DHCP协议是如何工作的？

文章由LinuxBoy分享于2019-03-22 06:03:17热评（418）

DHCP协议是如何工作的？

1、DHCP协议的设计目标
最主要的目标是使得基于TCP/IP的网络的管理易于实现和维护。Microsoft DHCP实现的部分目标如下：

◇集中TCP/IP IP子网的管理。所有IP地址，以及它们的配置参数都存储在DHCP服务器的中心数据库内。

◇自动TCP/IP IP地址的分配和配置。当客户计算机启动并首次访问网络时，自动给它分配IP地址、子网掩码、缺省网关以及WINS服务器IP地址。当该客户机在子网之间移动时比如便携机），初始的IP地址以及相关配置信息释放回初始的可用IP地址池，客户在系统启动时重新分配新的IP地址以及相关的配置信息。

◇未使用的IP地址返回到可用IP地址池。通常情况下，IP地址由管理员静态分配，并且这些IP地址保存在一张纸上，或者存储在本地数据库中，但是当客户在子网移动或者分配了多个新的IP地址而未修改该IP地址表列时，该表列常常变得过期。这也意味着某些IP地址将丢失，从而不能再用。DHCP采用一种称为租用期限(Lease)的基于时间的机制，便利客户定期进行更新。如果租用期限已满，但客户并没有对它的IP地址进行更新，则该IP地址返回给可用IP地址池。

2、了解DHCP租用期限的工作原理
租用期限是整个DHCP过程的基础。DHCP服务器提供的每个IP地址都有相应的租用期。“租用期限”是一个精确的术语，因为DHCP服务器并不给客户分配永久的IP地址，而只允许客户在某个指定的时间内使用某个IP地址。当然无论是服务器还是客户都可以在任何时刻中止租用。

由于DHCP设计的目标之一就是提供动态IP地址，因此必须有办法将这些IP地址返回给地址池，这个方法就是所谓的“范围scope）”。租用期的定义适用于不同的情况，没有一个租用期能够满足所有的需求。然而，我不推荐使用无限的租用期，即使是采用DHCP静态分配IP地址，也最好采用几个月的租用期来代替。

DHCP客户计算机经历了在建立客户计算机使用的有效IP地址过程中的6个转换状态。这六个状态是：

◇初始化：当启动客户的TCP/IP组时，由于在IP网络中的每台机器都需要有一个地址，因此TCP/IP组与地址0.0.0.0绑定在一起。然后它将一个DHCP Discover信息包发送给它的本地子网。该信息包时发送给UDP端口67，也即DHCP/BOOTP服务器端口的广播信息包。
◇选择：本地子网的每一个DHCP服务器都接收DHCP Discover信息包。每个接收请求的DHCP服务器都检查它是否有给请求客户的有效空闲地址。然后它以DHCP Offer信息包作为响应，该信息包包括有效的IP地址、子网掩码、DHCP服务器的IP地址、租用期限、以及其他的有关DHCP范围的详细配置。所有发送DHCP Offer信息包的服务器将保留它们提供的一个IP地址。在该地址不再保留之前，该地址不能分配给其他的客户。DHCP Offer信息广播发送给UDP端口68，也即DHCP/BOOTP客户端口。相应必须以广播方式发送，因为客户没有能直接寻址的IP地址。

◇请求：客户通常对第一个提议产生响应，并以广播的方式发送DHCP Request信息包作为响应。该信息包告诉服务器“是的，我想让你给我提供服务。我接收你给我的租用期限”。而且，一旦信息包以广播方式发送以后，网络中所有的DHCP服务器都可以看到该信息包，那些提议没有被客户承认的DHCP服务器将保留的IP地址返回给它的可用地址池。客户还可利用DHCP Request询问服务器其他的配置选项，如：DNS或网关地址。

◇捆绑：当服务器接收到DHCP Request信息包时，它以一个DHCP Acknowledge信息作为响应，该信息包提供了客户请求的任何其他信息。该信息包也是以广播的方式发送的。该信息包告诉客户“一切准备好。记住你只能租用该地址，而不能永久占据！好了，以下是你询问的其他信息”。

◇更新：当客户注意到它的租用期到了50%以上时，就要更新该租用期。这时它发送一个直接UDP信息包给他获得它的原始信息的服务器。该信息包是一个DHCP Request信息包，用以询问是否能保持TCP/IP配置信息并更新它的租用期。如果服务器是可用的，则它通常发送一个DHCP Acknowledge信息包给客户，同意客户的请求。

◇重新捆绑：当租用期达到期满时间的近87.5%时，客户如果在前一次请求中没能更新租用期的话，他会再次试图更新租用期。如果这次更新失败的话，客户就会试着与任何一个DHCP服务器联系以获得一个有效的IP地址。如果另外的一个DHCP服务器能够分配一个新的IP地址，则该客户再次进入捆绑状态。如果客户当前的IP地址租用期满，则客户必须放弃该IP地址，并重新进入初始化状态，然后重复整个过程。

注释：
当DHCP客户最初试图请求一个IP地址时，在网络中仅有4个网络信息包进行交换，它们是：DHCP Discover信息包、DHCP Offer信息包、DHCP Request信息包，以及DHCP Acknowledge信息包。每个信息包不超过400个字节。这样一来，网络由于DHCP带来的消耗就相对减少了。

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