2024-04-08
DHCP（Dynamic Host Configuration Protocol，動態主機配置協議）通常被應用在大型的局域網絡環境中，主要作用是集中地管理、分配IP地址，使網絡環境中的主機動態的獲得IP地址、Gateway地址、DNS服務器地址等信息，并能夠提升地址的使用率，使用DHCP服務功能可以大大減少手動配置IP的工作。它會將地址池中的空余地址逐一分配，這就避免我們手動配置IP地址時，卻不知道哪些地址是空閑可用，哪些是正在使用以及哪些過期不用的迷之尷尬。
它采用了客戶端/服務器模型，主機地址的動態分配任務由網絡主機驅動。當DHCP服務器接收到來自網絡主機的申請地址信息時，就會向目的網絡主機發送相關的地址配置信息（主機地址、掩碼、網關、以及DNS），從而實現網絡主機信息的動態配置，實現統一上網，統一布局。
一、DHCP具有的功能：
1．保證同一網絡內任何IP地址在同一時刻只能由一臺DHCP客戶機所使用。
2．DHCP可以給用戶隨機空閑可以用的IP地址，或者與MAC地址進行綁定，從而獲得永久且固定的IP地址。
3．DHCP應當可以同用其他方法獲得IP地址的主機共存（如手工配置IP地址的主機）。
4．DHCP服務器應當向現有的BOOTP客戶端提供服務。
二、DHCP對IP地址的分配機制：
1．自動分配方式（Automatic Allocation）：DHCP服務器為主機指定一個永久性的IP地址，一旦DHCP客戶端第一次成功從DHCP服務器端租用到IP地址后，就可以永久性的使用該地址。
2．動態分配方式（Dynamic Allocation）：DHCP服務器給主機指定一個具有時間限制的IP地址，時間到期或主機明確表示放棄該地址時，該地址可以被其他主機使用。
3．手工分配方式（Manual Allocation）：客戶端的IP地址是由網絡管理員指定的，DHCP服務器只是將指定的IP地址告訴客戶端主機。
三種地址分配方式中，只有動態分配可以重復使用客戶端不再需要的地址。
三、DHCP的工作流程：
1．發現階段：就是DHCP Client 尋找 DHCP Server 的階段，客戶端廣播一個DHCP Discover 消息，消息內包含著自身的MAC地址，以及想要請求的參數列表項、廣播標志位等信息；而二層廣播域中運行了DHCP Server服務的設備或者服務器，接收到該客戶端發送的消息，會對DHCP Discover消息進行回復。
2．提供階段：DHCP Server向DHCP Client提供IP地址，每一個接收到DHCP Discover消息的DHCP Server都會從自己維護的地址池中選擇一個合適的IP地址（DHCP服務ip地址分配順序：MAC地址綁定的IP 地址>已使用的IP地址>空閑狀態的IP地址>超過租期的IP地址>產生沖突的IP地址），并通過DHCP Offer消息將這個地址發送給對端DHCP Client。
3．選擇階段：在網絡中，客戶自動獲取地址，往往是“就近原則”，最快收到的哪臺服務器的回復，哪臺服務器將成為我們客戶端的服務器；實現客戶端對服務器一對一。假設DHCP Client會在收到的若干個Offer消息，那么會根據 “就近原則”來選擇接受哪一個Offer。通常情況下，會接受最先收到的那一個Offer。假設客戶端最先收到的消息來自于路由器R，客戶端則會廣播一個DHCP Request消息，目的是為了向路由器R（DHCP Server）發送請求，請求獲取到發送給自己的DHCP Offer中的IP地址，同時這個消息中帶有 “R”的標識，表示PC只愿意接受路由器R下發的 IP地址。路由器R收到之后后，知道PC愿意接受自己的Offer，而其他DHCP Server收到這個帶有R標記的消息后，就好比客戶端有了自己的歸屬，其他人就應該學會放手。其實很簡單，當客戶端有服務器給分配地址了，如果其他服務器還依舊給客戶端分地址，很大程度很造成客戶端頻繁更換地址，地址出問題了，客戶端不知道找誰好。因此，在網絡中，默認是選擇服務器之后，便只從這個服務器獲取服務。不會同時對多個相同服務的服務器獲取服務。
4．確認階段：即DHCP服務器確認所分配IP地址的階段；路由器R會向DHCP Client發送一個DHCP Ack消息。而收到該類型消息的客戶端，則會廣播一個免費的APR報文，探測本網段是否有其他終端使用服務器分配的IP地址，如果此時探測到本網段中有IP地址沖突，則會向DHCP服務器發送DHCP Decline報文。同時為了保證同一網絡中，IP地址的唯一性，過程中DHCP server有可能因為其他原因（如DHCP客戶端移到另一個網絡，DHCP server未查到該客戶端的租約信息）而發送一個DHCP Nak消息。如果 PC接受到了Nak消息，則表示嘗試獲取IP地址失敗，重新回到發現階段開始新一輪申請。
文字的表述中，4個流程看起來也是真的很大的工作量，但是在我們上網的時候，DHCP的使用卻在一瞬間的時間中完成了對于IP地址的配置。
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