DHCP工作原理 - kummer话你知

DHCP解决什么问题

DHCP，Dynamic Host Configuration Protocol，动态主机配置协议，定义为用于为主机分配可重用的IP地址和配置信息的应用层协议。常用的功能包括：

• 为方便用户快速地接入和退出网络、提高IP地址资源的利用率以及支持无盘网络工作站等应用， DHCP允许计算机快速、动态的获取IP地址。为使用DHCP的动态地址分配机制，管理员必须配置DHCP服务器，使其能提供一组IP地址，称之为地址池。任何时候一旦有新的计算机连接到网络上，该计算机就与服务器联系，并申请一个IP地址。服务器从配置的地址池中选择一个地址，并将它分配给该计算机。
• DHCP可使计算机通过报文交互获取所需的全部配置信息。例如：IP地址、子网掩码，缺省网关，WINS服务器的IP地址，DNS服务器的IP地址等。

相关术语

• DHCP Server：DHCP服务器，为用户提供可用的IP地址等配置信息。
• DHCP Client：DHCP客户端，通过DHCP动态申请IP地址的用户。
• DHCP Relay：DHCP中继，用户跨网段申请IP地址时，实现DHCP报文的中继转发功能。

具体技术细节

DHCP是基于“客户/服务器”模式的，由一台指定的主机分配网络地址、传送网络配置参数给需要的网络设备或主机。提供DHCP服务的主机一般称为服务器，接收信息的主机称为客户端。

DHCP的典型组网：服务端与客户端

一次地址申请过程

客户端与服务器的交互包括以下四个过程

DHCP客户端申请IP地址过程

• 1.发现阶段： 客户端-》服务端， 广播DISCOVER

即DHCP客户机寻找DHCP服务器的阶段。因为DHCP服务器的IP地址对于客户机来说是未知的，所以DHCP客户机以广播方式发送DHCP-DISCOVER信息来寻找DHCP服务器，即向地址255.255.255.255发送特定的广播信息。网络上每一台安装了TCP/IP协议的主机都会接收到这种广播信息，但只有DHCP服务器才会做出响应。

• 2.提供阶段： 服务端-》客户端,应答OFFER

即DHCP服务器提供IP地址的阶段。在网络中接收到DHCP-DISCOVER信息的DHCP服务器都会做出响应，它从尚未出租的IP地址中挑选一个分配给DHCP客户机，向DHCP客户机发送一个包含出租的IP地址和其他设置的DHCP-OFFER信息。

• 3.选择阶段： 客户端-》服务端，广播REQUEST

即DHCP客户机选择某台DHCP服务器提供的IP地址的阶段。如果有多台DHCP服务器向DHCP客户机发来DHCP-OFFER信息，则DHCP客户机只接收第一个收到的DHCP-OFFER信息，然后它就以广播方式回答一个DHCP-REQUEST信息，该信息中包含向它所选定的DHCP服务器请求IP地址的内容。之所以要以广播方式回答，是为了通知所有的DHCP服务器，他将选择某台DHCP服务器所提供的IP地址。

• 4.确认阶段: 服务端-》客户端，应答ACK

即DHCP服务器确认所提供的IP地址的阶段。当DHCP服务器收到DHCP客户机回答的DHCP-REQUEST信息之后，它便向DHCP客户机发送一个包含它所提供的IP地址和其他设置的DHCP-ACK信息，告诉DHCP客户机可以使用它所提供的IP地址。然后DHCP客户机便将获取到的IP地址与网卡绑定，另外，除DHCP客户机选中的服务器外，其他的DHCP服务器都将收回曾提供的IP地址。

一次续租过程

DHCP服务器分配给客户端的IP地址有一定的租借期限，当租借期满后服务器会收回该IP地址。为了延长DHCP客户端使用该地址的期限，需要更新IP地址租约

DHCP续租过程

• 请求续租： 客户端-》服务端

在DHCP客户端的IP地址租约期限达到一半时间时，DHCP客户端会向DHCP服务器单播发送DHCP-REQUEST报文，进行IP租约的更新。

• 允许续租： 服务端-》客户端

如果此IP地址有效，则DHCP服务器单播回应DHCP-ACK报文，通知DHCP客户端已经获得新IP租约；

• 不允许续租： 服务端-》客户端

如果此IP地址不可以再分配给该客户端，则DHCP服务器回应DHCP-NAK报文，通知DHCP客户端不能获得新的租约。

• 续租失败后的再次尝试 客户端-》服务端

如果在租约的一半时间进行的续约操作失败，DHCP客户端会在租约期限达到7/8时，再次广播发送DHCP-REQUEST报文进行续约。DHCP服务器的处理同上，不再赘述。

参考资料

参考文档：

• DHCP原理介绍 http://wenku.baidu.com/view/9bd2c9687e21af45b307a893.html
• http://wenku.baidu.com/view/f465d5746529647d26285269.html?re=view
• DHCP安全特性技术白皮书 http://wenku.baidu.com/view/4bba2d2458fb770bf78a55f0.html?re=view
• DHCP技术白皮书 http://wenku.baidu.com/view/9836b82acfc789eb172dc833.html