【Linux网络】DHCP原理与配置

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#网络 #linux #智能路由器

于 2023-04-18 00:18:10 首次发布

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一、DHCP服务的概述
二、使用DHCP动态配置主机地址

一、DHCP服务的概述

1.DHCP的定义

DHCP（Dynamic Host Configuration Protocol，动态主机配置协议）是一个局域网的网络协议。指的是由服务器控制一段IP地址范围，客户机登录服务器时就可以自动获得服务器分配的IP地址和子网掩码。担任DHCP服务器的计算机需要安装TCP/IP协议，并为其设置静态IP地址、子网掩码、默认网关等内容。

DHCP是由IETF（Internet 工作任务小组）开发设计的，于1993年10月成为标准协议，其前身是BOOTP协议。当前的DHCP定义可以在RFC 2131中找到，而基于IPv6的建议标准（DHCPv6）可以在RFC 3315中找到。

2.DHCP的优缺点

优点：

IP 地址由 DHCP 集中管理，管理员可以验证IP地址和其它配置参数，而不用去检查每个主机，减少管理员的工作量。

DHCP不会同时租借相同的IP地址给两台主机，避免输入错误的可能。

DHCP管理员可以约束特定的计算机使用特定的IP地址，避免IP地址冲突。

当更改lP地址段时，不需要重新配置每个用户的IP地址。

IP 地址可以重复使用，从而最大限度地减少对 IP 地址总数的要求，提高了IP地址的利用率。

网络管理员可以使用 DHCP 协议方法从集中区域配置网络，方便客户端的配置。

缺点：

DHCP不能发现网络上非DHCP客户机已经在使用的IP地址。

当网络上存在多个DHCP服务器时，一个DHCP服务器不能查出已被其它服务器租出去的IP地址。

DHCP服务器不能跨路由器与客户机通信，除非路由器允许BOOTP转发。

总结：

DHCP动态主机配置协议是一项必不可少的关键网络服务，使用它将帮助您作为系统管理员或网络管理员通过分配跟踪和重新分配 IP 来处理客户端。除了管理之外，如果出现任何问题，您只需要保持与服务器的连接并验证设置，而不是在客户端之间运行。

3.DHCP的分配方式

自动分配：分配到一个IP地址后永久使用
手动分配：由DHCP服务器管理员专门制定IP地址
动态分配：使用完后释放该IP，供其它客户机使用

4.DHCP的技术原理

DHCP基本原理

DHCP是一种C/S模式的网络协议，要想实现DHCP功能，首先主机必须支持DHCP Client功能，其次网络中还必须拥有一台DHCP服务器，并且主机和该服务器之间必须能够正常通信。因为DHCP中有些报文时以广播的形式，因此DHCP Server和DHCP Client一般必须要在一个子网内。

DHCP服务器，既可以是一台主机，也可以是路由交换设备（华为和思科系列）用来实现DHCP服务器功能。

DACP协议采用UDP作为传输协议，客户端发送请求消息到DHCP服务器的67号端口，DHC服务器回应应答消息给客户端的68号端口。DHCP作为服务端负责集中给客户端分配各种网络地址参数（主要包括IP地址、子网掩码、广播地址、默认网关地址、DNS服务器地址）。

DHCP实现流程

DHCP实现流程一共有6个阶段，主要阶段只有4个阶段，具体如下图所示：

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发现阶段

当主机刚刚开机运行，此时他不知道此时网络中是否存在DHCP服务器，DHCP服务器是谁，因此它必须首先确定网络中的DHCP服务器身份。因此，新上线主机会发送DHCP Discover报文，该报文是一个广播报文，源IP地址为0.0.0.0，目的IP地址为255.255.255.255。源MAC地址为自己的MAC地址，目的MAC地址为ffff-ffff-ffff。该报文会在二层网络中洪泛，因此如果网络中存在DHCP服务器，则DHCP服务器会收到该报文。

提供阶段

当网络中的DHCP服务器收到了DHCP Client发送的DHCP报文后，DHCP就进入了提供阶段。在这个阶段，DHCP Server会根据管理员的相关配置，给DHCP Client提供一个可用的IP地址，同时给其提供DNS、子网掩码等信息。

DHCP Server会发送DHCP Offer信息给DHCP Client提供上述信息，该报文也是一个广播报文，源IP地址为DHCP Server的IP地址，目的IP地址为DHCP Server给该DHCP Client分配的IP地址，源MAC地址为DHCP Server的MAC地址，目的MAC地址为DHCP Client的MAC地址。（注：在这里有的设备上DHCP Offer报文也是广播，其实也能够实现DHCP的功能）

请求阶段

在DHCP Client收到DHCP Server发送的DHCP Offer报文后，就进入了DHCP请求阶段，在DHCP请求阶段，DHCP已经得到了DHCP Server分配给它的IP地址，DHCP Client在得到该IP地址后，却不会马上使用，DHCP Client会向DHCP Server发送DHCP Request报文，正式向DHCP Server申请使用该IP地址。

DHCP Request报文，源IP地址为0.0.0.0（因为这时还没有得到DHCP服务器的回应，因此此时这个IP地址还不能正常使用，因此在这里源IP地址还是0.0.0.0）。目的地址为255.255.255.255。（注：在这里其实DHCP Cl