【知识点随笔分析 | 第三篇】快速介绍什么是DHCP

前言：

        试想如果有客人来到我们的家里，想要连接我们的WiFi，但是连接之后，还要自己配置私有IP地址，子网掩码，DNS，网关等各种网络参数。那可真是一场灾难，而为了解决这个问题，一个应用层协议随之诞生：DHCP。它为计算机、智能手机、路由器和其他网络设备提供了一种简便的方式获取IP地址、子网掩码、网关和其他网络参数。

目录

前言：

DHCP介绍：

DHCP的工作原理：

DHCP的客户端与服务端：

DHCP的安全问题：

DHCP的优缺点：

优点：

缺点：

总结：

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DHCP介绍：

        DHCP是动态主机配置协议（Dynamic Host Configuration Protocol）的缩写，是一种网络协议。它的作用是为网络上的设备自动分配IP地址、子网掩码、默认网关等网络参数，以便设备可以正常连接和通信。

而DHCP的前世是BOOTP，它通过网络引导程序（Bootstrap Loader）向网络上的设备提供IP地址和其他配置参数。然而，BOOTP的功能有限，无法适应日益增长和复杂化的网络需求。

为填补BOOTP的不足，DHCP在BOOTP基础上进行了扩展和改进。DHCP引入了一些新的功能和特性，使得网络设备可以动态地获取IP地址和其他网络配置参数，而不再需要静态地进行手动配置。

DHCP相比于BOOTP的主要改进包括：

1. IP地址的动态分配：DHCP允许IP地址的自动分配，而BOOTP只能进行静态分配。
2. 地址租约的引入：DHCP支持地址租约的设置，允许设备在一段时间内使用分配的IP地址。租约过期后，设备可以重新申请或释放IP地址。
3. 配置参数的灵活性：DHCP扩展了BOOTP的选项字段，可以提供更多的配置参数，如子网掩码、默认网关、DNS服务器等。
4. 管理的简化：DHCP提供了自动的IP地址管理，网络管理员可以更方便地管理大规模网络中的IP地址分配。

总结来说，DHCP是在BOOTP基础上发展而来的，扩展和改进了网络设备的自动配置和管理功能，使得网络配置更加灵活、高效。

DHCP的工作原理：

DHCP的工作原理如下：

1. 请求：当计算机连接到一个新的网络时，它发送一个DHCP请求广播来查找一个可用的DHCP服务器。

2. 提供：DHCP服务器接收到请求后，从IP地址池中选择一个可用的IP地址，并将其以及其他网络参数（如子网掩码、默认网关等）回复给计算机。

3. 确认：计算机接收到DHCP服务器提供的参数后，会发送一个确认消息给DHCP服务器，以告知它已接受所提供的网络参数。

4. 维护：DHCP服务器维护一个租约时间，在该时间段内，计算机可以继续使用所分配的IP地址和其他网络参数。在租约过期之前，计算机会定期发送DHCP请求来续约，以延长租约时间。

5. 释放：当计算机不再需要网络连接或者断开网络时，它可以发送一个DHCP释放消息，以通知DHCP服务器可以回收所分配的IP地址。

通过使用DHCP，网络管理员可以更加方便地管理和配置大量计算机的网络参数，提高网络管理的效率。

在上面我们提到了一个知识点：租约 

        在DHCP（动态主机配置协议）中，租约是指DHCP服务器为计算机分配的IP地址和其他网络参数的有效期限。租约包含了以下信息：

1. IP地址：DHCP服务器为计算机分配的IP地址。

2. 子网掩码：用于确定计算机所在网络的范围。

3. 默认网关：计算机用于发送数据包到其他网络的路由器的IP地址。

4. DNS服务器：计算机用于域名解析的服务器的IP地址。

        租约的有效期可以由网络管理员在DHCP服务器上进行配置。计算机在获得DHCP服务器提供的网络参数后，会记录下租约的起始时间和截止时间。在租约有效期内，计算机可以继续使用分配的IP地址和其他网络参数进行通信。

        在租约即将到期之前，计算机会尝试与DHCP服务器进行续约，以延长租约的有效期。如果成功续约，租约的截止时间将延长；如果续约失败或租约到期，DHCP服务器可以将该IP地址分配给其他计算机使用。

        租约的设置有助于网络管理员对网络资源进行合理管理和优化，并确保网络中所有计算机都能够有效地获得和使用IP地址和其他相关的网络参数。

DHCP的客户端与服务端：

DHCP服务器：
        DHCP服务器是负责分配IP地址和其他网络参数的中央管理设备，它具有以下功能：

                1.分配IP地址：DHCP服务器维护一个IP地址池，根据请求，从可用的地址中选择一个分配给客户端。

                2.提供网络参数：除了IP地址，DHCP服务器还分配子网掩码、默认网关、DNS服务器等其他网络参数，并将它们回复给客户端。

                3.管理租约：DHCP服务器维护并更新客户端所分配的租约信息，包括租约的起始时间、截止时间和续约。

                4.配置选项：DHCP服务器可以通过配置选项向客户端发送额外的网络配置信息，如SNMP服务器、NTP服务器等。

DHCP客户端：
        DHCP客户端是在网络中需要配置网络参数的设备，它具有以下功能：

                1.发送请求：当客户端连接到一个新的网络或之前的租约过期时，它发送一个DHCP请求广播，以请求可用的IP地址和其他网络参数。

                2.接受响应：DHCP客户端接收到DHCP服务器发送的响应后，获取分配的IP地址和其他网络参数，并应用于自身。

                3.续约：在租约的有效期内，DHCP客户端通过周期性地发送续约请求来延长租约的有效期。

                4.释放：当不再需要网络连接或断开网络时，DHCP客户端可以发送释放消息，并通知DHCP服务器回收所分配的IP地址。

        通过DHCP服务器和客户端之间的交互，网络中的设备可以方便地获取和管理网络配置参数，提高网络管理的效率。同时，DHCP还允许动态分配IP地址，避免了手动配置每个设备的繁琐过程。

DHCP的安全问题：

        通过上述内容，我们已经对DHCP有了一个大致的了解，那么相信很多小伙伴已经看出了DHCP存在一个安全漏洞，那就是我们可以通过多设备不断的发送DHCP请求广播，来侵占所有可以分配的IP地址，使得需要正常进行网络连接的用户无法正常活动，那么我们是如何解决这个问题的呢？

上述的这种攻击方式，叫做 DHCP饥饿攻击（DHCP starvation attack），他和我们学过的DDOS攻击有着异曲同工之妙，都是通过恶意抢占资源，使得正常网络请求无法正常进行的方式来发起网络攻击。

而我们主要有以下几种方式来解决DHCP饥饿攻击：

1. DHCP Snooping：启用网络设备上的DHCP Snooping功能。这可以阻止未经授权的设备发送DHCP请求广播。DHCP Snooping会监测和验证DHCP报文，仅允许来自受信任的端口的DHCP报文通过，从而限制了可能进行饥饿攻击的设备数目。

2. 使用静态IP地址分配：为一些关键设备或重要用户使用静态IP地址分配。静态IP地址不受DHCP服务影响，可以确保关键设备和用户始终有可用的IP地址。

3. DHCP Lease时间的设置：通过适当设置DHCP租约时间（lease time），可以减少DHCP地址被长时间占用的风险。较短的租约时间将使DHCP地址更频繁地回收并重新分配给其他设备。

4. 网络监控：定期监控DHCP服务器和网络设备，识别任何异常活动和不正常的DHCP请求。通过实时监控可以及早发现潜在的饥饿攻击并采取相应的措施。

5. 访问控制列表（ACL）：配置ACL以限制来自设备的DHCP请求。只允许授权的设备发送DHCP请求，可以防止未经授权的设备对DHCP服务进行饥饿攻击。

6. DHCP地址池大小：增加DHCP地址池的大小，以便为更多设备提供足够的IP地址。根据网络规模和设备数量，确保DHCP地址池的容量能够满足网络需求。

7. 定期更新和升级DHCP服务器软件：保持DHCP服务器软件的更新和升级，以修复任何已知的安全漏洞和缺陷，从而提高系统的安全性和稳定性。

DHCP的优缺点：

DHCP（动态主机配置协议）具有以下优点和缺点：

优点：

1. 简化网络管理：DHCP允许网络管理员集中管理和分配IP地址和其他网络参数，无需手动配置每个设备，省去了大量的时间和精力。
2. 动态分配：DHCP可以动态分配IP地址，根据需要为设备分配可用的IP地址，避免了地址冲突和资源浪费。
3. 网络扩展性：通过使用DHCP，网络可以轻松地扩展和添加新设备，而无需手动配置每个设备的网络参数。
4. 统一的配置管理：DHCP服务器可以提供其他网络参数，如子网掩码、默认网关和DNS服务器等，使网络配置更加统一和一致。
5. 灵活性：DHCP允许管理员在需要时更改和更新网络参数，如IP地址范围或DNS服务器地址，使网络管理更加灵活和可调整。

缺点：

1. 单点故障：如果DHCP服务器发生故障或无法访问，设备无法获取新的IP地址和网络配置参数，可能导致网络中断或无法连接到网络。
2. 租约过期：DHCP分配的IP地址是有限时间的租约，如果设备无法及时续约，租约过期后可能导致网络中断或需要重新配置。
3. 安全性风险：由于DHCP是基于广播进行通信的，可能存在安全风险，如IP地址欺骗（IP地址冒用）和DNS劫持等攻击。
4. 配置限制：DHCP服务器通过配置选项提供网络参数，但某些设备可能需要特定的配置，而DHCP提供的选项可能无法满足需求，需要手动配置。
5. 不适用于某些网络环境：在某些特殊的网络环境中，如某些工业控制系统或特定网络设备，静态配置可能更可靠和适用。（例如一台服务器就需要固定的ip地址，不需要DHCP的动态分配以及IP地址租约问题）。

综上所述，DHCP在大多数网络环境中具有明显的优势，能够显著简化网络管理和提高效率，但也需要注意安全性和配置灵活性方面的问题。在部署DHCP时，需要综合考虑具体的网络需求和安全要求。

总结：

        通过本文对DHCP（动态主机配置协议）的介绍，我们深入了解了DHCP在网络中的重要作用和优势。DHCP是一种能够自动分配IP地址和其他网络参数的协议，为网络管理员提供了方便、高效的管理工具。

而它自身也存在着一些安全漏洞，我们大部分解决方案是通过白名单机制以及增加私有IP地址的方式来解决的。

在未来，随着网络规模的不断扩大和设备数量的增加，DHCP将继续发挥重要的作用。对于网络管理员和组织来说，理解和合理应用DHCP的原理和特点，将有助于提升网络管理的效率和可靠性，为用户提供更好的网络体验。

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