Windows的動態IP位址分配

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Windows的動態IP位址分配


如果你的電腦是連線到Internet上的，不管你用的是哪種電腦，也不管你用的是什麼連接方式，有兩個問題可以肯定：第一，你在使用TCP/IP網路傳輸協定；第二，你的電腦有一個唯一的Internet傳輸協定（IP, Internet Protocol）號碼。沒有這兩者是不能訪問Internet的。一般來說，TCP/IP傳輸協定沒有什麼問題，它通常在安裝Windows的時候就一起安裝了，或者也可以通過控制台的網路項進行安裝。但是電腦是怎麼得到這個唯一的IP號碼的呢？這就是個完全不同的問題了。

電腦是從Internet服務供應商(ISP)那裡得到IP號碼的。ISP從高層（上游）服務供應商那裡得到一段這樣的號碼，這個IP號碼分配樹的頂端是三個區域性的登記中心：APNIC負責亞洲和太平洋地區(www.apnic.net)，RIPE負責歐洲(www.ripe.net)，ARIN(www.arin.net)美洲Internet號碼註冊中心（American Registry for Internet Numbers）負責美洲和非洲的一部分。這些機構由美國政府的國家科學基金支持的Internet號碼分配中心（Internet Assigned Numbers Authority,[url]www.iana.org︴/url]^協調工作。

ISP得到一組IP號碼之後就可以把它們分配給單獨的用戶了。用戶可以是一個需要大量IP號碼的組織，也可能是只需要一個IP號碼的個人。ISP可以靜態或者動態地分配IP號碼（分配之後，IP號碼往往就稱為IP位址）。如果你使用的是24小時不間斷的Internet連接，那麼你很可能有一個靜態IP位址，也就是說這個位址不會改變。另一方面，如果使用調製解調器連線到Internet，用戶往往是動態地被賦予一個IP位址—每次都不同。

對於調製解調器用戶來說，動態位址分配是最一般的情況，但是ISP不一定非要如此分配IP位址。每個撥號用戶都可以—在早期的商業ISP中更一般—被分配一個靜態的IP位址，但是由於撥號用戶都是臨時的連接，這是一個低效的方法。不論連接15分鐘還是15個小時，都可以看作臨時連接。雖然這本雜誌的讀者很可能一撥號就要連接好幾個小時，但是還有許多Internet用戶幾天才登入一次。不論如何，那些每個月10小時的帳號存在還是有道理的。

如果一個ISP有一萬個撥號用戶，如果使用完全靜態的分配方式它就需要有一萬個IP號碼。但是如果這個ISP只有500條撥入電話線，它就只需要500個IP號碼，因為只有登入到Internet的電腦才會需要IP位址。所以，ISP只需要把IP位址分配給已經撥號登入的用戶，而且這個位址只在它們登入期間有效。電腦中斷連線連接後，ISP就把分配出去的IP位址收回並分配給下一個撥號上網的用戶。

進入DHCP的世界

為了能夠動態地分配IP號碼，1993年Internet Engineering Task Force提出了動態主機配置傳輸協定（Dynamic Host Configuration Protocol，DHCP）的想法。這個傳輸協定最早出現於RFC（RFC，Request for comment）1531和1541(ftp://ftp.isi.edu/in-notes/rfc1541.txt)，傳輸協定最新的定義可以參見RFC 2131(ftp://ftp.isi.edu/in-notes/rfc2131.txt)。DHCP的設計目的就是為了提供比以前的傳輸協定（如BOOTP, Bootstrap Protocol）提供更大的分配靈活性。DHCP實際上是關於BOOTP的，但是它提供了更多的特性，比如限制IP號碼的租用時間可以讓DHCP伺服器收回並重用這些號碼。

為撥號上網帳號提供IP位址可能是DHCP最一般的用途，但它的用途並不僅限於此。例如可以在區域網路上使用DHCP以共享Internet連接。微軟Windows98第二版提供了稱為Internet連接共享（ICS）的功能，可以實現DHCP。安裝了ICS之後，它在區域網路上就可以作為一個DHCP伺服器，為網路上的電腦分配範圍在192.168.x.x之內的IP號碼，這個範圍是專門保留用作內部網路使用的。提供ICS服務的電腦先撥號連線到ISP，從ISP得到一個IP位址，然後讓區域網路上的其它電腦共享這個位址。它把其它電腦的請求傳送到Internet上，並利用內部的IP位址來跟蹤每個區域網路用戶的請求，當Internet返回回應的時候，它把信息轉發到相應的電腦上。

DHCP的工作原理

DHCP是一個客戶端機/伺服器傳輸協定（就像TCP/IP,HTTP,FTP以及其他Internet傳輸協定一樣）。DHCP客戶端機向DHCP伺服器發出請求，伺服器按照預先設定好的方式進行回應。如果電腦的IP位址設為0.0.0.0它就自動變成一個DHCP客戶端機，在Windows操作系統上，TCP/IP設定還可以改為從伺服器獲得IP位址（設定程序參見圖1到圖5）。客戶端機連線到網路之後，就會發生四階段的DHCP通信。（下面我們將只討論電腦撥號連線到ISP的情況，其他DHCP分配的操作的概念都是一樣的。）

第一步是啟始化。因為客戶端機還沒有IP位址同時又需要進行Internet操作（比如瀏覽網頁），它首先要找到一個能給它IP位址的DHCP伺服器。在撥號連接的情況下，客戶端機連線到一個調製解調器，然後通過電話線廣播一個DHCPDISCOVER信息以定位DHCP伺服器。如果ISP有一個以上的DHCP伺服器，所有的伺服器都會發回一個DHCPOFFER的回應，回應中包括一個IP位址和位址的租用時間。位址的租用時間是客戶端機可以使用這個位址的時間，由系統管理員設定。

客戶端返回一個DHCPREQUEST廣播信息，說明它接受了哪一個伺服器的DHCPOFFER。因為所有的伺服器都在等待回答，所以需要使用廣播方式。被接受的伺服器通過返回一個DHCPACK消息來結束啟始化步驟，驗證IP位址和租用時間。如果在這段時間內它提供的IP位址不可用了（由於超時），伺服器就返回一個DHCPNAK（不驗證）消息，強迫客戶端重新進行DHCPDISCOVER廣播。實際上，客戶端可能自己就重新傳送DHCPDISCOVER信息了，在收到DHCPACK包之後，它就向網路發出一個位址解析傳輸協定（ARP）廣播以檢測這個位址是否已經被使用。（同樣，由於超時原因）如果位址已經被使用，客戶端就會向提供位址的伺服器發出DHCPDECLINE消息，並立即發出一個新的DHCPDISCOVER消息。

然後就是更新和重新綁定階段。客戶端只能租用IP位址一段時間，租用時間可以設定得很短，也可以是無限長，或這兩者之間的任意長度。將它稱為「租用」而不是簡單地說「失效時間」是因為在連接程序中租用可以被更新。

DHCP客戶端機（不是伺服器）執行著T1和T2兩個計時器。預設情況下，T1設定為租用時間的50%，T2為87.5%。當IP位址的租用到了T1限定的時間後，客戶端就進入更新階段，向租借給它位址的伺服器申請更新。如果伺服器返回一個DHCPACK回應包，位址租用就被更新，T1和T2也相應地重新設定（T2的計時期限還根本沒有到達）。如果伺服器沒有回應，客戶端機會在T2期限之前繼續使用該位址。到達T2期限的時候，客戶端機就進入重新綁定階段，向所有的伺服器發出DHCPREQUEST廣播。任何發回DHCPACK回應的伺服器都可以更新這個租用，並成為這個客戶端機的授權伺服器。如果還是沒有伺服器回應，位址租用就過期了，客戶端機不再擁有IP位址。也就是說，它不能再使用Internet。

最後一步稱為順利關機（graceful shut-down），當客戶端機不再需要被賦予的IP位址時會發生這一步。客戶端發出DHCPRELEASE信息，告訴伺服器它可以把IP位址交還。像你預計的一樣，事情不會總是如此順利，如果某人碰巧拿起了電話而把你的連接掛斷，ISP的伺服器不得不等到你的T2時間點才能收回位址。

圖1-5告訴你如何設定DHCP客戶端。在此我們講解的是Windows95/98系統，但是Windows NT 4也是非常相似的。Windows 2000在另一個位置處理網路連接：不是控制台，而是桌面上的Network Connection 資料夾。

DHCP不是一個複雜的傳輸協定，設定DHCP客戶端也很容易。但這絕不是說這個傳輸協定不重要。沒有它，IP位址的分配對於用戶和管理員都會是一個頭疼的問題，而且已經開始短缺的IP號碼將會更快地消耗光。

阿里阿兜

好樣的

感謝.......受益良多

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