某运营商双BAS组网下AP无法正常续约地址问题处理案例

 某运营商双BAS组网下AP无法正常续约地址

问题处理案例

一、   组网：

在某运营商组网环境中，客户使用两台BAS分别开启DHCP Server功能，我司AP通过中继设备从DHCP Server处获取地址，其中中继设备同时为AP的网关，具体组网图如下。

图1. 现网组网图

现网配置说明：

1） BAS 1地址为172.20.20.2，BAS 2地址为172.20.21.2。

2） 其中网关设备同时开启中继功能。

二、   问题描述：

某运营商双BAS同时开启DHCP Server功能的组网中，AP通过中继获取地址后注册到AC一段时间内会出现下线情况。登陆AP查看地址获取情况，发现AP无法正常获取地址。

三、   过程分析：

3.1 DHCP协议背景知识介绍

1)   发现阶段

在发现阶段，DHCP客户端通过发送DHCP-DISCOVER报文来寻找DHCP服务器。由于DHCP服务器的IP地址对于客户端来说是未知的，所以DHCP客户端以广播方式发送DHCP-DISCOVER报文。所有收到DHCP-DISCOVER报文的DHCP服务器都会发送DHCP OFFER报文，DHCP客户端据此可以知道网络中存在的DHCP服务器的位置。

2)   提供阶段

网络中接收到DHCP-DISCOVER报文的DHCP服务器，会选择一个合适的IP地址，连同IP地址租约期限和其他配置信息（如网关地址，域名服务器地址等）一同通过DHCP-OFFER报文发送给DHCP客户端。

DHCP服务器通过地址池保存可供分配的IP地址和其他配置信息。当DHCP服务器接收到DHCP请求报文后，将从IP地址池中取得空闲的IP地址及其他的参数，发送给DHCP客户端。

DHCP服务器为客户端分配IP地址的优先次序如下：

(1) 与客户端MAC 地址或客户端ID 静态绑定的IP 地址；

(2) DHCP 服务器记录的曾经分配给客户端的IP 地址；

(3) 客户端发送的DHCP-DISCOVER 报文中Option 50 字段指定的IP 地址；

(4) 在DHCP 地址池中，顺序查找可供分配的IP 地址，最先找到的IP 地址；

(5) 如果未找到可用的IP 地址，则依次查询租约过期、曾经发生过冲突的IP 地

址，如果找到则进行分配，否则将不予处理。

DHCP服务器为客户端分配IP地址时，服务器首先需要确认所分配的IP没有被网络上的其他设备所使用。DHCP服务器通过发送ICMP Echo Request（ping）报文对分配的IP进行探测。如果在规定的时间内没有应答，那么服务器就会再次发送ping报文。到达规定的次数后，如果仍没有应答，则所分配的IP地址可用。否则将探测的IP地址记录为冲突地址，并重新选择IP地址进行分配。

3)   选择阶段

如果有多台DHCP服务器向DHCP客户端回应DHCP-OFFER报文，则DHCP客户端只接受第一个收到的DHCP-OFFER报文。然后以广播方式发送DHCP-REQUEST请求报文，该报文中包含Option 54（服务器标识选项），即它选择的DHCP服务器的IP地址信息。

以广播方式发送DHCP-REQUEST请求报文，是为了通知所有的DHCP服务器，它将选择Option 54中标识的DHCP服务器提供的IP地址，其他DHCP服务器可以重新使用曾提供的IP地址。

4)   确认阶段

收到DHCP客户端发送的DHCP-REQUEST请求报文后，DHCP服务器根据DHCP REQUEST报文中携带的MAC地址来查找有没有相应的租约记录。如果有，则发送DHCP-ACK报文作为应答，通知DHCP客户端可以使用分配的IP地址。

DHCP客户端收到DHCP服务器返回的DHCP-ACK确认报文后，会以广播的方式发送免费ARP报文，探测是否有主机使用服务器分配的IP地址，如果在规定的时间内没有收到回应，客户端才使用此地址。否则，客户端会发送DHCP-DECLINE报文给DHCP服务器，通知DHCP服务器该地址不可用，并重新申请IP地址。

如果DHCP服务器收到DHCP-REQUEST报文后，没有找到相应的租约记录，或者由于某些原因无法正常分配IP地址，则发送DHCP-NAK报文作为应答，通知DHCP客户端无法分配合适IP地址。DHCP客户端需要重新发送DHCP-DISCOVER报文来请求新的IP地址。

3.2 案例详细分析：

为了排查上述问题，需要在AP侧进行抓包分析，通过分析AP获取地址及运行过程中DHCP协议的所有报文可以找到问题原因：

1)   AP发送DISCOVER报文，申请ip地址。

2)   BAS 1最先回应AP DHCP OFFER报文，为AP分配地址192.168.0.12。

3)   终端与BAS 1之间通过DHCP Request 、DHCP offer 、DHCP ACK过程实现地址获取。

4)   运行过程中，终端续约报文DHCP Server没有响应，与客户了解后得知BAS侧为了减少DHCP报文数量，将不会响应DHCP Client的续约报文。

5)   当地址续约到期后，终端重新发送DHCP Discover报文，此时包涵DHCP 50属性，指定希望获取的地址192.168.0.12。

6)   此时BAS 1 与BAS 2均给终端回应DHCP OFFER，其中BAS 2恢复速度最快。

7)   AP选择BAS 2作为DHCP Server，发送DHCP REQUEST

8)   此时BAS 2没有按照标准交互过程恢复AP DHCP ACK而是BAS 1恢复终端DHCP ACK。

3.3 案例原因总结：

由于DHCP Server回复终端的DHCP REQUEST报文没有按照标准协议流程来处理。当终端以广播方式发送DHCP-REQUEST请求报文时，是为了通知所有的DHCP服务器，它将选择Option 54中标识的DHCP服务器提供的IP地址，其他DHCP服务器可以重新使用曾提供的IP地址。由于现网中终端第二次获取地址过程中发送的DHCP-REQUEST报文中指定的DHCP Server是BAS 2，而收到的却是BAS 1回应的DHCP-ACK，导致获取地址失败。

四、   解决方法：

1、要求BAS设备修改DHCP策略，恢复DHCP Client的DHCP续约机制。

2、 要求BAS设备修改双DHCP Server的回复顺序问题，标准协议要求是终端DHCP REQUEST中指定的DHCP Server回复AP DHCP ACK。