PXE及BOOTP原理

PXE启动原理

PXE远程无盘引导技术是由Intel推出的，配合Qualystem公司的LiteNet，最初选用台湾DTK公司的E-Terminal，成功地实现了Windows 98的远程启动和运行，并使可靠性和稳定性都大大提高。Windows 98的各种应用软件只需通过简单的几个步骤即可加到无盘工作站上，并可随时升级和扩充，其简便的安装方式和构架，很快得到了业内人士的认可，并广泛流行起来。

PXE是RPL的升级品，它是Preboot Execution Environment的缩写，意思为预置启动环境。它们的不同之处在于RPL是静态路由，而PXE是动态路由。其通信协议采用TCP/IP，与Internet连接高效而可靠，PXE无盘工作站的启动过程分析如下：

（1）客户端个人电脑开机后，在TCP/IP BootROM获得控制权之前先做自我测试。

（2）BootPROM送出BOOTP/DHCP 要求以取得IP。

（3）如果服务器收到个人电脑所送出的要求，就会送回BOOTP/DHCP回应，内容包括：客户端的IP地址、预设网关及开机影像文件。否则，服务器会忽略这个要求。

（4）BootPROM由TFTP通信协议从服务器下载开机影像文件。TFTP协议为Trivial File Transfer Protocol缩写，意为：简单文件传输协议。TFTP可以看成一个简化了的FTP，主要的区别是没有用户权限管理的功能。也就是说，TFTP不需要认证客户端的权限，这样远程启动的客户机在启动一个完整的操作系统之前就可以通过TFTP下载启动映像文件，而不需要证明自己是合法的用户。

（5）客户机通过这个开机影像文件开机，这个开机文件可以只是单纯的开机程序也可以是操作系统。

（6）开机影像文件将包含kernel loader及压缩过的kernel，此kernel将支持NTFS root系统。

（7）开机影像文件在工作站内存模拟成磁盘，从这个模拟磁盘启动。

（8）在实模式下连接服务器，将无盘启动预置好各种环境，例如操作系统所在路径，相关注册表的调整等。

（9）实模式向保护模式下切换 ( (8)、(9) 两项只有无盘Windows 98时才存在) 。

PXE有以下优点：

因为其能支持Windows 98远程启动，所以现有的各种应用软件都能得到非常好的应用。由于系统本机内存为64MB，虚拟内存大小可在服务器自由设定，另具有3D图形视觉增强和AC97 CODEC软件音频功能，因此，相对终端或RPL Windows 95来说增强了多媒体功能。

PXE还有一个最大的优点就是有较强的安全性。不管多少台工作站，系统和应用软件只需安装一套，对用户的权限是在服务器上设定的，用户可以在自己的目录下随便操作，若有了误操作，重新启动便可以完全恢复。

操作维护简便。升级软件只需向服务器重新传一遍系统，所有工作站便已全部升级了。工作站的IP地址由服务器自动给予，不用逐台设置。

多种操作系统及网络产品都支持PXE。作为新一代远程启动技术的代表，各大公司的软硬产品都支持PXE系统。例如：Intel公司的PXE PDK、3Com Dabs和Linux。很多内置网卡的主板都预置PXE启动代码，这给PXE技术的发展奠定了良好的基础。

BOOTP协议原理

BOOTP是BOOT strap Protocol的缩略语，是一种较早出现的远程启动的协议，BOOTP最早出在UNIX系统中，负责UNIX终端的远程启动，直到目前仍是UNIX及之后的Linux系统中最常用的方式。它在基于Windows的无盘网络运用较少，但随着Windows 2000不支持RPL远程启动，并且以TCP/IP作为默认安装网络协议，逐步表明今后的Windows也将以TCP/IP协议作为主要的发展方向，纯TCP/IP的网络将是今后发展的方向。

我们经常用到的DHCP服务就是从BOOTP服务扩展而来的。BOOTP协议使用TCP/IP网络协议中的UDP 67/68两个通信端口。BOOTP主要是用于无磁盘的客户机从服务器得到自己的IP地址、服务器的IP地址、启动映像文件名、网关IP等。它的简单启动过程为：

由BootROM芯片中的BOOTP启动代码启动客户机。此时客户机还没有IP地址，它就用广播形式以IP地址0.0.0.0向网络中发出IP地址查询的请求，这个请求帧中包含了客户机的网卡MAC地址。

网络中的运行BOOTP服务的服务器接收到这个请求帧后，根据这帧中的MAC地址在BOOTPTAB启动数据库中查找这个MAC的记录，如果没有此MAC的记录则不响应这个请求，如果有就将FOUND帧发送回客户机。FOUND帧中包含的主要信息有客户机的IP地址、服务器的IP地址、硬件类型、网关IP地址、客户机MAC地址和启动映像文件名。

客户机就根据ROUND帧中的信息通过TFTP服务器下载启动映像文件，并将此文件在工作站内存模拟成磁盘，从这个模拟磁盘启动。

在PXE启动中可以采用动态分配IP的DHCP方式，也可以采用固定IP方式的BOOTP方式，但它的应用场合不同，若为单一的无盘网络，则可采用DHCP方式简化管理；若为多个网络互连的结构，则使用指定IP的BOOTP方式更为合理一些。