和其他機器通訊，就需要一個通訊地址凉倚，要給網(wǎng)卡配置這么一個地址。

1 配置IP地址

可以使用ifconfig嫂沉，也可以使用ip addr稽寒。設(shè)置好了以后，用這兩個命令趟章，將網(wǎng)卡up一下杏糙，就可以開始工作了。

1.1 net-tools

$ sudo ifconfig eth1 10.0.0.1/24
$ sudo ifconfig eth1 up

1.2 iproute2

$ sudo ip addr add 10.0.0.1/24 dev eth1
$ sudo ip link set up eth1

如果配置的是一個和誰都不搭嘎的地址呢蚓土？

例如宏侍，旁邊的機器都是192.168.1.x，我非得配置一個16.158.23.6蜀漆，會出現(xiàn)什么現(xiàn)象呢谅河？

不會出現(xiàn)任何現(xiàn)象，就是包發(fā)不出去唄

為什么發(fā)不出去呢嗜愈？

192.168.1.6 就在你這臺機器的旁邊旧蛾，甚至在同一交換機莽龟，而你把機器的地址設(shè)為 16.158.23.6

在這臺機器上蠕嫁，你企圖去ping 192.168.1.6，覺得只要將包發(fā)出去毯盈，同一個交換機的另一臺機器馬上就能收到剃毒，是嘛？

可Linux不是這樣的搂赋，沒你想得那么智能

你用肉眼看到那臺機器就在旁邊赘阀，它則需要根據(jù)自己的邏輯處理

只要是在網(wǎng)絡(luò)上跑的包，都是完整的脑奠，可以有下層沒上層基公，絕對不可能有上層沒下層

所以，它有自己的源IP地址 16.158.23.6宋欺，也有目標(biāo)IP地址 192.168.1.6轰豆，但包發(fā)不出去，這是因為MAC層還沒填

自己的MAC地址自己知道,但目標(biāo)MAC填啥呢齿诞？

是不是填 192.168.1.6 機器的MAC地址呢酸休？

當(dāng)然不是!

Linux會判斷要去的這個地址和我是一個網(wǎng)段嗎，或者和我的一個網(wǎng)卡是同一網(wǎng)段嗎祷杈？

只有是一個網(wǎng)段的斑司，它才會發(fā)送ARP請求，獲取MAC地址

如果發(fā)現(xiàn)不是呢但汞？

Linux默認(rèn)的邏輯宿刮，如果這是一個跨網(wǎng)段的調(diào)用互站，它不會直接將包發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)上，而是將包發(fā)送到網(wǎng)關(guān)

如果配置了網(wǎng)關(guān)僵缺，Linux會獲取網(wǎng)關(guān)的MAC地址云茸，然后將包發(fā)出去

對于 192.168.1.6 機器，雖然路過家門的這個包谤饭，目標(biāo)IP是它标捺，但是無奈MAC地址不是它的，所以它的網(wǎng)卡是不會把包收進(jìn)去的

如果沒有配置網(wǎng)關(guān)呢揉抵？

那包壓根就發(fā)不出去

如果將網(wǎng)關(guān)配置為 192.168.1.6 呢亡容？

不可能，Linux不會讓你配置成功

因為 網(wǎng)關(guān)要和當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)至少一個網(wǎng)卡是同一個網(wǎng)段

怎能允你16.158.23.6的網(wǎng)關(guān)是192.168.1.6呢冤今？

所以闺兢，當(dāng)你需要手動配置一臺機器的網(wǎng)絡(luò)IP時，一定要好好問問你的網(wǎng)管

如果在機房里面戏罢，要去網(wǎng)管那申請屋谭，讓他給你分配一段正確的IP地址

當(dāng)然，真正配置的時候龟糕，一定不是直接用命令配置的桐磁，而是放在一個配置文件里面

不同系統(tǒng)的配置文件格式不同，但是無非就是CIDR讲岁、子網(wǎng)掩碼我擂、廣播地址和網(wǎng)關(guān)地址

2 DHCP - 動態(tài)主機配置協(xié)議

配置IP后一般不能變，配置一個服務(wù)端的機器還可以缓艳，但如果是客戶端的機器呢校摩？

我抱著一臺筆記本電腦在公司里走來走去，或者白天來晚上走阶淘，每次使用都要配置IP地址衙吩，那可怎么辦？還有人事溪窒、行政等非技術(shù)人員坤塞，如果公司所有的電腦都需要IT人員配置，肯定忙不過來啊霉猛。

需要有一個自動配置的協(xié)議尺锚，即動態(tài)主機配置協(xié)議（Dynamic Host Configuration Protocol），簡稱DHCP

那網(wǎng)管就輕松多了惜浅。只需要配置一段共享的IP地址

每一臺新接入的機器都通過DHCP協(xié)議瘫辩，來這個共享的IP地址里申請，然后自動配置好就可

等用完了，還回去伐厌，這樣其他的機器也能用承绸。

**數(shù)據(jù)中心里面的服務(wù)器，IP一旦配置好挣轨，基本不會變

這就相當(dāng)于買房自己裝修军熏。DHCP的方式就相當(dāng)于租房。你不用裝修卷扮，都是幫你配置好的荡澎。你暫時用一下，用完退租就可以了晤锹。**

3 DHCP的工作方式

當(dāng)一臺機器新加入一個網(wǎng)絡(luò)的時候摩幔，肯定啥情況都不知道，只知道自己的MAC地址

怎么辦鞭铆？先吼一句或衡，我來啦，有人嗎车遂？這時候的溝通基本靠“吼”

這一步封断，我們稱為DHCP Discover。

新來的機器使用IP地址 0.0.0.0 發(fā)送了一個廣播包舶担，目的IP地址為 255.255.255.255

廣播包封裝了UDP坡疼，UDP封裝了BOOTP

其實DHCP是BOOTP的增強版，但是如果去抓包的話柄沮，很可能看到的名稱還是BOOTP協(xié)議

在廣播包里回梧，新人大喊：我是新來的（Boot request）废岂，我的MAC地址是這個祖搓，我還沒有IP，誰能給租給我個IP地址湖苞！

• 格式就像

  
  

如果一個網(wǎng)管在網(wǎng)絡(luò)里面配置了DHCP Server拯欧，他就相當(dāng)于這些IP的管理員

立刻能知道來了一個“新人”

這個時候，我們可以體會MAC地址唯一的重要性了

當(dāng)一臺機器帶著自己的MAC地址加入一個網(wǎng)絡(luò)的時候财骨，MAC是它唯一的身份镐作，如果連這個都重復(fù)了，就沒辦法配置了隆箩。

只有MAC唯一该贾，IP管理員才能知道這是一個新人，需要租給它一個IP地址捌臊，這個過程我們稱為DHCP Offer

同時杨蛋，DHCP Server為此客戶保留為它提供的IP地址，從而不會為其他DHCP客戶分配此IP地址。

DHCP Offer的格式就像這樣逞力，里面有給新人分配的地址曙寡。

DHCP Server 仍然使用廣播地址作為目的地址

因為，此時請求分配IP的新人還沒有自己的IP

DHCP Server回復(fù)說寇荧，我分配一個可用的IP給你举庶，你看如何？

除此之外揩抡，服務(wù)器還發(fā)送了子網(wǎng)掩碼户侥、網(wǎng)關(guān)和IP地址租用期等信息。

新來的機器很開心峦嗤，它的“吼”得到了回復(fù)添祸，并且有人愿意租給它一個IP地址了，這意味著它可以在網(wǎng)絡(luò)上立足了

當(dāng)然更令人開心的是寻仗，如果有多個DHCP Server刃泌，這臺新機器會收到多個IP地址，簡直受寵若驚!!!

它會選擇其中一個DHCP Offer署尤，一般是最先到達(dá)的那個耙替，并且會向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送一個DHCP Request廣播數(shù)據(jù)包，包中包含客戶端的MAC地址曹体、接受的租約中的IP地址俗扇、提供此租約的DHCP服務(wù)器地址等，并告訴所有DHCP Server它將接受哪一臺服務(wù)器提供的IP地址箕别，告訴其他DHCP服務(wù)器铜幽，謝謝你們的接納，并請求撤銷它們提供的IP地址串稀，以便提供給下一個IP租用請求者

還沒得到DHCP Server的最后確認(rèn)除抛，客戶端仍然使用0.0.0.0為源IP地址、255.255.255.255為目標(biāo)地址進(jìn)行廣播

在BOOTP里面母截，接受某個DHCP Server的分配的IP到忽。

當(dāng)DHCP Server接收到客戶機的DHCP request之后，會廣播返回給客戶機一個DHCP ACK消息包清寇，表明已經(jīng)接受客戶機的選擇喘漏，并將這一IP地址的合法租用信息和其他的配置信息都放入該廣播包，發(fā)給客戶機华烟，歡迎它加入網(wǎng)絡(luò)大家庭

最終租約達(dá)成的時候翩迈，還是需要廣播一下，讓大家都知道盔夜。

IP地址的收回和續(xù)租

既然是租房子负饲，就是有租期的搅方。租期到了，管理員就要將IP收回绽族。

如果不用的話姨涡，收回就收回了。就像你租房子一樣吧慢，如果還要續(xù)租的話涛漂，不能到了時間再續(xù)租，而是要提前一段時間給房東說

DHCP也是這樣

客戶機會在租期過去50%的時候检诗，直接向為其提供IP地址的DHCP Server發(fā)送DHCP request消息包

客戶機接收到該服務(wù)器回應(yīng)的DHCP ACK消息包匈仗，會根據(jù)包中所提供的新的租期以及其他已經(jīng)更新的TCP/IP參數(shù)，更新自己的配置

這樣逢慌，IP租用更新就完成了悠轩。

網(wǎng)絡(luò)管理員不僅能自動分配IP地址，還能幫你自動安裝操作系統(tǒng)攻泼！

預(yù)啟動執(zhí)行環(huán)境（PXE）

數(shù)據(jù)中心里面的管理員可能一下子就拿到幾百臺空的機器火架，一個個安裝操作系統(tǒng)，會累死的忙菠。

所以管理員希望的不僅僅是自動分配IP地址何鸡，還要自動安裝系統(tǒng)。裝好系統(tǒng)之后自動分配IP地址牛欢，直接啟動就能用了

安裝操作系統(tǒng)骡男，應(yīng)該有個光盤吧。數(shù)據(jù)中心里不能用光盤吧傍睹，想了一個辦法就是隔盛，可以將光盤里面要安裝的操作系統(tǒng)放在一個服務(wù)器上，讓客戶端去下載

但是客戶端放在哪里呢拾稳？它怎么知道去哪個服務(wù)器上下載呢吮炕？客戶端總得安裝在一個操作系統(tǒng)上呀，可是這個客戶端本來就是用來安裝操作系統(tǒng)的呀熊赖？

其實来屠，這個過程和操作系統(tǒng)啟動的過程有點兒像。

• 首先震鹉，啟動BIOS,讀取硬盤的MBR啟動扇區(qū)，將GRUB啟動起來
• 然后將權(quán)力交給GRUB捆姜，GRUB加載內(nèi)核传趾、加載作為根文件系統(tǒng)的initramfs文件
• 再將權(quán)力交給內(nèi)核
• 最后內(nèi)核啟動，初始化整個操作系統(tǒng)泥技。

安裝操作系統(tǒng)的過程浆兰，只能插在BIOS啟動之后了

因為沒安裝系統(tǒng)之前，連啟動扇區(qū)都沒有。因而這個過程叫做預(yù)啟動執(zhí)行環(huán)境 （Pre-boot Execution Environment）簸呈，PXE

PXE協(xié)議分為客戶端和服務(wù)器端榕订，由于還沒有操作系統(tǒng)，只能先把客戶端放在BIOS里面

當(dāng)計算機啟動時蜕便，BIOS把PXE客戶端調(diào)入內(nèi)存里面劫恒，就可以連接到服務(wù)端做一些操作了。

首先轿腺，PXE客戶端自己也需要有個IP地址

因為PXE的客戶端啟動起來两嘴，就可以發(fā)送一個DHCP的請求，讓DHCP Server給它分配一個地址族壳。PXE客戶端有了自己的地址憔辫，那它怎么知道PXE服務(wù)器在哪里呢？對于其他的協(xié)議仿荆，都好辦贰您，要么人告訴他

例如，告訴瀏覽器要訪問的IP地址拢操，或者在配置中告訴它枉圃；例如，微服務(wù)之間的相互調(diào)用庐冯。

但是PXE客戶端啟動的時候孽亲，啥都沒有

好在DHCP Server除了分配IP地址以外，還可以做一些其他的事情展父。這里有一個DHCP Server的一個樣例配置：

ddns-update-style interim;
ignore client-updates;
allow booting;
allow bootp;
subnet 192.168.1.0 netmask 255.255.255.0
{
    option routers 192.168.1.1;
    option subnet-mask 255.255.255.0;
    option time-offset -18000;
    default-lease-time 21600;
    max-lease-time 43200;
    range dynamic-bootp 192.168.1.240 192.168.1.250;
    filename "pxelinux.0";
    next-server 192.168.1.180;
}

按照上面的原理返劲，默認(rèn)的DHCP Server是需要配置的，無非是我們配置IP的時候所需要的IP地址段栖茉、子網(wǎng)掩碼篮绿、網(wǎng)關(guān)地址、租期等

如果想使用PXE吕漂，則需要配置next-server亲配，指向PXE服務(wù)器的地址，另外要配置初始啟動文件filename

這樣PXE客戶端啟動之后惶凝，發(fā)送DHCP請求之后吼虎，除了能得到一個IP地址，還可以知道PXE服務(wù)器在哪里苍鲜，也可以知道如何從PXE服務(wù)器上下載某個文件思灰，去初始化操作系統(tǒng)。

解析PXE的工作過程

啟動PXE客戶端

通過DHCP協(xié)議告訴DHCP Server混滔，我,窮b洒疚，打錢!

DHCP Server便租給它一個IP地址歹颓，同時也給它PXE服務(wù)器的地址、啟動文件pxelinux.0

初始化機器

PXE客戶端知道要去PXE服務(wù)器下載這個文件后油湖，就可以初始化機器

便開始下載(TFTP協(xié)議),還需要有一個TFTP服務(wù)器

PXE客戶端向TFTP服務(wù)器請求下載這個文件巍扛，TFTP服務(wù)器說好啊，于是就將這個文件傳給它

執(zhí)行文件

然后乏德，PXE客戶端收到這個文件后撤奸，就開始執(zhí)行這個文件

這個文件會指示PXE客戶端，向TFTP服務(wù)器請求計算機的配置信息pxelinux.cfg

TFTP服務(wù)器會給PXE客戶端一個配置文件鹅经，里面會說內(nèi)核在哪里寂呛、initramfs在哪里。PXE客戶端會請求這些文件瘾晃。

啟動Linux內(nèi)核

一旦啟動了操作系統(tǒng)贷痪，以后就啥都好辦了

總結(jié)

DHCP協(xié)議主要是用來給客戶租用IP地址，和房產(chǎn)中介很像蹦误，要商談劫拢、簽約、續(xù)租强胰，廣播還不能“搶單”舱沧；

DHCP協(xié)議能給客戶推薦“裝修隊”PXE，能夠安裝操作系統(tǒng)偶洋，這個在云計算領(lǐng)域大有用處熟吏。

參考

• 趣談網(wǎng)絡(luò)協(xié)議