DHCP协议和dhcpcd源码分析

 

dhcpcd是一个dhcp客户端程序。
下载地址：
http://www.phystech.com/download/dhcpcd.html

DHCP 协议的几种报文：

　　1 dhcpdiscover: 此为client开始DHCP过程中的第一个请求报文

　　2 dhcpoffer : 此为server 对dhcpdiscover 报文的响应

　　3 dhcprequst : 此为client 对dihcpoffer 报文的响应

　　4 dhcpdeclient: 当client发现server 分配给它的IP地址无法使用，如 IP地址发生冲突时，将发

出此报文让server禁止使用这次分配的IP地址。

　　5 dhcpack : server对 dhcprequst 报文的响应，client收到此报文后才真正获得了IP地址和相关

配置信息。

　　6 dhcpnak : 此报文是server对client的dhcprequst报文的拒绝响应，client 收到此报文后，一般

会重新开始DHCP过程。

　　7 dhcprelease :此报文是 client主动释放IP地址，当server 收到此报文后就可以收回IP地址分配

给其他的client.

DHCP的工作过程：

DHCP的工作过程主要分为以下六个阶段:

　　发现阶段,即DHCP客户端寻找DHCP服务器的阶段。DHCP客户端首先以广播方式发送DHCP DISCOVER发

现信息来寻找DHCP服务器(因为DHCP服务器的IP地址对于客户端来说是未知的),即客户端向地址

255.255.255.255发送特定的广播信息。请求信息主要包含客户端的网卡MAC地址还有客户端的计算机名

称。网络上每一台安装了TCP/IP协议的主机都会接收到这种广播信息,但只有DHCP服务器才会做出响应。

　　提供阶段,即DHCP服务器提供IP地址的阶段。在网络中接收到DHCP DISCOVER发现信息的DHCP服务器

都会做出响应,它从尚未出租的IP地址中挑选一个分配给DHCP客户端,向DHCP客户端发送一个包含出租的

IP地址和其他设置的DHCP OFFER提供信息。

　　选择阶段,即DHCP客户端选择某台DHCP服务器提供的IP地址的阶段。如果网络中有多台DHCP服务器向

DHCP客户端发来的DHCP OFFER提供信息,则DHCP客户端只接受第一个收到的DHCP OFFER提供信息。在客户

端收到DHCP OFFER提供信息后,会以广播方式回答一个DHCP REQUEST请求信息,所有的DHCP服务器都会收

到这个信息,该信息中包含它所选定的DHCP服务器和服务器提供的IP地址。之所以要以广播方式回答,是

为了通知所有的DHCP服务器,他将选择某台DHCP服务器所提供的IP地址,其他没有被选择的DHCP服务器则

会收回发出的IP地址。

　　确认阶段,即DHCP服务器确认所提供的IP地址的阶段。当DHCP服务器收到DHCP客户端回答的DHCP

REQUEST请求信息之后,它便向DHCP客户端发送一个包含它所提供的IP地址和其他设置的DHCP ACK确认信

息,告诉DHCP客户端可以使用它所提供的IP地址。至此DHCP客户端可以使用DHCP服务器所提供的IP地址与

网卡绑定。

　　重新登录阶段。以后DHCP客户端每次重新登录网络时,就不需要再发送DHCP DISCOVER发现信息了,而

是直接发送包含前一次所分配的IP地址的DHCP REQUEST请求信息。当DHCP服务器收到这一信息后,它会尝

试让DHCP客户端继续使用原来的IP地址,并回答一个DHCP ACK确认信息。如果此IP地址已无法再分配给原

来的DHCP客户端使用时(比如此IP地址已分配给其它DHCP客户端使用),则DHCP服务器给DHCP客户端回答一

个DHCP NACK否认信息。当原来的DHCP客户端收到此DHCP NACK否认信息后,它就必须重新发送DHCP

DISCOVER发现信息来请求新的IP地址。 更新租约阶段。DHCP服务器所提供的IP地址一般都是有期限的,

我们把这个期限称为租期,租期的长短通过DHCP服务器来设置。设置这个期限是为了让那些过了租期又不

活动的IP能空出来,由DHCP服务器重新分配给DHCP客户端,这样就会有效减少IP地址的浪费现象。期满后

DHCP服务器便会收回出租的IP地址。如果DHCP客户端要延长其IP租约,则必须更新其IP租约。DHCP客户端

启动时和IP租约期限过一半时,DHCP客户端都会自动向DHCP服务器发送更新其IP租约的信息。

　　如果DHCP客户端一直开启,客户端会在租约过去50%的时候向原DHCP服务器提出DHCP REQUEST请求信

息,信息中包含一个客户端正使用的IP地址,并请求服务机延长对此地址的租用。如果原服务器同意会发

出DHCP ACK确认信息。这样,续租成功,客户端获得新的租约。如果这个请求信息没有得到回复,因为租约

尚未结束,DHCP客户端会继续使用原来的IP,并且每隔大约2分钟向原DHCP服务器再次发送DHCP REQUEST请

求信息申请续租。如果到了租约期限的87.5%,DHCP客户端依然没有收到原DHCP服务器的DHCP ACK确认信

息,则客户端转为重新绑定状态。在重新绑定状态下,DHCP客户端会以广播的方式向网络中的所有服务器

发送DHCP REQUEST请求信息,如果有DHCP服务器响应,并发回DHCP ACK确认信息则DHCP客户端从新的DHCP

服务器获得新的IP地址还有新的租约。如果直到租约结束也没有收到任何DHCP服务器的DHCP ACK确认信

息,则DHCP客户端会停用租来的IP地址,然后返回初始化状态。

主函数流程就是：
do currState=(void *(*)())currState(); while ( currState );

执行完一个函数后，返回下一个要执行的函数的地址，继续执行。

dhcpcd一共有7种状态:
REBOOTING , INIT , SELECTING , REQUESTING , BOUND , REBINDING , RENEWING

void *dhcpReboot()

重新启动DHCPCD时的动作，这时直接发生request申请上次获取到的IP。

void *dhcpInit()

用户初始化动作，发送discover,转换到SELECTING状态。

void *dhcpRequest(xid,buildDhcpMsg)
unsigned xid;
void (*buildDhcpMsg)(unsigned);

接收服务器的ACK报文，对下发的IP 进行验证，然后转换到BOUND状态。

void *dhcpBound()

将获取到的IP设置成网卡的地址，进入绑定状态，等待超时。

void *dhcpRenew()

当租约定时器超时的时候，发送request,进行续约。

void *dhcpRebind()

当80%租期的时候，服务器还没有回应ACK,则进行广播request，若在原租期到期时
收到了ACK 则进入BOUND状态，否则转换到INIT状态。