Dynamic Host Configuration Protocol

一.两个用于描述协议的工具

1.1 MSC(Message Sequence Chart)

消息序列图包括：实体、消息和动作，以及时间线。        其作用是从整体的交互上上描述协议的功能。之所以说是整体上，是因为其涵盖了协议实现上的全部实体，区别于STD只描述一个实体。交互由message和action来体现。

电话呼叫时的MSC图：

可以看出，entity产生action，action产生message，message又往往带来其他entity的action。

如何画出一张MSC？首先确定协议中全部的实体。对于每一个实体，确定其能够做的action和能够发出的么message。再之后才是确定各个实体间的交互关系。

1.2 STD(State Transition Diagram)

STD同样也是用于介绍协议功能的，只不过相较于MSC侧重于整体，STD侧重于协议中的一个实体。        STD中包含：event，message，state。event和state都属于STD描述的实体，而incoming message来自于其他实体，而outgoing message来自于该实体。

从上图可知，画出一张STD图我们需要首先列举出协议中该实体可能处于的所有的state。之后再明确state间的转化条件（incoming message或是event）和转化结果（outgoing message）。 

1.3 TLV

我们知道message中有许多field，其对应着不同的功能。比如TCP packet这个message中有一个Source IP Address的field，其作用是存放发送该TCP packet的源主机的IP地址。        而出于实现特定的功能考虑，有些field是不定长的（variable length），比如TFTP message中的Error域，为了存放错误提示这一可变长的字符串，Error域本身就是不定长的。

那么问题就是我们如何处理message中可变长的field呢？TLV格式（或说编码风格）。

TLV是type-length-value的缩写，其表示可变长的field中存储的信息应该这样组织以便解码：存放定长的type，指示类型（比如不同的错误类型）；存放定长的length，指示value的长度；存放可变长的value，其长度由length给定。

 

 二.IP address allocation --- DHCP介绍

DHCP的全称是动态主机配置协议，作用是为想要接入网络的主机配置相关信息，其中最主要的就是IP地址。        网络相关配置信息的配置有两种分配方式：静态分配（即由用户手动输入）和动态分配（由一个server进行分配）。        常用的动态配置协议分为两种：BOOTstrap Protocol和DHCP。两者的差别和相同点为：

	DHCP	BOOTP
功能	为主机（有硬盘和boot file的）配置相关网络信息	主机可以使用BOOTP获取IP地址，但是最重要的功能是无盘工作站使用该协议和TFTP获取boot file。
传输层	UDP, DHCP client的port为67。	UDP
配置的有效期	网络配置信息存在有效期。到期后会重新分配。	有效期无限制，即不会重新绑定或是更新网络配置
message格式	两者相同

三.DHCP涉及的实体以及有效期

3.1 DHCP server

 

3.2 DHCP client

 3.3 DHCP lease

 四.DHCP message

 

重点需要介绍的域（field）是OPTIONS。 其可变长，遵循TLV格式。我们介绍当其type为53时（表示OPTIONS存储的DHCP message的类型信息）时的情况。

此时length和type均占一字节，type = 53而length = 1。value同样占用一字节，可以为：

value = 1;   DHCPDISCOVER        value = 2; DCHPOFFER        value = 3;DHCPREQUEST          value = 4;   DHCPDECLINE           value = 5; DHCPACK              value = 6;DHCPNAK                   value = 7;  DHCPRELEASE        value = 8;DHCPINFORM

 

五.DHCP operation

DHCP主要包含三种操作，分别时IP address的获取，提前释放IP地址，更新IP地址的租期。各个操作对应着不同的功能，我们可以分别为其画出MSC图。

5.1 IP地址获取

 从上述的对IP地址获取过程的描述中，我们可以提炼出三个entity：DHCP host, DHCP server和other DHCP server(offer未被接受的server)。

 

5.2 Early Lease Termination（提前放弃IP地址） 

 

 5.3 Lease Renewal

IP地址的租期到了需要更新。

 注意，client被selected server拒绝后（DHCPNAK），是不会进入第三或是第四张图的。这四张图是并列的关系（这点在结合STD看就很明显）。