趣谈网络协议04IP地址
如何配置IP地址
使用 net-tools：
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使用 iproute2：
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配置文件配置：
不同系统的配置文件格式不同，但是无非就是CIDR、子网掩码、广播地址和网关地址。
包发送简述
linux系统首先会判断，要去的地址和我的网卡是一个网络吗？是一个网络，才会发送ARP请求，获取MAC地址。
linux默认的逻辑是，如果这是一个跨网段的调用，它便不会直接将包发送到网络上，而是企图将包发送到网关。
如果没有网关，包根本发不出去。
192.168.23.6 不可能设置网关为 192.168.1.6。网关要和当前的网络至少一个网卡是同一个网段的。
动态主机配置协议（DHCP）
如果公司每个人都要需要IT人员配置，肯定忙不过来啊。所以出现了DHCP。
自动配置的协议，也就是动态主机配置协议（Dynamic Host Configuration Protocol），简称 DHCP。
网络管理员只需要配置一段共享的IP地址。申请、用完了、还回去。
如果是数据中心里面的服务器，IP 一旦配置好，基本不会变，这就相当于买房自己装修。DHCP 的方式就相当于租房。你不用装修，都是帮你配置好的。你暂时用一下，用完退租就可以了。
解析 DHCP 的工作方式
当一台机器新加入一个网络的时候，只知道自己的MAC地址，先发广播，说我来啦，称为DHCP discover。
DHCP discover报文：
| 头 | 值 |
|---|---|
| MAC头 | 新机器的mac地址 广播mac地址:ff:ff:ff:ff:ff:ff |
| IP头 | 新机器的IP: 0.0.0.0 目标IP: 255.255.255.255 |
| UDP头 | 源端口：68 目标端口：67 |
| BOOTP头 | boot request |
| 我的mac是这个，我还没有IP! |
新来的机器使用IP地址0.0.0.0发送了一个广播包，目的IP地址为255.255.255.255,广播包封装了UDP, UDP封装了BOOTP。其实DHCP是BOOTP的增强版，但是如果你去抓包的话，很可能看到的名称还是BOOTP协议。
DHCP server,网络管理员在网络里面配置了DHCP server的话，相当于这些IP的管理员。
只有MAC惟一，IP管理员才能知道这是一个新人，需要租给它一个IP地址，这个过程我们称为DHCP offer。DHCP server为此客户保留这个IP地址，租约内不在给其他DHCP客户分配此IP地址。
DHCP offer报文：
| 头 | 值 |
|---|---|
| MAC头 | DHCP的mac地址 广播mac地址:ff:ff:ff:ff:ff:ff |
| IP头 | DHCP的IP: 192.168.1.2 广播IP: 255.255.255.255 |
| UDP头 | 源端口：67 目标端口：68 |
| BOOTP头 | boot reply |
| 这是你的MAC，我分配了这个IP,租给你，你看如何？ |
DHCP server仍然使用广播地址作为目的地址，因为，此时请求分配IP的新人还没有自己的IP。DHCP server回复说：这是你的MAC,我分配了这个IP,租给你，你看如何？除此之外，服务器还发送了子网掩码、网关和 IP 地址租用期等信息。
DHCP server可以有多台。新机器会选择其中一台，一般是最先到达的那个，并且会向网络发送一个 DHCP Request 广播数据包，包中包含客户端的 MAC 地址、接受的租约中的 IP 地址、提供此租约的 DHCP 服务器地址等，并告诉所有 DHCP Server 它将接受哪一台服务器提供的 IP 地址，告诉其他 DHCP 服务器，谢谢你们的接纳，并请求撤销它们提供的 IP 地址，以便提供给下一个 IP 租用请求者。
DHCP Request 广播数据包：
| 头 | 值 |
|---|---|
| MAC头 | 新机器的mac地址 广播mac地址:ff:ff:ff:ff:ff:ff |
| IP头 | 新机器的IP: 0.0.0.0 目标IP: 255.255.255.255 |
| UDP头 | 源端口：68 目标端口：67 |
| BOOTP头 | boot request |
| 我的mac是这个，我准备租用这个DHCP server给分配的IP。 |
由于还没有得到DHCP server的最后确认，客户端仍然使用0.0.0.0为源IP地址、255.255.255.255为目标地址进行广播。 在BOOTP里面，接受某个DHCP server的分配IP。
当DHCP server接收到客户机的DHCP request之后，会广播返回客户机一个DHCP ack消息包，表明已经接受客户机的选择，并将这一 IP 地址的合法租用信息和其他的配置信息都放入该广播包，发给客户机，欢迎它加入网络大家庭。
DHCP ack消息包：
| 头 | 值 |
|---|---|
| MAC头 | DHCP的mac地址 广播mac地址:ff:ff:ff:ff:ff:ff |
| IP头 | DHCP的IP: 192.168.1.2 广播IP: 255.255.255.255 |
| UDP头 | 源端口：67 目标端口：68 |
| BOOTP头 | boot reply |
| DHCP ACK, 这个新人的IP是我这个DHCP server租的，租约在此！ |
IP 地址的收回和续租
DHCP的IP是有租约的。如果不续约就回收。提前一段时间说续约不续约。
客户机会在租期过去 50% 的时候，直接向为其提供 IP 地址的 DHCP Server 发送 DHCP request 消息包。客户机接收到该服务器回应的 DHCP ACK 消息包，会根据包中所提供的新的租期以及其他已经更新的 TCP/IP 参数，更新自己的配置。这样，IP 租用更新就完成了。
预启动执行环境（PXE）
在数据中心，都是新设备，没有操作系统。
数据中心管理员需要自己安装系统，装好系统后自动分配IP地址，直接启动就能用。
操作系统启动的过程：
启动BIOS,读取MBR启动扇区，将GRUB启动起来，权力交给GRUB,GRUB加载内核，加载作为根文件系统的initramfs文件，权力交给内核，内核启动，初始化整个操作系统。
那我们安装操作系统的过程，只能插在 BIOS 启动之后了。因为没安装系统之前，连启动扇区都没有。因而这个过程叫做预启动执行环境（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 把 PXE 客户端调入内存里面，就可以连接到服务端做一些操作了。
PXE 客户端自己也需要有个 IP 地址。因为 PXE 的客户端启动起来，就可以发送一个 DHCP 的请求，让 DHCP Server 给它分配一个地址。
需要知道PXE服务器地址？
PXE 客户端启动的时候，啥都没有。好在 DHCP Server 除了分配 IP 地址以外，还可以做一些其他的事情。这里有一个 DHCP Server 的一个样例配置：
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按照上面的原理，默认的 DHCP Server 是需要配置的，无非是我们配置 IP 的时候所需要的 IP 地址段、子网掩码、网关地址、租期等。如果想使用 PXE，则需要配置 next-server，指向 PXE 服务器的地址，另外要配置初始启动文件 filename。
这样 PXE 客户端启动之后，发送 DHCP 请求之后，除了能得到一个 IP 地址，还可以知道 PXE 服务器在哪里，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。
解析 PXE 的工作过程
启动 PXE 客户端, 通过DHCP协议向DHCP server获取IP地址、PXE服务器的地址、启动文件pxelinux.0。
PXE客户端去PXE服务器下载这个文件，初始化机器。下载使用的TFTP协议。PXE服务器上要安装TFTP服务器。
PXE客户端收到这个文件后，执行这个文件 ，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。一旦启动了操作系统，以后就啥都好办了。