DHCP工作过程的分析

DHCP工作过程的分析

对于DHCP的内容，我们学习了不少内容，我们已经了解了有关的定义，以及DHCP协议的结构，不知道大家掌握的如何。那么这里我们就来针对DHCP工作过程的内容进行一下分析和讲解。

DHCP工作过程简要说明：

DHCP-Client-A                   DHCP-Server-B        Other-DHCP-Servers
DHCPDISCOVER         →    <receive DISCOVER>       <receive DISCOVER>
                                    ↓                           ↓
<choose an OFFER>       ←           DHCPOFFER               DHCPOFFER
        ↓
DHCPREQUEST          →     <receive REQUEST>      <receive REQUEST>
                                                         ↓
 <lease an IP>             ←                          DHCPACK

动态主机配置协议Dynamic Host Configuration Protocol，DHCP）是用于对多个客户计算机集中分配IP地址以及IP地址相关的信息的协议，这样就能将IP地址和TCP/IP的设置统一管理起 来，而避免不必要的地址冲突的问题，因此常常用在网络中对众多DOS/Windows计算机的管理方面，节省了网络管理员手工设置和分配地址的麻烦。

除了能够方便管理之外，DHCP还能略微达到节省IP地址的目的。假设网络中有50个计算机，但只有40个 IP地址，但是这50台计算机不会同时启动，IP地址应该满足要求。如果使用静态IP地址的设置方式，还是会遇到分配地址的困难，因为计算机的使用是随机 的，无论怎样分配地址都无法避免出现冲突现象，而使用DHCP就能避免这个问题。 DHCP也能用于统一设置其他的一些IP设置，如缺省路由、DNS服务器等等，使用它能减少一个大型网络的管理任务。

DHCP是从原有的BootP协议发展起来的，原来的目的是为无盘工作站分配IP地址的协议，当前更多的用于集中管理IP地址。然而DHCP协 议也有其缺点，例如一台DHCP客户计算机没有一个固定的IP地址，而对于提供网络服务的服务器来讲，经常变化的IP地址并不适合。并且当前的DNS协议 并不能和DHCP协作，为DHCP客户直接提供主机名解析任务。

DHCP工作过程
      　
DHCP工作时要求客户机和服务器进行交互，由客户机通过广播向服务器发起申请IP地址的请求，然后由服务器分配一个IP地址以及其他的TCP/IP设置信息。整个过程可以分为以下步骤：

IP地址租用申请：DHCP客户机的TCP/IP首次启动时，就要执行DHCP客户程序，以进行TCP/IP 的设置。由于此时客户机的TCP/IP还没有设置完毕，就只能使用广播的方式发送DHCP请求信息包，广播包使用 UDP端口67和68进行发送，广播信息中包括了客户机的网络界面的硬件地址和计算机名字，以提供DHCP服务器进行分配。

IP地址租用提供：当接收到DHCP客户机的广播信息之后，所有的DHCP服务器均为这个客户机分配一个合适的IP地址，将这些IP地址、网络 掩码、租用时间等信息，按照DHCP客户提供的硬件地址发送回DHCP客户机。这个过程中对DHCP服务器没有对客户计算机进行限制，因此客户机能收到多 个IP地址提供信息。

IP地址租用选择：由于客户机接收到多个服务器发送的多个IP地址提供信息，客户机将选择一个IP地址，拒绝其他提供的IP地址，以便这些地址能分配给其他客户。客户机将向它选择的服务器发送选择租用信息。

IP地址租用确认：服务器将收到客户的选择信息，如果也没有例外发生，将回应一个确认信息，将这个IP地址真正分配给这个客户机。客户机就能使用这个IP地址及相关的TCP/IP数据，来设置自己的TCP/IP堆栈。

更新租用：DHCP中，每个IP地址是有一定租期的，若租期已到，DHCP服务器就能够将这个IP地址重新分配给其他计算机。因此每个客户计算 机应该提前不断续租它已经租用的IP地址，服务器将回应客户机的请求并更新该客户机的租期设置。一旦服务器返回不能续租的信息，那么DHCP客户机只能在 租期到达时放弃原有的IP地址，重新申请一个新 IP地址。为了避免发生问题，续租在租期达到50%时就将启动，如果没有成功将不断启动续租请求过程。

释放IP地址租用：客户机可以主动释放自己的IP地址请求，也可以不释放，但也不续租，等待租期过期而释放占用的IP地址资源。

由于DHCP依赖于广播信息，因此一般的情况下，客户机和服务器应该位于同一个网络之内。然而可以设置网络中的路由器为可以转发BootP广播 包，使得服务器和客户机可以位于两个不同的网络中。然而配置转发广播信息，不是一个很好的解决办法，更好的办法为使用DHCP中转计算机，DHCP中转计 算机和DHCP客户机位于同一个网络中，来回应客户机的租用请求，然而它不维护DHCP数据和拥有IP地址资源，它只是将请求通过TCP/IP转发给位于 另一个网络上的DHCP服务器，进行实际的IP地址分配和确认。

DHCP工作过程补充说明：

有DHCP和BOOTP两种协议

DHCP分配IP过程：

客户端连上网络以后先初始化一个不完全的TCP/IP协议，然后向网内所有的DHCP服务器发送一个DHCP DISCOVER的消息，等待DHCP服务器的回答。收到消息后，DHCP服务器会返回一个DHCP OFFER的消息，客户端接到第一个这个消息后会向网内所有的DHCP服务器发送一个DHCP REQUEST消息，这个消息里包括了提供OFFER包的DHCP服务器IP，其他DHCP服务器收到这个消息会收回自己的OFFER信息，同时提供OFFER信息的服务器发送给客户端段一个DHCP PACK消息。客户端收到这个消息后会再次初始化自己TCP/IP协议 。

bootp协议主要用于有无盘工作站的局域网中，客户端获取IP地址的过程如下：首先，由BOOTP启动代码启动客户端，这个时候客户端还没有IP地址， 使用广播形式以IP地址0.0.0.0向网络中发出IP地址查询要求。接着，运行BOOTP协议的服务器接收到这个请求，会根据请求中提供的MAC地址找 到客户端，并发送一个含有IP地址、服务器IP地址、网关等信息的FOUND帧。最后，客户端会根据该FOUND帧来通过专用TFTP服务器下载启动镜像 文件，模拟成磁盘启动。BOOTP缺点：设定前必须获得客户端网卡的MAC地址，而且与IP对应是静态的。即BOOTP缺乏动态性，在有限的IP资源 中，BOOTP的一对一对应会造成可观的浪费。