DHCP协议

一、DHCP协议概述

DHCP（Dynamic Host Configuration Protocol，动态主机配置协议）是一种网络管理协议，用于自动分配IP地址、子网掩码、默认网关、DNS服务器等信息给网络中的设备。DHCP协议基于BOOTP协议发展而来，为客户端提供即插即用的网络连接功能。

    在大型企业网络中，会有大量的主机或设备需要获取IP地址等网络参数。如果采用手工配置，工作量大且不好管理，如果有用户擅自修改网络参数，还有可能会造成IP地址冲突等问题。使用动态主机配置协议 DHCP 来分配IP地址等网络参数，可以减少管理员的工作量，避免用户手工配置网络参数时造成的地址冲突。简单来说，DHCP就是为终端设备配置ip地址，并对ip地址进行集中化管理的协议。DHCP全称为动态主机配置协议，是一个UDP协议，端口号为67（客户请求端）和68（服务应答端）。

二、DHCP报文类型

①discover报文-----发现报文，用来发现网络中的DHCP服务器

客户端：发送DHCP discover广播包：客户端先使用一个临时的IP：0.0.0.0（该IP不可用作通信）作为自己的IP广播discover包来请求IP地址，该广播包中包含客户端的MAC——“我需要一个IP地址，我是XXX”

②offer报文--------由服务器进行回复，当收到discover报文后，并且服务器本地存在可用IP地址，则回复信息

DHCP服务器： 响应DHCP offer 广播包： 由于客户端是广播的消息，若该局域网中有多台DHCP服务器，则这些服务器都可以收到该请求包，并且都会送一个响应包，这个包中含有服务器提供的IP地址（但是不包括该IP的子网掩码、网关等参数）——“我这有一个IP地址，先只给你看看IP，你决定一下要不要”

③request报文------正式向服务器请求IP地址

主机：发送DHCP Request 广播包： 主机从收到的DHCP响应包中挑选一个IP号，并且广播一条请求包，该请求包包括了这个IP和主机的MAC地址——“我选择这个IP，你再把该IP的其他信息（子网掩码、网关等参数）发给我吧！”

④ack报文----------服务器同意使用该IP地址

DHCP服务器：发送DHCP ACK广播包：提供该IP的DHCP服务器收到主机的Request包后，再发送了一个ACK确认包，该包中包含IP的租约信息，IP的子网掩码、网关、DNS、租期等

⑤decline报文------当客户端检测到IP地址冲突时，发送给服务器，用以告知服务器，IP不可用,并且会重新向服务器申请地址。

⑥nak报文----服务器拒绝客户端使用该IP地址---- 一般看不到

DHCP服务器：服务器对客户端分配的 IP 地址已超过使用租借期限（服务器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（客户端移到了另一个新的网络）。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 报文来申请新的 IP 地址。

⑦release报文-----客户端主动释放IP地址。

客户端可通过发送此报文主动释放服务器分配给它的 IP 地址，当服务器收到此报文后，可将这个 IP 地址分配给其它的客户端。

⑧inform报文–从服务器中获得其他的网络配置信息

客户端已经获得了 IP 地址，发送此报文的目的是为了从服务器获得其他的一些网络配置信息，比如网关地址、DNS 服务器地址等。

三、DHCP协议工作原理

1. DHCP Discover（发现阶段）
   ）
   客户端发送广播包（源地址为0.0.0.0，目标地址为255.255.255.255）来查找网络中的DHCP服务器。此时，客户端尚未分配到IP地址。

2. DHCP Offer（提供阶段）
   收到Discover消息后，DHCP服务器从地址池中选取一个IP地址，通过Offer消息发送给客户端。Offer消息包含以下信息：

   ·服务器提供的IP地址
   ·子网掩码
   ·租约期限
   ·服务器IP地址

3. DHCP Request（请求阶段）
   客户端收到Offer消息后，选择一个DHCP服务器，并向该服务器发送Request消息，请求分配IP地址。Request消息中包含以下信息：

   ·选择的DHCP服务器IP地址
   ·服务器提供的IP地址

4. DHCP Acknowledge（确认阶段）
   DHCP服务器收到Request消息后，确认客户端的选择，并将IP地址分配给客户端。服务器通过Acknowledge消息将以下信息发送给客户端：

   ·分配给客户端的IP地址
   ·子网掩码
   ·租约期限
   ·服务器IP地址
   ·默认网关
   ·DNS服务器
   ·客户端收到Acknowledge消息后，配置网络参数，并开始使用分配到的IP地址。
   

三、DHCP Acknowledge（确认阶段）

1.租约更新

客户端在租约期限到达一半时，会尝试与DHCP服务器联系，请求更新租约。如果服务器响应，则客户端继续使用原有IP地址；如果服务器未响应，则客户端继续使用IP地址，并在租约期限到达87.5%时再次尝试更新租约。

2.租约释放

当客户端不再需要使用分配到的IP地址时，可以主动发送Release消息给DHCP服务器，释放IP地址。服务器收到Release消息后，将IP地址回收至地址池，供其他客户端使用。

四、DHCP中继代理

在大型网络中，可能会存在多个子网。为了让不同子网的客户端都能获取到DHCP服务器提供的IP地址，需要在各子网中部署DHCP中继代理。中继代理负责转发客户端和服务器之间的DHCP消息，使客户端能够跨子网获取IP地址。

五、DHCP服务器类型

1.Windows DHCP服务器
2.Linux DHCP服务器（如ISC DHCP）
3.网络设备（如路由器、交换机）内置的DHCP服务器功能

六、总结

DHCP协议简化了网络设备的IP地址配置过程，提高了网络管理效率。通过了解DHCP协议的工作原理，我们可以更好地维护和优化网络环境。在实际应用中，应根据网络规模和需求选择合适的DHCP服务器类型，并注意地址池规划、租约期限设置等关键因素。