第4讲 | DHCP与PXE：IP是怎么来的，又是怎么没的？

第4讲 | DHCP与PXE：IP是怎么来的，又是怎么没的？

linux 配置网络IP地址：

使用 net-tools：

　　sudo ifconfig eth1 10.0.0.1/24

　　sudo ifconfig eth1 up

使用iprouter2：

　　sudo ip addr add 10.0.0.1/24 dev eth1

　　sudo ip link set up eth1

例如，旁边的机器都是 192.168.1.x，我非得配置一个 16.158.23.6，会出现什么现象呢？

源ip是16.158.23.6，目的ip是192.168.1.6，网关ip是和192.168.1.6同组的ip，假设是192.168.1.17。那么数据包发出的时候，操作系统会检查发现源ip和目标ip不是一组的，所以不用ARP喊人，因为操作系统觉得现在喊了肯定也不知道目的ip的mac地址是多少（实际上当场喊还真可以知道目的mac，因为真在旁边）。操作系统以为要出城了，就想把包发给网关。然而！网关地址和源ip也不在一个局域网里，那就开始套娃了：我想出城，就要先去找网关，我想找网关，网关和我不在一个地方，我就要先出城…… 而如果我把电脑的网关也改成16.158.23.54之类的，那操作系统就会用ARP喊人了，喊半天并没有人理会，因为附近没有ip是16.158.23.54的网关，自然没人会回复你它的mac地址，你也没法找到这个假想的网关.

Linux 默认的逻辑是，如果这是一个跨网段的调用，它便不会直接将包发送到网络上，而是企图将包发送到网关。

不同系统的配置文件格式不同，但是无非就是 CIDR、子网掩码、广播地址和网关地址。

动态主机配置协议（Dynamic Host Configuration Protocol），简称 DHCP。

解析 DHCP 的工作方式:

当一台机器新加入一个网络的时候，肯定一脸懵，啥情况都不知道，只知道自己的 MAC 地址。怎么办？先吼一句，我来啦，有人吗？这时候的沟通基本靠“吼”。这一步，我们称为 DHCP Discover。新来的机器使用 IP 地址 0.0.0.0 发送了一个广播包，目的 IP 地址为 255.255.255.255。广播包封装了 UDP，UDP 封装了 BOOTP。其实 DHCP 是 BOOTP 的增强版，但是如果你去抓包的话，很可能看到的名称还是 BOOTP 协议。

UDP 通过组播的方式来进行局域网内通读将本机信息发送出去，

　　1、广播地址：一种是直接广播地址，一种是受限广播地址

　　2、受限广播地址是32位全1的IP地址(255.255.255.255)

　　3、直接广播地址是网络号+全1主机号

　　4、在任何情况下，路由器都不转发目的地址为受限的广播地址的数据报，这样的数据报仅出现在本地网络中

　　

DHCP Discover

DHCP Offer 的格式

DHCP Server

DHCP Offer 的格式

IP 地址的收回和续租

客户机会在租期过去 50% 的时候，直接向为其提供 IP 地址的 DHCP Server 发送 DHCP request 消息包。客户机接收到该服务器回应的 DHCP ACK 消息包，会根据包中所提供的新的租期以及其他已经更新的 TCP/IP 参数，更新自己的配置。

　　DHCP协议是来给客户机租用IP地址的，DHCP协议中包含 dhcp discover、dhcp offer、dhcp server 、dhcp ack 续租、回收 在4个阶段都是通过限制性广播地址进行通信

预启动执行环境（PXE）

启动 BIOS。这是一个特别小的小系统，只能干特别小的一件事情。其实就是读取硬盘的 MBR 启动扇区，将 GRUB 启动起来；然后将权力交给 GRUB，GRUB 加载内核、加载作为根文件系统的 initramfs 文件；然后将权力交给内核；最后内核启动，初始化整个操作系统。那我们安装操作系统的过程，只能插在 BIOS 启动之后了。因为没安装系统之前，连启动扇区都没有。因而这个过程叫做预启动执行环境（Pre-boot Execution Environment），简称 PXE。

　　PXE能用的关键，就是DHCP 不仅能提供IP，还可以提供一些初始化最初的一些文件，方便这个新机器做一些事情，比如安装系统。 过程中还需要有一个支持新机器需下载的地方，就是TFTP服务器，去下载linux相关信息等。

　　现在一般电脑的网卡几乎都支持PXE启动， PXE client 就在网卡的 ROM 中，当计算机引导时，BIOS 把 PXE client 调入内存执行。 安装完成后，将提示重新引导计算机。这个时候，在重新引导的过程中将BIOS修改回从硬盘启动就可以了。 2,进入BIOS设置页面，有一项PXE Boot to LAN，若设置为Enabled则表示计算机从网络启动，从PXE服务端下载配置文件和操作系统内核进行启动；若设置为Disabled则表示从本地启动，启动动BIOS后，会去寻找启动扇区，如果没有安装操作系统，就会找不到启动扇区，这个时候就启动不起来。