DHCP协议

  前面介绍了IPv4地址和IPv6地址，但是一个主机是如何获取IP地址的呢？本文就介绍一个中动态获取IP地址的协议——DHCP协议。
本文内容

1 两种配置方式

  给一个主机分配IP地址有两种方式：静态配置和动态配置。
  (1) 静态配置：是指系统管理员通过手工配置路由器和主机的IP地址。静态配置需要配置项目包括：

(1) IP地址。
(2) 子网掩码。
(3) 默认路由器的IP地址，也称默认网关。即当子网内数据报要发送出去离开子网时，应将它送到哪个接口上进行转发出去。对于下图，路由器接入子网的接口的IP地址223.1.1.4就是该子网中所有主机的默认网关。
(4) DNS服务器名称与IP地址。

  很显然，手工配置方式在主机数量太大或者经常有新的主机（如酒店、商场等场合）加入的情况下工作量大。

  (2) 动态配置：即动态主机配置协议DHCP（Dynamic Host Configuration Protocol），它允许主机自动获取（被分配一个IP地址），由于它具有能将主机连接进一个网络的网关相关方面的能力，故它又称即插即用协议（plug-and-play protocol）

2 DHCP协议

  DHCP协议是应用层协议，使用客户/服务器方式，客户端和服务端通过广播方式进行交互，基于UDP协议，主机可以从服务器动态获取IP地址、子网掩码、默认网关、DNS服务器名称与IP地址。

  DHCP协议机制允许主机加入新的网络和获取IP地址而不用手工参与，它具有以下特点：

(1) 即插即用，即自动分配IP地址。
(2) 允许地址重用。当一个主机申请一个IP地址时，DHCP服务器会从当前可用的地址池中分配任意一个地址给它，当主机离开时，其地址会被收回到这个地址池中，等待再次被分配。
(3) 临时性。DHCP协议分配给的IP地址是临时的，只能在一段有限的时间内使用这个分配的IP地址。DHCP协议称这段时间为租用期。当然，DHCP协议支持地址续租，即在租用期过了一半时，主机会发送请求报文要求更新租用期。
(4) 支持移动用户加入网络。

3 DHCP工作原理

src：源地址。
dest：目的地址。
yiaddr：表示"你的因特网地址"，指示被分配给该请求IP地址的主机的地址。
transaction ID：事务ID。
67、68：UDP服务器和客户端端口。

  (1) 主机广播DHCP发现报文（DHCP discover message）。

  一台新主机首先就是要发现一个要与其交互的DHCP服务，因为主机不知道DHCP服务器在什么地方，所以发送的是广播报文，即目的地址是2555.255.255.255，此时主机还没有自己的IP地址，因此将IP数据报的源IP地址设为全为0表示本主机，即0.0.0.0。这样，本地网络中所有的主机都能接收到这个广播报文，但是普通主机不会响应这个报文，因为不是发给它们的，所以只有DHCP服务才对这个广播报文进行回答。

  (2) DHCP服务器广播DHCP提供报文（DHCP offer message）。

  凡是收到的发现报文的DHCP服务都会以广播形式响应DHCP提供报文，这里使用广播是因为客户主机还没有IP地址，提供报文中就有DHCP服务器拟分配给客户主机的IP地址，如上图所示，DHCP服务器拟分配给主机的IP地址为233.1.2.4，同时还包括了网络掩码、IP地址的租用期等。

  (3) 主机广播请求DHCP请求报文（DHCPrequest message）

  客户主机从一个或多个DHCP服务器中选择一个，并向所选择的DHCP服务器发送DHCP请求报文进行响应，回显配置参数。这里使用广播是因为由于主机已经选择了其中一个，其中DHCP服务器收到这个请求报文就知道了主机已经选择过了，就可以把之前拟分配给主机的IP地址回收，等待下一次分配。

  (4) DHCP服务器广播DHCP确认报文（DHCP ACK message）

  DHCP服务器接收到主机发送的请求报文后，会发送DHCP ACK报文进行响应，一旦主机接收到DHCP ACK后，主机就可以使用被分配的IP地址了。这种状态叫已绑定状态。

整个过程可以用下面通俗的话帮助理解：
  主机：这里有没有DHCP服务器啊？
  DHCP服务器：有，有，有！（同时发送拟分配的IP地址）
  主机：我选一个给我的IP地址了啊。
  DHCP服务器（被选中的）：好的。

4 小结

  本文完

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