DHCP 作为自动为连接到网络的主机分配 IP 地址的协议最为人熟知。它是我们通常不会想到的协议之一,因为它是在后台运行的——用户完全无视它的操作,只是享受它的便利性和灵活性。
然而,DHCP 的作用不仅仅是自动分配地址,尤其是对于 VoIP 和 UC 设备(如 IP 电话和视频终端)而言。在本文中,我们将探讨 DHCP 的操作及其为 VoIP 和统一通信应用提供的专门选项,其中有些选项你可能还不知道!
简要回顾 DHCP
动态主机配置协议(DHCP)会自动为连接到 IP 网络的主机分配网络参数。网络参数包括 IP 地址、子网掩码、默认网关和 DNS 服务器。如果你曾在个人电脑上设置过自动分配这些元素,你就会明白我在说什么(尽管现在大多数个人电脑的设计都是 “开箱即用 ”DHCP)。
DHCP 基于客户-服务器模式运行。在网络中,DHCP 服务器被设置和部署。任何被配置为从 DHCP 服务器获取网络设置的网络设备都会在网络上寻找这样的服务器。
从 DHCP 服务器获取网络参数需要在客户端和服务器之间交换 DHCP 信息。下图显示了这些信息并描述了这一过程。
- 步骤 1:当 DHCP 客户端激活时,它会发出 DHCP Discover 消息。顾名思义,Discover 消息用于查找本地网段上的 DHCP 服务器。它还会将客户端请求的特定参数通知给看到它的任何 DHCP 服务器。由于客户端不知道可能正在监听的任何 DHCP 服务器的地址,因此此消息会广播到本地网段上的所有设备。
- 步骤 2:收到 Discover 消息的 DHCP 服务器会回复 DHCP Offer 消息。此消息包含 DHCP 服务器根据客户端在 Discover 消息中请求的内容提供的参数。
- 步骤 3:客户端检查提供的参数并以 DHCP 请求消息进行响应,本质上批准并请求将这些参数分配给它。
- 步骤 4: DHCP 服务器收到请求并以 DHCP 确认 (Ack) 进行响应。这只是一个确认,用于通知 DHCP 客户端参数已分配给客户端。
完成这四个步骤后,DHCP 客户端会自动使用 DHCP 服务器发送的参数进行配置,然后建立网络连接。
DHCP 选项
您可以使用 DHCP 配置的每个参数都称为选项。IP 地址、子网掩码、DNS 服务器和默认网关都是 DHCP 提供的 DHCP 选项。但是,建立连接所需的这些基本参数只是该协议可以设置的最基本参数 — DHCP旨在自动为网络主机配置数百个选项。
每个选项都分配有一个 8 位数字,因此您最多可以有 256 个不同的选项。互联网编号分配机构(IANA) 已将这些选项及其数值标准化并发布。
DHCP 选项用例
对于基本的工作站和 PC 连接,您只需要 DHCP 的一点点功能,它超出了建立网络连接所需的基本参数。
但是,VoIP 和 UC 系统可能会使用其他 DHCP 选项来更好地协调和自动化其在网络上的操作。 以下是一些对 VoIP 特别有用的选项:
- TFTP 服务器名称(选项 66):此选项允许 VoIP 电话获取 TFTP 服务器的地址,您可以使用该地址下载配置文件和固件更新。
- TFTP 服务器地址(选项 150):与选项 66 类似,选项 150 可以提供一个或多个 TFTP 服务器的 IP 地址。与选项 66 不同的是,选项 150专门设计用于支持服务器列表,从而提供冗余和负载平衡。
- HTTPS 服务器的 URL(选项 160):这与选项 66 和 150 类似,但适用于 HTTPS 服务器。它还可用于安全下载配置文件。
- 网络时间协议服务器(选项 42): VoIP 电话需要准确的时间才能进行通话记录、计费和其他功能。此选项请求 NTP 服务器的 IP 地址以进行时间同步。
- 供应商特定信息(选项 43):这是一个灵活的选项,用于为 VoIP 电话提供供应商特定配置参数。它可以包括语音 VLAN ID、呼叫服务器地址等信息,以及特定于 VoIP 服务提供商或设备供应商的其他关键设置。
- SIP 服务器(选项 120):此选项指定一个或多个 SIP 服务器的地址,这对于基于会话发起协议 (SIP)的 VoIP 系统特别有用。
上述许多选项对于 UC 系统也很有帮助,该系统集成了跨多个设备和应用程序的语音、视频、消息和其他实时通信服务。
除了 VoIP 电话使用的标准设置外,还有其他 DHCP 选项对 UC 特别有用。这些选项通过向客户端设备提供关键配置信息来促进 UC 系统的无缝操作和管理,例如:
- 供应商识别供应商特定信息(选项 125):此选项允许客户端获取更详细的供应商特定信息。对于通常涉及复杂配置和许多服务的 UC 系统,此选项可以提供与 UC 系统供应商相关的设备特定设置、策略和功能。
- VLAN ID 配置(选项 133):这些选项用于分配VLAN ID 和 VLAN 优先级。将语音和视频流量分离到专用 VLAN 上可以增强 UC 系统的服务质量 (QoS)和安全性。
- 证书配置(选项 157):使用证书进行设备身份验证和安全通信的 UC 系统可以使用此选项来指定客户端设备可以从中获取其证书的 URL。
这些只是在 VoIP 和 UC 环境中自动配置设备时可用的 DHCP 选项的一部分。这些功能通过跨各种通信渠道提供无缝连接、最佳性能和安全性来增强用户体验。
DHCP 的神奇之处在于,其大部分操作无需用户干预,甚至无需网络管理员干预。这些选项通常已在许多设备和软件应用程序上预先配置,因此几乎无需进行任何调整。
也就是说,如果特定企业网络使用自己的 DHCP 服务器为 VoIP 电话和 UC 客户端提供服务,那么可能需要配置这些服务器以向终端设备提供正确的选项代码和参数。
关于 DHCPv6
IPv6 的采用率正在不断提高,因此,如果不简要讨论一下 DHCPv6(DHCP 的对应产品,用于服务 IPv6 地址空间)就有些不妥。
尽管 DHCPv6 在功能和理念上与 IPv4 类似,但它采用了不同的消息传递和操作框架。虽然这两种协议的主要目的是为客户端分配地址和网络配置参数,但 DHCPv6 的设计和实施反映了 IPv4 和 IPv6 之间的架构差异以及多年部署 DHCPv4 的经验教训。
同样,DHCPv6 的选项框架及其选项代码也有所不同。首先,选项代码是一个 16 位数字,允许超过 65,000 个代码值。到目前为止,IANA 定义的代码不到 150 个,因此未来代码(无论是标准化代码还是专有代码)都有很大的发展空间。
结论
DHCP 是网络不可或缺的功能,可确保在网络设备(例如 VoIP 电话和 UC 客户端)上快速、轻松、无缝地部署和维护网络参数。
通过利用这些选项提供的优势,VoIP 和 UC 系统都可以动态地为客户端设备提供所需的所有设置和参数,从而减少手动配置工作量和出现错误的可能性。
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