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2024-04-08
DHCP（Dynamic Host Configuration Protocol，动态主机配置协议）通常被应用在大型的局域网络环境中，主要作用是集中地管理、分配IP地址，使网络环境中的主机动态的获得IP地址、Gateway地址、DNS服务器地址等信息，并能够提升地址的使用率，使用DHCP服务功能可以大大减少手动配置IP的工作。它会将地址池中的空余地址逐一分配，这就避免我们手动配置IP地址时，却不知道哪些地址是空闲可用，哪些是正在使用以及哪些过期不用的迷之尴尬。
它采用了客户端/服务器模型，主机地址的动态分配任务由网络主机驱动。当DHCP服务器接收到来自网络主机的申请地址信息时，就会向目的网络主机发送相关的地址配置信息（主机地址、掩码、网关、以及DNS），从而实现网络主机信息的动态配置，实现统一上网，统一布局。
一、DHCP具有的功能：
1．保证同一网络内任何IP地址在同一时刻只能由一台DHCP客户机所使用。
2．DHCP可以给用户随机空闲可以用的IP地址，或者与MAC地址进行绑定，从而获得永久且固定的IP地址。
3．DHCP应当可以同用其他方法获得IP地址的主机共存（如手工配置IP地址的主机）。
4．DHCP服务器应当向现有的BOOTP客户端提供服务。
二、DHCP对IP地址的分配机制：
1．自动分配方式（Automatic Allocation）：DHCP服务器为主机指定一个永久性的IP地址，一旦DHCP客户端第一次成功从DHCP服务器端租用到IP地址后，就可以永久性的使用该地址。
2．动态分配方式（Dynamic Allocation）：DHCP服务器给主机指定一个具有时间限制的IP地址，时间到期或主机明确表示放弃该地址时，该地址可以被其他主机使用。
3．手工分配方式（Manual Allocation）：客户端的IP地址是由网络管理员指定的，DHCP服务器只是将指定的IP地址告诉客户端主机。
三种地址分配方式中，只有动态分配可以重复使用客户端不再需要的地址。
三、DHCP的工作流程：
1．发现阶段：就是DHCP Client 寻找 DHCP Server 的阶段，客户端广播一个DHCP Discover 消息，消息内包含着自身的MAC地址，以及想要请求的参数列表项、广播标志位等信息；而二层广播域中运行了DHCP Server服务的设备或者服务器，接收到该客户端发送的消息，会对DHCP Discover消息进行回复。
2．提供阶段：DHCP Server向DHCP Client提供IP地址，每一个接收到DHCP Discover消息的DHCP Server都会从自己维护的地址池中选择一个合适的IP地址（DHCP服务ip地址分配顺序：MAC地址绑定的IP 地址>已使用的IP地址>空闲状态的IP地址>超过租期的IP地址>产生冲突的IP地址），并通过DHCP Offer消息将这个地址发送给对端DHCP Client。
3．选择阶段：在网络中，客户自动获取地址，往往是“就近原则”，最快收到的哪台服务器的回复，哪台服务器将成为我们客户端的服务器；实现客户端对服务器一对一。假设DHCP Client会在收到的若干个Offer消息，那么会根据 “就近原则”来选择接受哪一个Offer。通常情况下，会接受最先收到的那一个Offer。假设客户端最先收到的消息来自于路由器R，客户端则会广播一个DHCP Request消息，目的是为了向路由器R（DHCP Server）发送请求，请求获取到发送给自己的DHCP Offer中的IP地址，同时这个消息中带有 “R”的标识，表示PC只愿意接受路由器R下发的 IP地址。路由器R收到之后后，知道PC愿意接受自己的Offer，而其他DHCP Server收到这个带有R标记的消息后，就好比客户端有了自己的归属，其他人就应该学会放手。其实很简单，当客户端有服务器给分配地址了，如果其他服务器还依旧给客户端分地址，很大程度很造成客户端频繁更换地址，地址出问题了，客户端不知道找谁好。因此，在网络中，默认是选择服务器之后，便只从这个服务器获取服务。不会同时对多个相同服务的服务器获取服务。
4．确认阶段：即DHCP服务器确认所分配IP地址的阶段；路由器R会向DHCP Client发送一个DHCP Ack消息。而收到该类型消息的客户端，则会广播一个免费的APR报文，探测本网段是否有其他终端使用服务器分配的IP地址，如果此时探测到本网段中有IP地址冲突，则会向DHCP服务器发送DHCP Decline报文。同时为了保证同一网络中，IP地址的唯一性，过程中DHCP server有可能因为其他原因（如DHCP客户端移到另一个网络，DHCP server未查到该客户端的租约信息）而发送一个DHCP Nak消息。如果 PC接受到了Nak消息，则表示尝试获取IP地址失败，重新回到发现阶段开始新一轮申请。
文字的表述中，4个流程看起来也是真的很大的工作量，但是在我们上网的时候，DHCP的使用却在一瞬间的时间中完成了对于IP地址的配置。