如何配置 IP 地址—解析动态主机配置协议

如何配置 IP 地址？

如何配置呢？若用命令行自己配置一个地址。可以使用ifconfig，也可以使用 ip addr。设置好了以后，用这两个命令，将网卡 up 一下，就可以开始工作了。

使用 net-tools：

 sudo ifconfig eth1 10.0.0.1/24
 sudo ifconfig eth1 up

使用 iproute2：

 sudo ip addr add 10.0.0.1/24 dev eth1
 sudo ip link set up eth1

这样看自己配置自由度太大了吧，如果配置一个和谁都不搭边的地址呢？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？

不会出现任何现象，就是包发不出去呗。为什么发不出去呢？我来举例说明。
192.168.1.6 就在你这台机器的旁边，甚至是在同一个交换机上。而你把自己机器的地址设为了 16.158.23.6 再企图去 ping192.168.1.6，你觉得只要将包发出去，同一个交换机的另一台机器马上就能收到，对不对？

可是 Linux 系统不是这样的，你用肉眼看到那台机器就在旁边，它则需要根据自己的逻辑进行处理。在网络初步blog中说过只要是在网络上跑的包，都是完整的，可以有下层没上层，绝对不可能有上层没下层。

再看我们有自己的源 IP 地址 16.158.23.6，也有目标 IP 地址 192.168.1.6，但是包发不出去，这是因为 MAC 层还没填。自己的 MAC 地址自己知道，这个容易。但是目标 MAC 填什么呢？是不是填 192.168.1.6 这台机器的 MAC 地址呢？

当然不是。Linux 首先会判断，要去的这个地址和我是一个网段的吗，或者和我的一个网卡是同一网段的吗？只有是一个网段的，它才会发送 ARP 请求，获取 MAC 地址。如果发现不是呢？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。如果你配置了网关的话，Linux 会获取网关的 MAC 地址，然后将包发出去。对于 192.168.1.6 这台机器来讲，虽然路过它家门的这个包，目标 IP 是它，但是无奈 MAC 地址不是它的，所以它的网卡是不会把包收进去的。如果没有配置网关呢？那包压根就发不出去。

如果将网关配置为 192.168.1.6 呢？不可能，Linux 不会让你配置成功的，因为网关要和当前的网络至少一个网卡是同一个网段的，怎么可能 16.158.23.6 的网关是 192.168.1.6 呢？

所以，当你需要手动配置一台机器的网络 IP 时，一定要好好问问你的网络管理员。如果在机房里面，要去网络管理员那里申请，让他给你分配一段正确的 IP 地址。当然，真正配置的时候，一定不是直接用命令配置的，而是放在一个配置文件里面。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 （DHCP）

从上面可以看出配置了 IP 后一般不能变，配置一个服务端的机器还可以，但是客户端的机器呢？我抱着一台笔记本电脑在公司里走来走去，或者白天来晚上走，每次使用都要配置 IP 地址，那可怎么办？还有人事、行政等非技术人员，如果公司所有的电脑都需要 IT 人员配置，肯定忙不过来啊。

因此需要一个自动配置的协议，动态主机配置协议 （Dynamic Host Configuration Protocol）简称 DHCP。

有了这个协议，网络管理员就轻松多了。他们只需要配置一段共享的 IP 地址。每一台新接入的机器都通过 DHCP 协议，来这个共享的 IP 地址里申请，然后自动配置好就行。等人走了或者用完再还回去，这样其他机器也能用。

所以说，如果是数据中心里面的服务器，IP 一旦配置好，基本不会变，相当于买房自己装修。DHCP 的方式相当于租房。一切配置好，你暂用完事了退租。

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。广播包封装在 UDP 里面，UDP 封装在 BOOTP 里面。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。

在这个广播包里面，新人大声喊：我是新来的（Boot request），我的 MAC 地址是这个，我
还没有 IP，谁能给租给我个 IP 地址！格式就像这样：

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”。这个时候，我们可以体会 MAC 地址唯一的重要性了。当一台机器带着自己的 MAC 地址加入一个网络的时候，MAC 是它唯一的身份，如果连这个都重复了，就没办法配置了。

只有 MAC 唯一，IP 管理员才能知道这是一个新人，需要租给它一个 IP 地址，这个过程我们称为DHCP Offer。同时，DHCP Server 为此客户保留为它提供的 IP 地址，从而不会为其他
DHCP 客户分配此 IP 地址。DHCP Offer 的格式就像这样，里面有给新人分配的地址。

DHCP Server 仍然使用广播地址作为目的地址，因为，此时请求分配 IP 的新人还没有自己的
IP。DHCP Server 回复说，我分配了一个可用的 IP 给你，你看如何？除此之外，服务器还发送了子网掩码、网关和 IP 地址租用期等信息。

新来的机器很开心，它的“吼”得到了回复，并且有人愿意租给它一个 IP 地址了，这意味着它
可以在网络上立足了。当然更令人开心的是，如果有多个 DHCP Server，这台新机器会收到多个 IP 地址，简直受宠若惊。

它会选择其中一个 DHCP Offer，一般是最先到达的那个，并且会向网络发送一个 DHCP
Request 广播数据包，包中包含客户端的 MAC 地址、接受的租约中的 IP 地址、提供此租约的DHCP 服务器地址等，并告诉所有 DHCP Server 它将接受哪一台服务器提供的 IP 地址，告诉其他 DHCP 服务器，谢谢你们的接纳，并请求撤销它们提供的 IP 地址，以便提供给下一个 IP租用请求者。

此时，由于还没有得到 DHCP Server 的最后确认，客户端仍然使用 0.0.0.0 为源 IP 地址、
255.255.255.255 为目标地址进行广播。在 BOOTP 里面，接受某个 DHCP Server 的分配的
IP。

当 DHCP Server 接收到客户机的 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该广播包，发给客户机，欢迎它加入网络大家庭。

最终租约达成的时候，还是需要广播一下，让大家都知道。