计算机网络-DHCP

平时自己玩虚拟机的时候，虚拟机都会自动有一个跟本地环境同一网段的ip。那你你了解背后的分配逻辑吗，其实就是用到了DHCP。

动态主机配置协议（DHCP）

动态主机配置协议（Dynamic Host Configuration Protocol），简称DHCP。

有了这个协议，网络管理员就轻松多了。他只需要配置一段共享的IP地址。每一台新接入的机器都通过DHCP协议，来这个共享的IP地址里申请，然后自动配置好就可以了。等人走了，或者用完了，还回去，这样其他的机器也能用。

所以说，如果是数据中心里面的服务器，IP一旦配置好，基本不会变，这就相当于买房自己装修。DHCP的方式就相当于租房。你不用装修，都是帮你配置好的。你暂时用一下，用完退租就可以了。

解析DHCP的工作方式

当一台机器新加入一个网络的时候，肯定一脸懵，啥情况都不知道，只知道自己的MAC地址。怎么办？先吼一句，我来啦，有人吗？这时候的沟通基本靠“吼”。这一步，我们称为DHCP Discover。

新来的机器使用IP地址0.0.0.0发送了一个广播包，目的IP地址为255.255.255.255。广播包封装了UDP，UDP封装了BOOTP。其实DHCP是BOOTP的增强版，但是如果你去抓包的话，很可能看到的名称还是BOOTP协议。

在这个广播包里面，新人大声喊：我是新来的（Boot request），我的MAC地址是这个，我还没有IP，谁能给租给我个IP地址！

格式就像这样：

如果一个网络管理员在网络里面配置了DHCP Server的话，他就相当于这些IP的管理员。他立刻能知道来了一个“新人”。这个时候，我们可以体会MAC地址唯一的重要性了。当一台机器带着自己的MAC地址加入一个网络的时候，MAC是它唯一的身份，如果连这个都重复了，就没办法配置了。

只有MAC唯一，IP管理员才能知道这是一个新人，需要租给它一个IP地址，这个过程我们称为DHCP Offer。同时，DHCP Server为此客户保留为它提供的IP地址，从而不会为其他DHCP客户分配此IP地址。

DHCP Offer的格式就像这样，里面有给新人分配的地址。

DHCP Server仍然使用广播地址作为目的地址，因为，此时请求分配IP的新人还没有自己的IP。DHCP Server回复说，我分配了一个可用的IP给你，你看如何？除此之外，服务器还发送了子网掩码、网关和IP地址租用期等信息。

新来的机器很开心，它的“吼”得到了回复，并且有人愿意租给它一个IP地址了，这意味着它可以在网络上立足了。当然更令人开心的是，如果有多个DHCP Server，这台新机器会收到多个IP地址，简直受宠若惊。

它会选择其中一个DHCP Offer，一般是最先到达的那个，并且会向网络发送一个DHCP Request广播数据包，包中包含客户端的MAC地址、接受的租约中的IP地址、提供此租约的DHCP服务器地址等，并告诉所有DHCP Server它将接受哪一台服务器提供的IP地址，告诉其他DHCP服务器，谢谢你们的接纳，并请求撤销它们提供的IP地址，以便提供给下一个IP租用请求者。

此时，由于还没有得到DHCP Server的最后确认，客户端仍然使用0.0.0.0为源IP地址、255.255.255.255为目标地址进行广播。在BOOTP里面，接受某个DHCP Server的分配的IP。

当DHCP Server接收到客户机的DHCP request之后，会广播返回给客户机一个DHCP ACK消息包，表明已经接受客户机的选择，并将这一IP地址的合法租用信息和其他的配置信息都放入该广播包，发给客户机，欢迎它加入网络大家庭。

最终租约达成的时候，还是需要广播一下，让大家都知道。

IP地址的收回和续租

既然是租房子，就是有租期的。租期到了，管理员就要将IP收回。

如果不用的话，收回就收回了。就像你租房子一样，如果还要续租的话，不能到了时间再续租，而是要提前一段时间给房东说。DHCP也是这样。

客户机会在租期过去50%的时候，直接向为其提供IP地址的DHCP Server发送DHCP request消息包。客户机接收到该服务器回应的DHCP ACK消息包，会根据包中所提供的新的租期以及其他已经更新的TCP/IP参数，更新自己的配置。这样，IP租用更新就完成了。

思考：dhcp 简化了 新机器加入网络集群 ip地址分配的问题，很大程度上，减少了人工分配的工作量，并且还可以进行回收，以及续约，不会造成ip浪费。