DHCP和PXE

　　继续学习，Let's go！DHCP和PXE都是什么呢？如果非科班出身，可能一脸懵逼，好多东西需要去学习了，真的，继续学吧，付出不一定会有回报，不付出肯定就是等死了，呵呵！

一、DHCP

真正需要手动配置一台机器的网络IP时，一定不是直接使用命令配置的，而是放在一个配置文件中。不同系统的配置文件个格式不同，但是无非就是CIRD、子网掩码、广播地址和网关地址。但是，有DHCP，就是动态主机配置协议，自动配置机器的IP。

1、DHCP介绍

动态主机设置协议（英语：Dynamic Host Configuration Protocol，DHCP）是一个局域网的网络协议，使用UDP协议工作，主要有两个用途：

（1）用于内部网或网络服务供应商自动分配IP地址给用户

（2）用于内部网管理员作为对所有计算机作中央管理的手段

动态主机设置协议（DHCP）是一种使网络管理员能够集中管理和自动分配IP网络地址的通信协议。在IP网络中，每个连接Internet的设备都需要分配唯一的IP地址。DHCP使网络管理员能从中心结点监控和分配IP地址。当某台计算机移到网络中的其它位置时，能自动收到新的IP地址。

DHCP使用了租约的概念，或称为计算机IP地址的有效期。租用时间是不定的，主要取决于用户在某地连接Internet需要多久，这对于教育行业和其它用户频繁改变的环境是很实用的。通过较短的租期，DHCP能够在一个计算机比可用IP地址多的环境中动态地重新配置网络。DHCP支持为计算机分配静态地址，如需要永久性IP地址的Web服务器。

DHCP和另一个网络IP管理协议BOOTP类似。当前两种配置管理协议都得到了普遍使用，其中DHCP更为先进。某些操作系统，如Windows NT/2000，都带有DHCP服务器。DHCP或BOOTP客户端是装在计算机中的一个程序，这样就可以对其进行配置操作。

协议结构

8 bits	16 bits	24 bits	32 bits
Op	Htype	Hlen	Hops
Xid
Secs		Flags
Ciaddr
Yiaddr
Siaddr
Giaddr
Chaddr (16 bytes)
Sname (64 bytes)
File (128 bytes
Option (variable)

• Op：消息操作代码，既可以是引导请求（BOOTREQUEST）也可以是引导答复（BOOTREPLY）
• Htype：硬件地址类型
• Hlen：硬件地址长度
• Xid：处理ID
• Secs：从获取到IP地址或者续约过程开始到现在所消耗的时间
• Flags：标记
• Ciaddr：客户机IP地址
• Yiaddr：“你的”（客户机）IP地址
• Siaddr：在bootstrap中使用的下一台服务器的IP地址
• Giaddr：用于导入的接替代理IP地址
• Chaddr：客户机硬件
• Sname：任意服务器主机名称，空终止符
• File：DHCP发现协议中的引导文件名、空终止符、属名或者空，DHCP供应协议中的受限目录路径名
• Options：可选参数字段。参考定义选择列表中的选择文件

2、DHCP工作方式

DHCP运行分为四个基本过程，分别为请求IP租约、提供IP租约、选择IP租约和确认IP租约

（1）DHCP发现（DISCOVER）

新来的机器使用IP地址0.0.0.0发送了一个广播包，目标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的升级版，这个广播包的格式大致简化成如图：

（2）DHCP提供（OFFER）

如果一个网络管理员在网络里面配置了DHCP Server的话，他就相当于这些IP的管理员。他立刻能知道来了一个新人，因为这个新人带着MAC地址来添加到一个网络中，这个时候MAC地址就是他唯一的身份，只有MAC地址唯一，管理员才知道这个是个新人，需要租给他一个IP地址，这个过程我们称之为DHCP Server。（2）DHCP提供（OFFER）

DHCP Server格式就是这样子，里面有给新人的IP地址：

（3）DHCP请求（REQUEST）

如果有多台DHCP服务器，可能会收到多个IP地址，新人会选择其中的一个DHCP Offer，一般是最先到达的那个，并且会想网络发送一个DHCP Request广播数据包，包中包含客户端的MAC地址、接受的租约的IP地址、提供此租约的DHCP服务器地址，并告诉所有的DHCP服务器它将接受哪一台DHCP服务器提供的IP地址，并撤销他们提供的IP地址，以便提供给下一个IP请求租用者。具体格式大致是这个样子：

（4）DHCP确认（Acknowledge，ACK）

DHCP Server 接收到客户机DHCP Request之后，会广播返回给客户机一个DHCP ACK消息包，表明已经接受客户机的选择，并将这一IP地址的合法租用信息和其他的配置信息都放入广播包中，发给客户机，具体格式大致是这个样子：

二、PXE(预启动执行环境)

1、PXE介绍

预启动执行环境（Preboot eXecution Environment，PXE，也被称为预执行环境)提供了一种使用网络接口（Network Interface）启动计算机的机制。这种机制让计算机的启动可以不依赖本地数据存储设备（如硬盘）或本地已安装的操作系统。

2、PXE工作过程

（1）启动PXE客户端，第一步是通过DHCP协议告诉DHCP Server ，我刚来，一穷二白，啥都没有。DHCP Server便租给他一个IP地址，同时也给他PXE服务器地址、启动文件pxelinux.0 　　

（2）PXE客户端知道要去PXE服务器下载这个文件后，就可以初始化服务器，于是便开始下载，下载的时候使用TFTP协议。所以PXE服务器上，往往还需要一个TFTP服务器，PXE客户端向TFTP服务器请求下载这个文件。

（3）PXE客户端收到这个文件后，就开始指行这个文件。这个文件会指向PXE客户端，向TFTP服务器请求计算机的配置信息pxelinux.cfg。TFTP服务器会向PXE客户端一个配置信息文件，里面会说内核在哪里、initramfs在哪里。PXE客户端会请求这些文件。

（4）启动Linux内核，一旦启动了操作系统，以后就啥都好办了。

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