dhcp服务器1（dhcp原理，arp协议原理）
一.dhcp工作原理
dhcp(Dynamic Host configuration Protocol,动态主机配置协议 )是一个局域网的 网络协议，它主要是通过客户端发送广播数据包给整个物理网段内的所有主 机，若局域网内有 DHCP 服务器时，才会响应客户端的 IP 参数要求。
客户端取得 IP 参数的过程如下：
（1）客户端：利用广播数据包发送搜索 DHCP 服务器的数据包 若客户端网络设置使用 DHCP 协议取得 IP，则当客户端开机或者是重新启动网 卡时，客户端主机会发送出查找 DHCP 服务器的 UDP 数据包（discover）给所 有物理网段内的计算机。因为客户端还不知道自己属于哪一个网络，所以该数 据包的来源地址会为 0.0.0.0，而目的地址则为 255.255.255.255。一般主机接收 到这个数据包之后会直接丢弃，若局域网内有 DHCP 服务器，则会开始后续行 为。
（2）服务器端：提供客户端网络相关的租约以供选择。（dhcp offer） DHCP 服务器在监听到客户端发出的 dhcp discover 广播后，会针对这个客户端的硬件地址（ MAC）与本身的设置数据进行下列工作：
到服务器的日志文件中查找该用户之前是否曾经租用过某个 IP，若有且该 IP 目前无人使用，则提供此 IP 给客户端。 若配置文件针对该 MAC 地址提供特定的固定 IP 时，则提供该固定的 IP 给 客户端
若不符合上述两个条件，则随机选取当前没有被使用的 IP 参数给客户端， 并记录下来。
dhcp报文
*DHCP DISCOVER：客户端开始DHCP过程发送的包，是DHCP协议的开始。以广播的方式发送dhcp discover报文 来寻找局域网中的DHCP服务器。源地址为0.0.0.0 目的255.255.255.255, 网络上所有支持TCP/IP的主机都会收到该dhcp discover报文，但是只有dhcp Server会响应该报文
*DHCP OFFER：服务器接收到DHCP DISCOVER之后做出的响应，通过解析报文，查dhcpd.conf配置文件，如果在地址池中 能找到合适的IP地址，DHCP Server会给DHCP Client发送Offer报文。它包括了给予客户端的IP(yiaddr)、客户端的MAC地址、租约过期时间、服务器的识别符自己其他信息。 如果存在多个DHCP服务器，依然会发送多个DHCP OFFER报文。
*DHCP REQUEST：客户端对于服务器发出的DHCP OFFER所做出的响应，在续约租期的时候同样会使用。 Client根据先收到的Offer报文来决定使用哪个服务器提供的DHCP的地址。(优先先到的offer报文)然后根据这个Offer提供的地址信息，发送Request报文请求。
a.客户端初始化时，发送广播的DHCP Request报文来回应服务器的DHCP Offer报文
b.客户端重启初始化后，发送广播的DHCP的DHCP Request报文来确认先前被分配的IP地址 等配置信息。
c.当客户端已知和某个IP地址绑定后，发送单播的DHCP Request报文来延长IP地址租期。
*DHCP ACK：服务器在接收到客户端发来的DHCP REQUEST之后发出的成功确认的报文。在建立连接的时候，客户端在接收到这个报文之后才会确认分配给他的IP和其他信息可以被允许使用。服务器接收到request报文以后，确认地址池中的这个地址没有被分配，如果没有被分配就回复ACK报文，如果被分配了，就会回复DHCP-NAK报文，告诉Client地址已经被分配了。
*DHCP NAK：DHCP ACK的相反报文，表示服务器拒绝了客户端的请求。
当Client收到服务器分配到的地址后，会向这个广播域内发送一个免费的ARP的请求，如果没有人响应这个请求，Client才正式使用这个IP，如果有人回应的话，会返回一个DHCP-DECLINE报文，要求客户端重新获取IP。
当Client的IP租期到达一半时，会单播发送DHCP-REQUEST报文，请求服务器更新租期，服务器收到以后，如果可以继续使用IP地址的话，会响应Client DHCP-ACK，如果该IP不能继续分配，则响应Client DHCP-NAK。此时Client会在租期的75%再次询问server进行续约，如果该IP地址可用则回复ACK，反则回复NAK。
如果客户端重启后，会自动发送DHCP REQUEST广播给DHCP服务器以便请求继续租用原来使用的IP地址，如果服务器收到这个消息，确认客户端可以使用该地址，则回答一个DHCP ACK确认消息，如果此IP地址已经无法再分配，则返回一个DHCP NAK否认信 息，客户端收到这个信息以后，则必须重新发送DHCP Discover消息获取新的地址。 若没有得到响应，则尝试与网关通信，如果通信正常，这个租期还没到期的话，则可以继续使用，但是不能和网关通信的话，则会获得169.254.0.1~169.254.255.254之间的IP地址，然后每隔5min尝试更新租约。
*DHCP RELEASE：一般出现在客户端关机、下线等情况。这个报文将会使DHCP服务器释放发出此报文的客户端的IP地址。 当客户端可通过DHCP RELEASE报文主动释放服务器分配给它的地址，当服务器收到此报文后，可将这个IP地址分配给其他客户端。
*DHCP INFORM：客户端发出的服务器请求一些信息的报文。如DNS, 网关。
*DHCP DECLINE: 当客户端发现服务器分配的IP地址无法使用(IP地址冲突)，将发出此报文，通知服务器禁止使用该IP地址。
二.arp工作原理
- 每个主机都会在自己的 ARP 缓冲区中建立一个 ARP 列表，以表示 IP 地址和 MAC 地址之间的对应关系。
- 主机（网络接口）新加入网络时（也可能只是mac地址发生变化，接口重启等）， 会发送免费ARP报文把自己IP地址与Mac地址的映射关系广播给其他主机。
- 网络上的主机接收到免费ARP报文时，会更新自己的ARP缓冲区。将新的映射关系更新到自己的ARP表中。
- 某个主机需要发送报文时，首先检查 ARP 列表中是否有对应 IP 地址的目的主机的 MAC 地址，如果有，则直接发送数据，如果没有，就向本网段的所有主机发送 ARP 数据包，该数据包包括的内容有：源主机 IP 地址，源主机 MAC 地址，目的主机的 IP 地址等。
- 当本网络的所有主机收到该 ARP 数据包时：
（A）首先检查数据包中的 IP 地址是否是自己的 IP 地址，如果不是，则忽略该数据包。
（B）如果是，则首先从数据包中取出源主机的 IP 和 MAC 地址写入到 ARP 列表中，如果已经存在，则覆盖。
（C） 然后将自己的 MAC 地址写入 ARP 响应包中，告诉源主机自己是它想要找的 MAC 地址。
6.源主机收到 ARP 响应包后。将目的主机的 IP 和 MAC 地址写入 ARP 列表，并利用此信息发送数据。如果源主机一直没有收到 ARP 响应数据包，表示 ARP 查询失败。
当一台主机a向主机b发送一个数据包时，数据帧进入交换机后，交换机将会把主机a的mac地址缓存在本地mac地址表中，然后查询mac地址表中是否存在主机b的mac地址，如果存在，将数据帧直接转发给主机b，若不存在，将会以广播的形式迫使所有接口复制转出（除进入接口的流量外）。收到该数据帧的主机将会检查数据帧中的ip是否为自己的ip，若不是，将会忽略该数据帧，若是，将会回应发送数据帧的主机
实例
搭建网络拓扑，pc1，pc2，pc3，交换机sw1
pc1ip 192.168.1.1/24
pc2ip 192.168.1.2/24
pc3ip 192.168.1.3/24
使用pc1 ping pc3，在pc1，pc2，pc3下抓包验证
使用pc1 ping pc3
Welcome to use PC Simulator!
PC>ping 192.168.1.3
Ping 192.168.1.3: 32 data bytes, Press Ctrl_C to break
From 192.168.1.3: bytes=32 seq=1 ttl=128 time=62 ms
From 192.168.1.3: bytes=32 seq=2 ttl=128 time=47 ms
From 192.168.1.3: bytes=32 seq=3 ttl=128 time=47 ms
From 192.168.1.3: bytes=32 seq=4 ttl=128 time=31 ms
From 192.168.1.3: bytes=32 seq=5 ttl=128 time=47 ms
--- 192.168.1.3 ping statistics ---
5 packet(s) transmitted
5 packet(s) received
0.00% packet loss
round-trip min/avg/max = 31/46/62 ms
PC>pc1抓包
当pc1向pc3发送数据帧时，知道pc3的ip地址，不知道pc3的mac地址，流量进入交换机时若没有pc3的mac地址，将会以广播形式迫使pc2，pc3复制转发该数据帧（目标mac为全f）。
pc2抓包
当pc2收到该数据帧进入pc2时，pc2会查询该数据帧中的ip和自己是否相同，若不同将会忽略
pc3抓包
当pc3收到该数据帧，查询到该数据帧的ip与自己的相同，将会以单播形式回应pc1