【网络协议】DHCP和PXE

极客时间-轻松学习，高效学习-极客邦

DHCP（Dynamic Host Configuration Protocol）：动态主机配置协议。工作方式如下：

当一台机器新加入一个配置了DHCP Sever网络的时候，首先会进行 DHCP Discover，即使用IP地址0.0.0.0发送一个广播包，目的IP地址为255.255.255.255。广播包封装了UDP，UDP封装了BOOTP。DHCP是BOOTP的增强版，但如果抓包的话，很可能看到的名称还是BOOTP协议。

在这个广播包里，新来的机器进行Boot request。

DHCP Sever就会分配给它一个IP地址，这个过程称为DHCP Offer。同时，DHCP Sever会保留此IP地址，不再为其它机器分配。此时，DHCP Sever也使用广播地址作为目的地址，因为，当下请求分配IP的新机器还没有自己的IP，除此之外，服务器还发送的子网掩码、网关、和IP地址的使用期限等信息。

如果有多次DHCP Sever,这台新机器就会收到多个DHCP Offer，它会选择其中一个作为自己的IP地址，一般是最先到达的那个，并向网络发送一个DHCP Request 广播数据包，包含客户端的MAC地址、接受的IP地址、提供IP地址的DHCP服务器地址等，并告诉所有的DHCP Sever它将接受哪一台服务器提供的IP地址，同时请求其余DHCP Sever撤回它们提供的IP。

客户机会在IP使用期限过去50%的时候，直接向为其提供IP地址的DHCP Sever发送DHCP request消息包。接到服务器回应的DHCP ACK包后，根据包中所提供的新的使用期限以及其他已经更新的TCP/IP参数，更新自己的配置，这样，IP使用期限就更新完成了。

网络管理员不仅能自动分配IP，还能安装操作系统

这个过程和操作系统启动的过程相似。

【附：操作系统启动过程】首先，启动BIOS，BIOS是一个特别小的小系统，只能做特别小的一件事，就是读取硬盘的MBR启动扇区，将GRUB启动起来，然后将权力交给GRUB，GRUB加载内核、加载作为根文件系统的initramfs文件，然后将权力交给内核，最后内核启动，初始化整个操作系统。

安装操作系统的过程，只能插在启动BIOS之前，因为没安装系统之前，连启动扇区都没有。因而，这个过程叫作预启动执行环境（Pre-boot Execution Environment），简称PXE。

PXE协议分为客户端和服务器端，由于还没有操作系统，只能先把客户端放在BIOS里面，当计算机启动时，BIOS将PXE客户端调入内存中，就可以连接服务端做一些操作了。

PXE的客户端启动起来后，会发送一个DHCP请求，让DHCP Sever为它分配一个IP地址。如果想使用PXE，除了IP地址，还需要配置next-sever，指向PXE服务器的地址，另外需要配置初始启动文件filename。这样，PXE客户端就知道PXE服务器在哪里了，也可以知道如何从PXE服务器上下载某个文件，去初始化操作系统。

知道了这些后，PXE客户端就可以开始下载了，下载的时候使用的是TFTP协议，所以在PXE服务器上，往往还需要一个TFTP服务器，将PXE客户端要下载的文件传给它。

PXE客户端收到文件后，开始执行文件。这个文件会指示PXE客户端，向TFTP服务器请求计算机的配置信息pxelinux.cfg。TFTP服务器会给PXE客户端一个配置文件，里面会说内核在哪里、initramfs在哪里。PXE客户端会请求这些文件。

最后，启动Linux内核。