【25软考网工】第七章（4）DHCP、DNS

一、DHCP

1. DHCP工作原理

1）DHCP四个报文

• DHCP Discover(广播): 用于发现当前网络中的DHCP服务器。（客户端-->服务器）
• DHCP Offer(单播): 携带分配给客户端的IP地址，由DHCP服务器发送。（服务器-->客户端）
• DHCP Request(广播): 告知服务器端自己将使用该IP地址，由DHCP客户端发送。（客户端-->服务器）
• DHCP Ack(单播): 最终确认，告知客户端可以使用该IP地址，由DHCP服务器发送。（服务器-->客户端）

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• 广播与单播
  • 广播: DHCP Discover和DHCP Request是广播。
  • 单播:服务器回复的 DHCP Offer和DHCP Ack通常是单播，但也可以在某些情况下是广播。
• 为什么需要DHCP Request
  • 原因: 客户端可能收到多个DHCP Offer（如多个DHCP服务器存在），需要通过DHCP Request来确认使用哪一个IP地址。

2）题型

• 题目: 为什么DHCP客户端收到Offer之后不直接使用该IP地址，还需要发送一个Request告知服务器端？
• 解析: 因为客户端可能收到多个Offer，需要通过Request来确认具体使用哪一个IP地址。

2. DHCP租期更新

1）租期更新过程

• DHCP Request(单播): 当租约到50%时，客户端向服务器端请求继续使用该IP地址，延长使用期限。
• DHCP Ack: 如果服务器同意续约，会发送Ack消息包，客户端根据新的租期和其他TCP/IP参数更新配置。
• 租期未更新处理:
  • 若第一次续约失败，到租约87.5%时再次尝试续约。
  • 若第二次续约还失败，到租约100%时，客户端必须放弃该IP地址，发送DHCP Discover重新申请地址。
• 无DHCP服务器处理: 如果此时无DHCP服务器可用，客户端会使用169.254.0.0/16中的随机地址，并每隔5分钟再尝试。

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3. DHCP报文格式

1）报文格式概述

• 标准格式: DHCP报文有固定的标准格式。
• 可扩展字段: 报文后面有一个可选字段，用于扩展。

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• 可扩展字段
  • Option 43: 高频考点，用于为AP分配IP地址时，通告AC的地址。
  • Option 82：称为中继代理DHCP Relay信息选项。
• 可扩展协议：DHCP、TCP（20~60字节）、IPv4（20~60字节）、IPv6、BGP、ISIS

4. Option 43应用举例

1）Option 43作用

核心作用: 在WLAN三层组网中，AP通过DHCP报文中的Option 43选项字段获取AC的IP地址，以便建立CAPWAP隧道。

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• 应用场景：当AP的IP地址通过DHCP服务器分配，且AC的IP地址与AP不在同一个广播域时，AP无法通过广播方式获取AC的IP地址，此时需通过Option 43获取。

5. 华为DHCP option43配置

1）配置方法

• 配置命令:
  • 启用DHCP: [DHCP-HW] dhcp enable
  • 创建IP地址池: [DHCP-HW] ip pool huawei
  • 配置网络: [DHCP-HW-ip-pool-huawei] network 192.168.100.0 255.255.255.0
  • 配置网关: [DHCP-HW-ip-pool-huawei] gateway-list 192.168.100.1
  • 配置Option 43: [DHCP-HW-ip-pool-huawei] option 43 sub-option 3 ascii 10.10.10.1（假设AC的IP地址是10.10.10.1）

配置方式选择

• 三种方式:
  • 16进制数（转换麻烦，考试出现几率小）
  • 直接写IP地址
  • 使用ascii码表示IP地址

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6. DHCP分配固定IP地址

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• MAC绑定原理：通过将客户端的MAC地址与特定IP地址绑定实现固定分配
  • 配置命令：

DHCP server static-bind ip-address 192.168.2.2 mac-address 00e0-fc00-00aa

• 配置方式对比：
  • 全局地址池：适用于PC1等需要动态分配的终端
  • 接口地址池：适用于PC2/PC3等场景，其中PC3通过MAC绑定实现固定IP分配
• 操作要点：在接口配置模式下完成MAC与IP的绑定，配置关键点需重点练习

7. DHCP中继

1）DHCP Relay工作原理

Option 82：称为中继代理DHCP Relay信息选项。

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• 产生背景：当DHCP服务器与客户端跨广播域时（如不同VLAN或路由器隔离的网段），需要中继转发DHCP广播报文
• 核心功能：
  • 将客户端的DHCP Discover广播报文转换为单播发送给服务器
  • 将服务器的响应报文单播传回客户端所在广播域
• 报文转换过程：
  • Discover：广播→单播
  • Offer/Ack：单播→广播

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• 路由要求：必须保证中继设备与DHCP服务器间的路由可达性

2）DHCP Relay配置举例

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关键配置步骤：

• 创建DHCP服务器组并指定服务器地址
• 在接口视图下启用DHCP中继功能
• 绑定接口与服务器组的关联关系

典型命令：

DHCP select relay        #开启DHCP relay中继模式，将DHCP请求转发到远程服务器。
DHCP relay server-select HW

考试要点：2024年5月网络工程师案例分析题涉及中继配置流程描述（占4分）

8. DHCP Snooping ——防止非法DHCP服务器接入

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• 问题场景：私接路由器（如小米/TP-Link）会发布非法DHCP Offer，导致终端获取错误IP地址（如192.168.31.0/24）
• 防护机制：
  • 信任端口(Trusted)：仅允许合法DHCP服务器接口
  • 非信任端口(Untrusted)：拦截非法DHCP响应报文
• 典型组网：核心交换机连接合法DHCP服务器的端口设为Trusted，所有用户侧端口保持Untrusted

1）DHCP Snooping配置

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• 配置流程：
  • 全局启用DHCP功能：dhcp enable
  • 开启Snooping功能：dhcp snooping enable
  • 指定信任端口：dhcp snooping trusted
• 设备差异：
  • 华为：默认所有端口为Untrusted
  • 思科：需显式配置Untrusted端口
• 考试重要性：中级/高级网络工程师高频考点，案例分析题常见配置场景

9. 应用案例

1）例题:DHCP报文类型

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• DHCP Discover报文: 客户端用于向DHCP服务器请求IP地址配置信息。
• DHCP Offer报文: 服务器提供IP地址给客户端。
• DHCP Request报文: 客户端选择一个IP地址后，向服务器发送此报文以请求确认。
• DHCP ACK/NACK报文: 服务器确认或拒绝客户端的IP地址请求。
• 注意: 第37题存在争议，若题目表述为“客户端接受服务器IP地址后需发送的报文”，则答案应为DHCP Request，但严格来讲，确认动作是由服务器通过DHCP ACK完成的，因此该题可能存在表述问题。
• 答案：（36）A (37)

2）DHCP拓展字段

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• 答案：A ,Option 43

3）例题:DHCP获取IP地址

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• DHCP Snooping功能: 用于防止未经授权的DHCP服务器在网络中分配IP地址，通过在交换机上配置此功能，可以杜绝非法DHCP服务器导致的IP地址冲突问题。
• 配置流程：
  • 全局启用DHCP功能：dhcp enable
  • 开启Snooping功能：dhcp snooping enable
  • 指定信任端口：dhcp snooping trusted
• 答案：B

4）例题:DHCP请求配置信息

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• DHCP Discover报文: Windows系统中，DHCP客户端通过发送此报文请求IP地址配置信息。
• 备用IP地址: 若在指定时间内未接收到地址配置信息，客户端可能使用169.254.0.1作为备用IP地址.
• 答案：(36）A （37）C

5）例题:首次发送的报文和原IP/原MAC

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• 首次发送报文: 主机首次向DHCP服务器发送DHCP Discover报文以请求IP地址。
• 源MAC地址: 报文的源MAC地址为主机的MAC地址。
• 源IP地址: 由于主机尚未获取IP地址，因此源IP地址为0.0.0.0。
• 答案：(36)A (37)C

6）例题:DHCP服务器租约

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• 租约更新时机: 通常情况下，当租约期过了50%时，客户端会尝试更新租约。若50%时更新失败，则会在租约期过了87.5%时再次尝试更新。
• 租约到期处理: 租约到期后，客户端会重新发送DHCP Discover报文以获取新的IP地址配置。
• 答案：A

7）例题:DHCP确认分配IP地址的消息

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• DHCP Discover报文: 客户端用于向DHCP服务器请求IP地址配置信息。
• DHCP Offer报文: 服务器提供IP地址给客户端。
• DHCP Request报文: 客户端选择一个IP地址后，向服务器发送此报文以请求确认。
• DHCP ACK/NACK报文: 服务器确认或拒绝客户端的IP地址请求。
• 确认消息: DHCP Request报文用于客户端向服务器确认分配IP地址。
• 消息类型: 该消息是一个单播消息，即服务器直接回应客户端的请求。
• 答案：(53) C (54)B

8）例题:DHCP获取地址过程

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• 第二个数据包: 在DHCP获取地址过程中，第二个数据包是DHCP Offer报文，由服务器单播发送给客户端。
• 第一个数据包的源目IP地址和端口: 第一个数据包（DHCP Discover）的源IP地址为0.0.0.0，目的IP地址为255.255.255.255（广播地址），源端口为68，目的端口为67，且使用UDP协议。
• 答案：(29) B, (30)B

10.知识小结

二、DNS域名系统

• DNS作用：把域名转换为IP地址
• 其他地址转换协议：ARP将IP地址转换为MAC地址，RARP将MAC地址转为IP地址
• DNS/DHCP服务器必须为静态IP地址，而 Web/FTP均可为动态IP地址。
• Linux中提供DNS服务的组件为bind，主配置文件为named.conf
• 诊断域名系统基础结构的信息和查看DNS服务器的IP地址命令：nslookup

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1. DNS记录类型

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• SOA记录：起始授权机构记录，用于在众多NS记录中指明主服务器，同时包含数据版本、更新及过期时间信息。
• A记录：实现正向解析，将主机名解析为IP地址（如：www.test.com → 1.1.1.1），是互联网中使用最多的记录类型。
• PTR记录：实现反向解析，将IP地址解析为主机名（如：1.1.1.1 → www.test.com），与A记录互为逆向关系。指针
• 名字服务器NS记录：为域指定授权域名服务器，该域所有子域也被委派给该服务器（如：ns1.domain.com）。
• 邮件MX记录：指明区域邮件服务器及优先级，建立邮箱服务必需此记录。
• 别名CNAME记录：为主机名设置别名（如：www.test.com别名为webserver12.test.com）。

2. DNS查询过程

1）客户机内部查询

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• 查询顺序：
  • 浏览器DNS缓存（最优先）
  • 系统DNS缓存（Windows命令：ipconfig /displaydns查看dns，ipconfig /flushdns清除dns）
  • hosts文件（永久生效，一直影响，路径：Windows/Linux系统目录下，有IP和主机名/域名的映射关系）
• 典型故障案例：当单台主机持续解析异常而其他主机正常时，优先检查hosts文件配置。

查看DNS配置信息：ipconfig /displaydns

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清除DNS缓存：ipconfig /flushdns

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2）客户机到服务器查询

• 在本地DNS服务器查询顺序：
  • 区域记录（权威数据，优先于缓存）
  • 本地DNS服务器缓存
  • 转发器（运营商DNS如114.114.114.114）
• 关键区别：与PC查询不同，服务器优先检查区域记录而非缓存，确保获取最新权威数据。

3）服务器到服务器查询

本地DNS服务器无法查询到，服务器到服务器查询：

• 再查转发器（运营商DNS服务器）
• 查找根、com顶级域名服务器
• 查找test.com权限/授权域名服务器

4）DNS查询方式

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• 递归查询（查到底）
  • 特点：域名服务器代用户完成全部查询并返回最终结果（"老好人"模式）。
  • 应用场景：本地DNS服务器、转发器通常采用。
• 迭代查询（尽力）
  • 特点：服务器返回最近已知线索，客户端自行继续查询（"踢皮球"模式）。
  • 应用场景：根域名服务器必用，顶级域服务器常用。

DNS查询过程：

• DNS服务器/转发器：递归查询
• 根域名服务器：全球13台IPv4根服务器，必采用迭代查询。
• 顶级域服务器：通常采用迭代查询（如.com域）。
• 授权域名服务器：可能递归或迭代，需根据题目具体分析。

5）例题:授权域名服务器传回解析结果表明

• 关键点：主域名服务器正常时应递归返回结果，若由授权服务器直接返回说明主服务器采用迭代
• 排除法：根服务器必迭代排除D；授权服务器可能递归/迭代排除C；主服务器行为排除B
• 答案：A

6）例题:域名服务器配置过程

• 常规配置：根→迭代，主DNS→递归
• 排除法：根不可能递归排除B/D；主DNS通常递归排除A
• 答案：C

7）例题:DNS查询过程

• 迭代典型：根→授权服务器（D）
• 递归典型：客户端→本地DNS（B）
• 缓存特性：B/C选项不涉及查询方式
• 答案：(35)D ，(36)B

8）例题:域名服务器返回结果

• 反常现象：主DNS未返回结果说明其迭代
• 授权服务器：算法不确定排除C/D
• 答案：A

9）例题:域名查询过程

• 本地DNS：最终返回结果→递归（A错）
• 中介DNS：直接应答→递归（B错）
• 根DNS：必迭代（C错）
• 答案：D（授权服务器算法不确定）

3.知识小结