计算机要和其他计算机通信，首先得有一个IP地址，我们需要把它配置到网卡上。
如何配置IP地址？
你可以使用命令行自己配置一个地址。可以用ifconfig，也可以使用ip addr。
使用net-tools：
$ sudo ifconfig eth1 10.0.0.1/24
$ sudo ifconfig eth1 up使用iproute2：
$ sudo ip addr add 10.0.0.1/24 dev eth1
$ sudo ip link set up eth1可以看到配置IP很简单。但不是配置任何IP都可以的。例如，旁边的机器都是192.168.1.x，我非得配一个10.10.0.10，包是发不出去的。
为什么发不出去？下面举例说明。
旁边的机器是192.168.1.6，跟你的机器在同一个交换机上，而你把机器设置为10.10.0.10。你企图去和192.168.1.6的机器通信，你的包源IP地址是10.10.0.10，目标IP是192.168.1.6，但包发不出去，因为不知道对方的MAC地址。
Linux会首先判断，要去的这个IP地址是和我是同一个网段吗，如果是一个网段的才会发送ARP请求，获取目标MAC地址。如果不是，它会讲包发送到网关。如果配置了网关，Linux会获取网关的MAC地址，将包发给网关。对于192.168.1.6这台机器，虽然这个包路过它家门口，但是目标MAC地址不是它，所以它的网卡不会接收这个包。
如果没有配网关，那包根本发不出去。
如果将网关配置为192.168.1.6呢？Linux不会然你配置成功的，网关要和当前的网络至少一个网卡同一个网段。
所以，要收到配置一台机器的IP时，一定要问网络管理员。一般真正配置IP的时候不是用配置命令，而是放在配置文件里。
不同的配置文件格式不同，但都有CIDR、子网掩码、广播地址和网关地址。
动态主机配置协议（DHCP）
配置IP对技术人员来讲可能不难，但是对于不懂技术的人来讲，要了解什么子网掩码，CIDR等概念才能配置IP太不易用了。
所以，我们需要有一个自动配置IP的协议，就是动态主机配置协议（Dynamic Host Configuration Protocol），简称DHCP。
这个协议只需要网络管理员配置一个共享的IP地址范围。每一台新来的机器通过DHCP协议，申请一个共享IP地址范围里的IP，然后自动配置。等不用了，再还回来，其他机器还可以重复使用。
数据中心里的机器，IP一旦配置好，基本不变，相当于自己买房自己装修。DHCP的方式相当于租房，你不用装修，都帮你配置好了。你暂时可以用一下，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，它只知道自己的MAC地址，别的什么都不知道。怎么办？它会先吼一句，我来了，有人吗？这一步称为DHCP Discover。
新来的机器使用IP地址0.0.0.0发送一个广播包，目的IP是255.255.255.255。广播包封装了UDP，UDP封装了BOOTP，DHCP就是BOOTP的增强版。在广播包里，新人大喊：我是新来的，我的MAC是这个，我没有IP，谁能租个IP给我？
格式像这样：
如果一个网络里面有DHCP服务器的话（相当于IP管理员），他就知道来新人了，这个时候我们就可以看到MAC的重要性了，它是一台机器的唯一身份。
只有MAC是唯一的，IP管理员才知道这是个新人，然后租一个IP给它，这成为DHCP Offer。同时DHCP服务器保留这个IP，从而不会给其他DHCP客户端分配此IP地址。
DHCP Offer的格式像这样：
DHCP Server使用广播地址作为目的地址，因为新来的机器还没有IP。DHCP回复说，我分配了一个可用的IP，你看怎么样？除了IP，服务器还发送了子网掩码、网关和IP地址租期等信息。
如果一个网络里面有多个DHCP Server，新来的机器会收到多个IP地址，然后它会选择一个，并向网络发送一个DHCP Request广播数据包，包中包含客户端的MAC地址、接受的IP地址、提供租约的DHCP 服务器等，并告诉所有的DHCP服务器它接受哪一台服务器提供的IP地址。
由于还没有得到DHCP服务器的最后确认，客户端仍然使用0.0.0.0作为源IP地址、255.255.255.255为目标地址进行广播。
当DHCP服务器收到客户机的DHCP request之后，会返回一个DHCP ACK消息包，表明接受客户机的选择，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，欢迎加入网络大家庭。
IP地址的收回和续租
既然是租房子，就是有租期的。租期到了，管理员就要将IP收回。
如果要续租，就要在租期过去50%的时候，直接向提供租约的DHCP服务器发送DHCP request包，然后服务器发回DHCP ACK包，客户端根据返回包中的新的租期更新自己的配置。
网络管理员不仅能自动分配IP地址，还能帮你安装操作系统！
预启动执行环境（PXE）
普通的个人电脑是没这个需求的，但是数据中心的管理员可能一下拿到几百台空机器，要是一台一台安装，肯定是不可能的。
所以，管理员希望不仅能自动分配IP地址，还能自动安装操作系统。装好系统自动分配IP地址，直接启动就好了。
操作系统的启动过程是这样的。首先启动BIOS，这是个特别小的系统，它读取硬盘的MBR的启动扇区，将GRUB启动起来；然后由GRUB接管，GRUB加载内核、加载作为根文件系统的initramfs文件；然后将权力交给内核；最后内核启动，初始化整个操作系统。
安装操作系统的过程，只能插在BIOS启动之后。这个过程叫做预启动执行环境（Pre-boot Execution Environment），简称PXE。
PXE分为客户端和服务器，由于没有操作系统，只能把客户端放在BIOS里，计算机启动时，BIOS把PXE客户端调入内存里，就可以连接到服务端了。
首先，PXE客户端自己要有一个IP地址，所以它可以通过DHCP服务器获得自己的IP地址。但它怎么知道PXE服务器在哪里呢？
答案是可以配置在DHCP服务器上，如果想使用PXE，则配置next-server，指向PXE服务器的地址，另外要配置初始启动文件filename。
解析PXE的启动过程
首先，启动PXE客户端。第一步是通过DHCP协议告诉DHCP服务器，我是新来的。DHCP服务器会租给它一个IP地址，通过也给它PXE服务器的地址、启动文件pxelinux.0。
其次，PXE客户端去PXE服务器下载这个文件，就可以初始化机器。于是开始下载，下载使用TFTP协议。
然后PXE客户端收到这个文件，开始执行这个文件。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，以后就都好办了。
小结
- DHCP协议主要是用来给客户租用IP地址的。
- DHCP协议能给客户推荐PXE，能够安装操作系统。
两个思考题：
1. PXE协议可以用来装操作系统，但是每次装操作系统都很麻烦。你知道如何使得第一次安装操作系统，后面就正常启动吗？
2. 现在上网很简单，买个路由器，连上WIFI，给DHCP分配一个IP地址，就可以上网了。你是否用过更原始的方法自己组简单的网？
