CN1553350A - 动态主机配置方法 - Google Patents

Abstract

一种动态主机配置方法，包括有如下步骤：获得一DHCP客户端的硬件地址；确定DHCP客户端是否与DHCP服务器在同一网络，如果在同一网络，该DHCP服务器向该DHCP客户端发送含有IP地址的DHCP封包；如果该DHCP客户端与该DHCP服务器不在同一网络，确定其与该DHCP服务器间是否有IP地址租约，如果有IP地址租约，该DHCP服务器向该DHCP客户端发送含有IP地址的DHCP封包；如果该DHCP客户端与DHCP服务器间无IP地址租约，确定在IP地址池(Address Pool)中可否找到一闲置IP地址，如果有闲置IP地址，则向DHCP客户端发送含有闲置IP地址的DHCP封包；如果没有闲置IP地址，确定是否有租约已到期的IP地址；如果有租约已到期IP地址，则向DHCP客户端发送含有该租约已到期IP地址的DHCP封包。

Description

动态主机配置方法

【技术领域】

本发明涉及一种计算机网络，尤指一种为连接在网络上的主机动态分配IP地址的系统及方法。

【背景技术】

在TCP/IP网络上，每台工作站若要能存取网络上的资源，必须进行基本的网络配置，一些主要参数诸如IP地址(IP Address)、子网掩码(Subnet Mask)、缺省网关(Default Gateway)、域名服务器(DNS)等必不可少，还可能需要一些附加的信息如IP管理策略之类。对于一个稍微大点的网络而言，网络的管理和维护的任务是相当繁重的。一台电脑从一个子网转移到另一个子网，就要重新对系统进行配置。对于普通水平的工作站用户是不能赋予他们配置自己的工作站网络的权限，而且也没有这个必要。如果一个没有相应技术水平的用户出于好奇或想学习一下的目的错误地更改了工作站的网络配置，造成网络故障，后果不言而喻。因此，需要有一种机制来让TCP/IP的配置和管理从容户端转移到网络管理端，实现IP的集中式管理。解决方案就是用DHCP。

DHCP即动态主机配置协议(Dynamic Host ConfigurationProtocol，DHCP)，其是一种动态主机组合协议，它起源于BOOTP(BOOT Protocol)。BOOTP原本用于无磁盘主机连接的网络上：网络主机使用BOOT ROM而不是磁盘起动并连接上网络，BOOTP可以自动地为那些主机设定TCP/IP环境。DHCP是BOOTP的增强版本，其分为两个部份：一个是服务器端(DHCP Server)，另一个是客户端(DHCP Client)。所有的IP网络设定资料都由DHCP服务器集中管理，并负责处理客户端的DHCP要求  而客户端则会使用从服务器分配下来的IP环境资料。

DHCP支持三种不同的机制用于配置IP主机地址：自动配置、动态配置以及人工配置。其中在自动配置机制下，一旦DHCP客户端第一次成功的从DHCP服务器端租用到IP地址之后，就永远使用这个地址。在动态配置机制下，当DHCP客户端第一次从HDCP服务器端租用到IP地址之后，并非永久的使用该地址，只要租约到期，DHCP客户端就得释放(Release)这个IP地址，以给其它工作站使用。DHCP客户端可以比其它主机更优先的延续(Renew)租约，或是租用其它的IP地址。在人工配置机制下，客户端的IP地址由网络管理员进行分配。

DHCP的工作原理如下：(1)当DHCP客户端起动时，它会向DHCP服务器广播请求租用IP地址，称为DHCPDISCOVER；(2)所有的DHCP服务器收到租用请求后，就会响应客户端可租用的IP地址，称为DHCPOFFER；(3)当DHCP客户端确认所欲选择的DHCP服务器后，会将所租用的IP地址再广播出去，称为DHCPREQUEST；(4)而被选择的DHCP服务器可送回DHCPACK确认完成IP地址租用，或DHCPNAK拒绝IP地址租用，以更新DHCP服务器的数据库；(5)一般通常只要完成上述(1)-(4)项步骤即可。而如果DHCP客户端取得租用IP地址(收到DHCPACK)后却发现IP地址已经有人使用，此时DHCP客户端会送出DHCPDECLINE讯息，然后再经前述(1)-(4)的步骤以取得新租用的IP地址；(6)DHCP客户端不想租用IP地址时，则其将送出DHCPRELEASE讯息；(7)DHCP客户端取得由DHCP服务器所提供的参数，若欲更改某项参数设定，则送出DHCPINFORM讯息，再经前述(1)-(4)的步骤即可更改设定。

虽然DHCP在管理一个较大的网络时能够提供极大的方便，但是其仍然有一些缺陷。如当一DHCP服务器在向较多的DHCP客户端分配IP地址时，很容易产生所分配的IP地址发生冲突的问题。因此需要一种方法来有效解决所分配的IP地址冲突问题。

【发明内容】

本发明的主要目的在于提供一种动态主机配置方法，其利用DHCP服务器向DHCP客户端分配IP地址。

本发明的另一目的在于提供一种动态主机配置方法，其在分配IP地址时检测分配给DHCP客户端的IP地址以避免发生地址冲突。

为达成上述的发明目的，本发明提供的动态主机配置方法包括有如下步骤：(i)初始化一含有IP地址的DHCP封包；(ii)获得一DHCP客户端的硬件地址；(iii)确定DHCP客户端是否与DHCP服务器在同一网络上，如果在同一网络上，则该DHCP服务器直接向该DHCP客户端发送一含有IP地址的DHCP封包；(iv)如果该DHCP客户端与该DHCP服务器不在同一网络上，确定其与该DHCP服务器间是否已有IP地址租约，如果已有IP地址租约，该DHCP服务器直接向该DHCP客户端发送一含有IP地址的DHCP封包；(v)如果该DHCP客户端与DHCP服务器间没有IP地址租约，确定DHCP封包中的IP地址是否为该DHCP客户端所需求的IP地址，如果该IP地址是该DHCP客户端所需求的IP地址，则将含有该DHCP封包发送给该DHCP客户端；(vi)如果该IP地址不是该DHCP客户端所需求的IP地址，确定在IP地址池(Address Pool)中是否可找到一闲置的IP地址以满足该DHCP客户端的需求，如果有闲置IP地址能满足需求，则向DHCP客户端发送含有闲置IP地址的DHCP封包；(vii)如果没有闲置的IP地址，确定是否有租约已到期的IP地址；(viii)如果有租约已到期的IP地址，则向DHCP客户端发送含有该租约已到期的IP地址的DHCP封包。

采用本发明的动态主机配置方法，在分配IP地址时可重复多次检查所分配的IP地址，从而有效避免IP地址冲突的问题。

【附图说明】

图1是本发明所应用的一动态主机配置系统的架构图。

图2是本发明具体实施方式中所应用的DHCP讯息封包的格式。

图3是本发明动态主机配置方法中DHCP服务器接收和发送讯息封包的流程图。

图4是本发明动态主机配置方法中DHCP服务器向DHCP客户端分配IP地址的流程图。

图5是本发明动态主机配置方法中DHCP中继代理判断所接收的讯息类型以确定发送对象的流程图。

【具体实施方式】

参阅图1，是本发明动态主机配置系统100的架构图。本发明动态主机配置系统100包括有多个DHCP服务器110、一DHCP中继代理120、多个DHCP客户端130以及将上述设备连接起来的网络140。DHCP服务器110是提供网络设置参数给DHCP客户端130的Internet主机。DHCP客户端130是通过DHCP来获得网络配置参数的Internet主机，通常即为普通用户的工作站。DHCP中继代理120是一在DHCP客户端和DHCP服务器间转发DHCP讯息封包的主机或路由器，DHCP客户端与DHCP服务器通过该DHCP中继代理120进行通讯。在本发明的具体实施方式中，该网络140是指以太网络。

DHCP客户端130与DHCP服务器110间通过DHCP讯息封包进行通讯。图2所示为本发明具体实施方式中所应用的DHCP讯息封包200的格式。从结构方面看，一DHCP讯息封包200包括有一op字段202、一chaddr字段204以及一options字段206。为简便起见，DHCP讯息封包200中的其它字段在此不多作叙述。每一DHCP讯息都属于一特定的类型，如DHCPDISCOVER、DHCPOFFER、DHCPREQUEST或DHCPACK等。每一DHCP讯息的类型均会写入options字段206。每一DHCP讯息亦会被标志以确定其是被DHCP服务器110所发出还是被DHCP客户端130所发出，其通过设定op字段202来实现。如果op字段202被设定为BOOTREQUEST，说明该DHCP讯息是由DHCP客户端130所发出。如果op字段202被设定为BOOTREPLY，说明该DHCP讯息是由DHCP服务器110所发出。chaddr字段204用于记录DHCP客户端130的硬件地址。

图3所示为本发明动态主机配置系统及方法的DHCP服务器110接收和发送讯息封包的流程图。在步骤S301，DHCP服务器110从DHCP中继代理120处获得一讯息封包。在步骤S303，DHCP服务器110从所获得的讯息封包中获得该讯息的类型。在步骤S305，DHCP服务器110判断该讯息的类型是否为DHCPDISCOVER。如果该讯息为DHCPDISCOVER，在步骤S307，DHCP服务器110透过DHCP中继代理120向DHCP客户端130发送一DHCPOFFER讯息。该DHCPOFFER讯息包含有有效的网络IP地址。如果该讯息的类型不是DHCPDISCOVER，在步骤S309，DHCP服务器110判断该讯息的类型是否为DHCPREQUEST。如果所接收到的讯息类型为DHCPREQUEST，在步骤S311，该DHCP服务器110向发出DHCPREQUEST讯息的DHCP客户端送回一DHCPACK讯息以确认完成IP地址的租用。在该步骤中，如果DHCP服务器110无法分配一可用IP地址给发送该DHCPREQUEST讯息的DHCP客户端，则其发送一DHCPNAK讯息以拒绝IP地址租用，并更新DHCP服务器的数据库。如果该讯息的类型不是DHCPREQUEST，在步骤S313，DHCP服务器110判断该讯息是否为一DHCPDECLINE讯息。如果该讯息为一DHCPDECLINE讯息，说明发送给该DHCP客户端的IP地址已为其它的DHCP客户端所使用。则在步骤S315，DHCP服务器110更新租约，即将租约中的DHCP客户端设定为已使用该IP地址的DHCP客户端。如果该讯息的类型不是DHCPDECLINE，在步骤S317，DHCP服务器110判断该讯息是否为一DHCPRELEASE讯息。如果所获得的讯息为一DHCPRELEASE讯息，在步骤S319，DHCP服务器110清理发送该DHCPRELEASE讯息的DHCP客户端的租约。如果所获得的讯息不是DHCPRELEASE讯息，在步骤S321，DHCP服务器110判断所获取的讯息是否为DHCPINFORM讯息。如果该讯息是DHCPINFORM讯息，在步骤S323，DHCP服务器110查询地址池，并变更DHCP客户端130所要更改的参数。在步骤S325，DHCP服务器110将已变更的参数发送给DHCP客户端130。

图4所示为本发明动态主机配置系统及方法的DHCP服务器110向DHCP客户端130分配IP地址时，检查有无地址冲突的流程图。当一DHCP服务器110欲向DHCP客户端130发送DHCPOFFER讯息封包时，在步骤S401，DHCP服务器110先初始化该DHCPOFFER讯息封包。在步骤S403，DHCP服务器110获取DHCP客户端130的硬件地址。该硬件地址从DHCP讯息封包的chaddr字段204中获得。在步骤S405，DHCP服务器110根据DHCP客户端130的硬件地址确定该DHCP客户端是否属于主机池(Host Pool)中的主机。所述主机池中的主机是指与该DHCP服务器110在同一网络内的DHCP客户端130。如果是，则在步骤S421，DHCP服务器110直接将含有IP地址的DHCP讯息封包传送给DHCP客户端130。如果该DHCP客户端不是属于主机池中的主机，在步骤S407，DHCP服务器110确定该DHCP客户端130是否有IP地址租约。如果有，则在步骤S421，DHCP服务器110亦直接将该含有IP地址的DHCP讯息封包传送给DHCP客户端130。如果该DHCP客户端130与该DHCP服务器110间没有IP地址租约，在步骤S409，DHCP服务器110确定DHCP讯息封包中所包含的IP地址是否为该DHCP客户端130所需求的IP地址。如果是，在步骤S411，DHCP服务器110确定该IP地址是否为其租约范围内的IP地址。如果是，在步骤S421，DHCP服务器110亦直接将该含有IP地址的DHCP讯息封包传送给DHCP客户端130。如果在步骤S409以及步骤S411的判断结果均为否，在步骤S413，DHCP服务器110确定是否可在地址池中找到一闲置的IP地址。如果可找到一闲置的IP地址，在步骤S415，DHCP服务器110确认该闲置IP地址是否未提供给其它DHCP客户端使用。如果该IP地址确未提供给其它DHCP客户端使用，在步骤S421，DHCP服务器110将含有该闲置IP地址的DHCP讯息封包发送给DHCP客户端130。如果在步骤S413以及步骤S415的判断结果均为否，在步骤S417，DHCP服务器110确定是否可在地址池中找到一租约已到期的IP地址。如果可找到一租约已到期的IP地址，在步骤S415，DHCP服务器110确认该IP地址的租约是否真的已到期。如果为是，则在步骤S421，DHCP服务器110将含有该租约已到期的IP地址的DHCP讯息封包发送给DHCP客户端130。如果在步骤S417以及步骤S419的判断结果均为否，DHCP服务器110停止发送DHCP讯息封包给DHCP客户端130。整个流程结束。

图5所示为本发明动态主机配置系统及方法的DHCP中继代理判断所接收的讯息类型以确定发送对象的流程图。在步骤S501，DHCP中继代理120检查其接口是否功能完善。该等接口包括与DHCP服务器110相互通讯的接口以及与DHCP客户端130相通讯的接口。在步骤S503，DHCP中继代理120激活一组任务来监听所述接口。当DHCP服务器110或DHCP客户端130向对方发送一DHCP封包时，该DHCP封包会首先为DHCP中继代理120所接收。在步骤S505，DHCP中继代理120接收到一DHCP封包。在步骤S507，DHCP中继代理120确定该DHCP封包的讯息操作代码是否为BOOTREPLY。如果该DHCP封包的讯息操作代码为BOOTREPLY，说明该DHCP封包是由DHCP服务器110传送过来，需要传送给DHCP客户端130。在步骤S509，DHCP中继代理120将该DHCP封包传送至DHCP客户端130。如果该DHCP封包的op字段202不是BOOTREPLY，在步骤S511，DHCP中继代理120确定该DHCP封包的op字段202是否为BOOTREQUEST。如果该DHCP封包的op字段202为BOOTREQUEST，说明该DHCP封包是由DHCP客户端130传送过来，需要传送给DHCP服务器110。在步骤S513，DHCP中继代理120将该DHCP封包传送至DHCP服务器110。如果该DHCP封包的op字段202既不是BOOTREPLY，也不是BOOTREQUEST，DHCP中继代理120则不作任何处理，整个流程结束。

Claims (7)

1.一种动态主机配置方法，其用于DHCP服务器根据DHCP客户端的请求向其分配IP地址并检测地址冲突，其特征在于该方法包括如下步骤：

(a)获得DHCP客户端的硬件地址；

(b)确定DHCP客户端是否与DHCP服务器在同一网络上，如果在同一网络上，则该DHCP服务器直接向该DHCP客户端发送一含有IP地址的DHCP封包；

(c)如果该DHCP客户端与该DHCP服务器不在同一网络上，确定其与该DHCP服务器间是否已有IP地址租约，如果已有IP地址租约，该DHCP服务器直接向该DHCP客户端发送一含有IP地址的DHCP封包；

(d)如果该DHCP客户端与DHCP服务器间没有IP地址租约，确定在IP地址池(Address Pool)中是否可找到一闲置的IP地址，如果有闲置IP地址，则向DHCP客户端发送含有闲置IP地址的DHCP封包；

(e)如果没有闲置的IP地址，确定是否有租约已到期的IP地址；

(f)如果有租约已到期的IP地址，则向DHCP客户端发送含有该租约已到期的IP地址的DHCP封包。

2.如权利要求1所述的动态主机配置方法，其特征在于步骤(d)更包括有在发送含有闲置IP地址的DHCP封包之前，确定该IP地址是否为闲置的步骤。

3.如权利要求1所述的动态主机配置方法，其特征在于步骤(f)更包括有在发送含有已到期IP地址的DHCP封包之前，确认该IP地址是否为租约已到期的步骤。

4.如权利要求1所述的动态主机配置方法，其特征在于在步骤(a)之前更包括有初始化一含有IP地址的DHCP封包的步骤。

5.如权利要求4所述的动态主机配置方法，其特征在于步骤(d)之前更包括有确定该DHCP封包中所含有的IP地址是否为该DHCP客户端所需求的IP地址的步骤。

6.如权利要求5所述的动态主机配置方法，其特征在于更包括有确认该IP地址是否为该DHCP服务器租约范围内的IP地址的步骤。

7.一种动态主机配置方法，其用于DHCP服务器根据DHCP客户端的请求向其分配IP地址并检测地址冲突，其特征在于该方法包括如下步骤：

(a)初始化一含有IP地址的DHCP封包；

(b)获得DHCP客户端的硬件地址；

(c)确定DHCP客户端是否与DHCP服务器在同一网络上，如果在同一网络上，则该DHCP服务器直接向该DHCP客户端发送该含有IP地址的DHCP封包；

(d)如果该DHCP客户端与该DHCP服务器不在同一网络上，确定其与该DHCP服务器间是否已有IP地址租约，如果已有IP地址租约，该DHCP服务器直接向该DHCP客户端发送一含有IP地址的DHCP封包；

(e)如果该DHCP客户端与该DHCP服务器间没有IP地址租约，确定该DHCP封包中所含有的IP地址是否为该DHCP客户端所需求的IP地址；

(f)如果该DHCP封包中所含有的IP地址为该DHCP客户端所需求的IP地址，确认该IP地址是否为该DHCP服务器租约范围内的IP地址；

(g)如果该IP地址是该DHCP服务器租约范围内的IP地址，发送该含有IP地址的DHCP封包至该DHCP客户端。

Images