浅谈网络二-IP地址（2）

IP地址是查找设备的位置的网络通讯地址，那么当我们链接网络的时候会被配置一个IP地址，那么这些IP地址是如何分配给我们的设备的呢？

• 1.配置IP地址

如何配置一个IP地址呢？在Linux下，我们可以使用ifconfig或ip addr进行配置，设置完成后，相应的启动网卡即可，下面给予个简单的配置的例子

# 使用net-tools（ifconfig命令）
$ sudo ifconfig eth1 10.100.165.3/24
$ sudo ifconfig eth1 up

# 使用iproute2（ip addr 命令）
$ sudo ip addr add 10.100.165.4/24 dev eth2
$ sudo ip link set up eth2

需要注意的是，在配置的时候一定要配置自己网段的，并且是不与别人冲突的。不与别人冲突很容易理解，那么配置自己网段的是怎么一回事呢？例如，自己网段的ip地址都是10.100.165.x，如果配置一个10.110.100.x的，虽然配置不会出现问题，但是实际上是无法使用网络的。

下面咱们分析下为什么无法进行联网，众所周知，只要在网络上跑的包，一定是完整的，可以有下层没有上层，但是不能只有上层，没有下层。在产生网络请求的时候，虽然知道源IP以及目标IP，但是MAC地址是没有填的。在发出请求的时候，Linux会先判断要去的地址和自己是一个网段的吗，或者和我的网卡是统一网段的吗？只有是一个网段的他才会进行ARP请求获取MAC地址，如果发现不是一个网段的，它便不会直接发出去，而是先尝试发送到网关。这里有会产生两种情况，一是设置了网关，Linux会获取网关的MAC地址，然后将包发出去，这就产生了一个尴尬的情况，包内的IP是我的，但是MAC地址却不是我的，那么到时候回来的响应，虽然IP是我的，但是MAC不是我的，我也不会吧包收过来；二是没有设置网关，这种情况包压根就出不去，所以也不需要详细的说明了。

所以当手动配置自己的静态IP的时候，一定要确定是正确的IP地址。当然一般情况下配置的时候，是不需要自己输入命令配置的，是在一个配置文件中，可能是配置格式不同，但是无非也就是CIDR/网关/子网掩码等。

• 2.DHCP

从上面知道，配置一个IP并不是那么简单的随随便便的事，那么如果我电脑关机，每次都需要找公司IT确定一个可用的ip，估计这样的话，公司的IT会被累死。因此我们需要一个自动配置的协议，可以自动的把可用IP地址分配给设备，这就是DHCP。

有了这个协议之后，网络管理员就可以通过设置一段共享的IP地址，自动的分配个每一个接入到网络中的设备。每一台机器进入网络都去这里申请，用完了就还回去给其他机器用，循环往复。可以类比租房，DHCP就是大房东，接入的客户端就相当于租客，暂时用一下，用完换回去就行。

• 3.DHCP 的工作方式

当一台新的设备加入网络中时，第一步必须进行的是DHCP Discover，简单的说就是，“新人来了，大喊一声，我是新人，我的身份证是这个，我还没有位置，请帮我分配一个位置”。计算机处理过程就是，新设备使用0.0.0.0地址发送一个目标地址为255.255.255.255的广播包，其中广播包封装在UDP中，UDP封装在BOOTP中。

第二步广播包提交到了DHCP Server中，“他看了眼这个新来的人的身份证，发现是个新人，就给他找了个地方坐下，并给新人记录了签到信息”。计算机处理的过程就是，DHCP Server获取包中的MAC地址信息，对比自己缓存中的信息，发现这个设备还没有对应的IP，便租用给设备一个临时IP，这个过程叫DHCP Offer，同时DHCP Server将这个MAC对应的IP进行存储，保证不会将这个IP分配个其他设备。注意，当网络中有多个DHCP Server的时候，设备会取其中一个Server给的信息，并告诉所有Server它接受的是那个Server的Offer的IP地址，告诉其他Server 撤销他们的分配。

第三步，DHCP Server最后确认，当Server收到设备发来的DHCP request后，发送DHCP ACK消息包，表明已经接收到了设备的选择和确认，将IP的租用信息以及其他的配置信息发送个设备，达成最后，确认加入到局域网，并且广播以下，让局域网内其他设备都知道新加入了一台设备。注意，在DHCP Server没有做左后确认的时候，设备的IP地址还是0.0.0.0，以目标地址为255.255.255.255进行广播着。

• 4. IP地址的回收和续租

DHCP为一台设备分配IP是有租期的，如果租期到了就会将这个IP进行回收。那么会产生两种情况，一种是不用了，另一种是还需要接着用。

不用了的情况，这种处理很简单，收回就收回去了。那当还要接着用的时候，该如何告知DHCP Server这个IP地址还需要继续的租用呢？实际上，设备会在租期过去50%的时候，自动向DHCP Server发送消息包，然后Server会回应DHCP ACK消息报，设备通过包中提供的新租期一起新的一些TCP/IP的参数更新自己的配置，就可以完成续租了。

• 5.介绍个有意思的东西

这个有意思的东西叫做 预启动执行环境（PXE），可以实现的是当一台空机设备加入网络的时候，就自动给设备安装系统，这件事看起来还是挺有难度的，不止要分配一个IP，还要给装一个操作系统。

如果有兴趣的同学可以去了解下，下面是几个别人写的相关博客。
https://zh.wikipedia.org/wiki/%E9%A2%84%E5%90%AF%E5%8A%A8%E6%89%A7%E8%A1%8C%E7%8E%AF%E5%A2%83

https://blog.csdn.net/nirendao/article/details/76012939

https://linux.cn/article-4902-1.html

总结下：
1.DHCP协议 可以自动给 新入网的设备分配一个IP地址
2.IP地址可以自己配置
3.一个有意思的 PXE 协议，在云计算领域有很大的用途