什么是DHCP？

动态主机配置协议（DHCP）是一种通过DHCP服务器分配IP地址的网络协议。当客户端连接到DHCP服务器时，客户端设备会请求接入网络。验证通过后，服务器会在前缀范围内分配一个IP地址。若没有可用IP地址可分配，服务器会返回错误信息。

客户端对分配到的IP地址拥有特定租期，该租期称为租赁期限。标准租期为24小时，租期结束后IP地址会自动续期。此外，当客户端断开网络连接或不再使用该IP地址时，也会触发续期流程。

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DHCP协议的工作原理是什么？

客户端设备会发送IP地址请求，该请求包含设备的媒体访问控制（MAC）地址，用于标识设备的网卡。请求随后发送至DHCP服务器，服务器验证通过后，会为设备分配一个可用IP地址，设备即可接入该网络。

DHCP服务器分配的IP地址属于特定范围，该范围称为子网。服务器会被分配不同的IP地址段用于分配。例如，某服务器的IP地址范围可能是195.22.9.1至195.22.9.10。

网络中的路由器充当客户端与服务器之间的通信中介。DHCP中继代理负责响应客户端的请求，为其分配IP地址；若当前无可用IP地址，则不分配。

DHCP服务器包含一个IP地址池，用于为客户端设备分配地址。服务器会对这些IP地址进行管理，以确保分配合理。

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IP地址的组成部分

IP地址分为两个部分。第一部分标识其所属的网络，第二部分定义网络内的具体设备。

根据长度不同，IP地址可分为A类至E类。

A类

第一个数字标识设备所属网络，其余数字标识设备本身。

示例：10.1.1.100中，“10”标识网络，“.1.1.100”标识设备。

B类

前两个数字标识设备所属网络，后两个数字标识设备本身。

示例：172.16.1.100中，“172.16”标识网络，“.1.100”标识设备。

C类

前三个数字标识网络，最后一个数字标识设备本身。

示例：192.168.1.100中，“192.168.1”标识网络，“.100”标识设备。

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静态IP地址与动态IP地址

分配给客户端设备的IP地址分为两类：静态IP地址和动态IP地址，其名称已体现各自的工作方式。

静态IP地址分配给客户端设备后，即使超时也不会更改或续期。这意味着，该IP地址会永久属于该客户端，即便客户端断开网络连接。若所有现有客户端都断开连接，路由器或DHCP服务器会出现IP地址耗尽的情况，导致新设备无法接入网络。

而动态IP地址则解决了静态IP地址存在的问题。分配给客户端设备的动态IP地址会在最长24小时的超时后续期，确保客户端不会长期占用某一IP地址。这样一来，即便现有客户端断开连接，路由器或DHCP服务器仍有可用IP地址分配给新设备。

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DHCP的不同组件

DHCP服务器管理

包括管理DHCP服务器、配置设置、持续更新以及分配任务，例如搭建和维护新的DHCP服务器、监控性能、识别并排查问题等。

DHCP作用域管理

DHCP作用域是DHCP服务器可租赁给客户端的IP地址范围和参数集合。这包括定义IP地址范围、子网掩码、租赁期限及其他配置。确保每个子网都有合适的配置用于分配IP地址。

主机-IP映射

根据设备的媒体访问控制（MAC）地址，将特定IP地址映射到特定设备。这也称为DHCP预留，可确保设备每次接入网络时都能获得相同的固定IP地址。

主机组映射

将主机划分为不同类别，并为每个组应用特定的DHCP选项。不同组会根据其在网络中的功能或位置，获得不同的DNS服务器地址。

标准选项与自定义选项

这些选项为客户端提供额外可分配的参数。标准选项包括默认网关、DNS服务器和子网掩码。自定义选项可根据特定需求定义，例如用于自定义DNS域或与应用相关的配置。

DHCP指纹识别

这是一种基于DHCP请求的独特特征，识别DHCP客户端设备类型或操作系统的技术。主要用于安全防护、网络优化等场景。

PXE环境

预启动执行环境（PXE）允许计算机通过网络资源而非本地存储启动。DHCP会提供启动信息，将客户端指向相应的启动服务器和启动文件，以完成启动流程。

DHCP故障转移管理

配置DHCP故障转移可确保DHCP网络服务持续运行，避免服务中断或网络延迟。这需要两台DHCP服务器（主服务器和备用服务器）配置为故障转移关系，当其中一台服务器故障时，另一台服务器会接管服务。两台服务器还会共享租赁信息。

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DHCP租赁管理的重要性

DHCP租赁管理在多个网络层面发挥作用，为企业确保高效的DHCP网络服务。具体包括：

高效的IP利用率

DHCP租赁管理通过动态为多个客户端分配IP地址，并在会话超时后续期，防止IP地址耗尽。减少IP资源浪费和网络服务不可用的情况。

网络稳定性

管理租赁可避免IP地址冲突，确保设备能持续接入网络。

增强安全性

监控哪些设备在何时接入网络，有助于识别试图非法接入网络的未授权设备。

优化网络性能

动态IP分配和续期可平衡服务器的网络负载，减少用户面临的停机时间和延迟。

灵活性

支持自带设备（BYOD）、不同连接时长、居家办公等场景，允许企业扩展其网络服务。

故障排查

跟踪和维护IP地址记录及租赁历史，便于快速排查网络问题，同时助力更好的网络规划。

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DHCP在网络中的优势

自动化IP地址分配

当DHCP请求进入路由器或服务器时，IP地址会自动分配给客户端设备。减少了为单个设备手动分配IP地址的工作量。

IP统一管理平台

DHCP将IP地址、子网掩码、网关地址及其他网络配置整合在一处，实现同步分配。让管理员分配IP地址的工作更便捷。

灵活性

DHCP服务器大多采用动态IP地址分配方式，减少新客户端面临的IP地址不可用问题。

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DHCP协议如何助力企业？

随着5G和自带设备（BYOD）服务的普及，以及物联网（IoT）的兴起，企业员工使用的设备数量不断增加。这导致IP地址需求上升，进而可能出现IP地址耗尽的情况。

DHCP与动态域名系统（DDNS）配合，通过为客户端动态租赁IP地址（租期例如24小时），简化了这一问题。当客户端注销且在时限内未重新连接时，DHCP服务器会回收该IP地址，并分配给下一位用户。这种动态IP分配方式有助于实现网络中高效的DHCP IP管理。

使用DDI Central管理DHCP，促进高效、受控的 IP 地址分配，实现无缝网络连接并防止动态网络基础设施中的冲突。

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关于DHCP的常见问题（FAQ）

1、什么是DHCP租赁？

DHCP租赁是客户端可使用DHCP分配的IP地址的时间期限。会话超时后，服务器会自动为该IP地址续期。

2、什么是DHCP作用域？

DHCP作用域指DHCP服务器管理并分配给客户端设备的IP地址范围。

3、什么是DHCP中继代理？

DHCP中继代理是客户端与服务器之间的网络中介。负责将客户端的消息转发至服务器，反之亦然。

4、什么是DHCP故障转移？

DHCP故障转移是指DHCP集群共享IP地址、租赁记录、租赁历史及其他配置数据，以便当一台服务器故障时，另一台服务器可作为备份接管服务的过程。

5、DHCP使用哪些端口？

• 用户数据报协议（UDP）67端口：供DHCP服务器接收客户端请求。
• 用户数据报协议（UDP）68端口：供DHCP客户端接收服务器的响应。

6、DHCP服务器的最佳实践有哪些？

• 为关键设备配置DHCP预留：根据关键设备的MAC地址设置DHCP预留，确保其始终获得相同的IP地址。
• 实现冗余：使用多台DHCP服务器或配置故障转移对，确保高可用性和可靠性。
• 定义合适的租赁期限：根据网络环境，平衡网络灵活性和地址可用性，设置合适的租赁期限。
• 划分DHCP作用域：为不同的网络段或虚拟局域网（VLAN）使用不同的DHCP作用域，更有效地管理IP地址分配。
• 监控DHCP活动并记录日志：定期查看DHCP日志并监控服务器性能，快速识别并解决问题。
• 保护DHCP服务器安全：实施访问控制、DHCP监听等安全措施，防止未授权设备获取IP地址。
• 备份DHCP配置：定期备份DHCP配置，以便在发生故障时快速恢复服务。