计算机网络——动态主机配置协议DHCP

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1.DHCP的作用

    如图所示的网络拓扑结构，要如何才能使用户主机正常地访问Web服务器了？我们需要手动地去配置主机地IP地址、子网掩码、默认网关、DNS服务器相关配置信息。而如果主机的数量很多，这种手动配置就会十分麻烦，因此我们需要引入DHCP。

    在网络中添加DHCP服务器，可以为局域网中的各个主机配置上述所说的各种信息。当主机开启后，就会自动启动DHCP进程，向DHCP服务器请求获取网络配置信息。

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2.DHCP的工作过程

    DHCP使用客户/服务器方式，在DHCP服务器上运行DHCP服务器进程，在用户主机上运行DHCP客户进程。它使用运输层的UDP所提供的服务，使用的UDP端口号分别为67/68。

    客户进程首先在网络上发送DHCP发现报文。这是一条广播报文，源IP地址为0.0.0.0(此时主机还没有被分配IP地址)，目的IP地址为255.255.255.255。DHCP服务器的应用层始终运行着DHCP服务器进程，当收到DHCP客户进程发来的报文后，就会做出反应。

    DHCP发送报文有事物ID、DHCP客户端的MAC地址等信息。DHCP服务器会根据DHCP报文中的信息配置DHCP提供报文，并广播发送。DHCP客户的应用层运行着DHCP客户进程，接受到该DHCP提供报文后就会进行相应处理，根据提供报文中的事物ID来判断是否是自己所请求的报文，如果该事物ID和自己发送的DHCP发送报文中的事物ID一致，就接受该报文。

    提供报文中还有相关的配置信息，DHCP服务器在挑选提供给客户的IP地址时，会使用ARP确保所选IP地址没有被网络中其他主机占用。

    DHCP客户一般会选择接受先到达的DHCP提供报文接受，紧接着就会广播一条DHCP请求报文，封装有事物ID、客户端MAC地址等信息。

    DHCP被接受的DHCP服务器会发回一条DHCP确认报文，而客户端收到该报文后，就可以使用所租用到的IP地址了。当然客户端也会使用ARP检测所分配到的IP地址是否被网络中其他主机占用。

    当到达租用期的1/2时间后，客户端就会发送一条请求报文给服务器，请求更新延长租用期。

• 如果服务器发挥确认报文，则客户端获得新的租期。
• 如果服务器不同意就会发回一条DHCP否认报文，那么客户端需要立即停止使用租用的IP地址并重新发送DHCP发现报文。
• 如果服务器不响应，则重新发送一条DHCP请求报文

    而到租用期结束后，客户端也必须重新发送DHCP发现报文。

    当然，客户端也可以随时发送DHCP释放报文结束租期。

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3.DHCP中继代理

    如图所示的黄色区域的主机，因为广播域被路由器阻隔了，所以DHCP发现报文无法到达另一个网络中的DHCP服务器，所以无法完成网络信息的配置。

    因此，需要给路由器配置DHCP服务器的IP地址使之成为DHCP中继代理，可以将客户端的广播报文转发给DHCP服务器。

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4.总结