目的IP地址。
(4)被選擇的服務器向客戶端發送DHCPACK報文。在收到客戶端發送的DHCPREQUEST廣播消息后,服務器會發送
DHCPACK廣播消息進行最后的確認。該報文中包含了租約期限及其他的TCP/IP配置參數。客戶端收到DHCPACK報文后,就可以使用這個IP地址了,這種狀態叫做已綁定狀態。如果服務器收到客戶端發送的DHCPREQUEST廣播消息后,發現提供的IP地址已無效或這個地址已被其他的客戶機使用,那么該服務器會發送DHCPNAK廣播消息,這時,客戶端必須發送DHCPDISCOVERY報文,重新申請IP地址。
(5)客戶端向服務器發送DHCPREQUEST報文,請求更新租用期,客戶端收到DHCPACK報文后,要根據服務器提供的租期T設置兩個計時器T1和T2,它們的超時時間分別是0.5T和0.875T。當超時時間到來,客戶端會發起請求,更新租用期。租用期過了一半(T1 超時),客戶端會以單播的形式向服務器發送DHCPREQUEST報文,要求更新租用期。若服務器同意,則向客戶端發送DHCPACK報文,其中包含了新的租用期,得到新的租用期后,客戶端將重置計時器。若服務器不同意,則向客戶端發送DHCPNAK報文,這時客戶端必須立即停止使用原來的IP地址,并發送DHCPDISCOVERY報文,重新申請IP地址。若服務器不響應客戶端發送的DHCPDISCOVERY報文,則在租用期過了87%時(T2超時),客戶端會以廣播的形式發送DHCPREQUEST報文,以聯系其他的服務器,要求更新租用期。任何服務器都能以DHCPACK報文或DHCPNAK報文應答該請求。若客戶端仍得不到來自服務器的響應,則會繼續使用該IP地址,直到租約結束。
(6)客戶端向服務器發送DHCPRELEASE報文,客戶端可隨時提前終止服務器所提供的租用期,這時只需要向服務器發送DHCPRELEASE報文即可。

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