dhcp原理及其實現(xiàn)流程

　　一、什么是DHCP？

　　DHCP，動態(tài)主機配置協(xié)議，前身是BOOTP協(xié)議，是一個局域網的網絡協(xié)議，使用UDP協(xié)議工作，常用的2個端口：67（DHCP server），68（DHCP client）。DHCP通常被用于局域網環(huán)境，主要作用是集中的管理、分配IP地址，使client動態(tài)的獲得IP地址、Gateway地址、DNS服務器地址等信息，并能夠提升地址的使用率。簡單來說，DHCP就是一個不需要賬號密碼登錄的、自動給內網機器分配IP地址等信息的協(xié)議。

　　二、DHCP的功能

　　1、保證任何IP地址在同一時刻只能由一臺DHCP客戶機所使用。

　　2、DHCP應當可以給用戶分配永久固定的IP地址。

　　3、DHCP應當可以同用其他方法獲得IP地址的主機共存（如手工配置IP地址的主機）

　　4、DHCP服務器應當向現(xiàn)有的BOOTP客戶端提供服務。

　　三、DHCP原理

　　DHCP請求IP地址的過程如下：

　　1）主機發(fā)送DHCPDISCOVER廣播包在網絡上尋找DHCP服務器；

　　2）DHCP服務器向主機發(fā)送DHCPOFFER單播數(shù)據包，包含IP地址、MAC地址、域名信息以及地址租期；

　　3）主機發(fā)送DHCPREQUEST廣播包，正式向服務器請求分配已提供的IP地址；

　　4）DHCP服務器向主機發(fā)送DHCPACK單播包，確認主機的請求

　　需要說明的是：DHCP客戶端可以接收到多個DHCP服務器的DHCPOFFER數(shù)據包，然后可能接受任何一個DHCPOFFER數(shù)據包，但客戶端通常只接受收到的第一個DHCPOFFER數(shù)據包。另外，DHCP服務器DHCPOFFER中指定［1］ 的地址不一定為最終分配的地址，通常情況下，DHCP服務器會保留該地址直到客戶端發(fā)出正式請求。

　　正式請求DHCP服務器分配地址DHCPREQUEST采用廣播包，是為了讓其它所有發(fā)送DHCPOFFER數(shù)據包的DHCP服務器也能夠接收到該數(shù)據包，然后釋放已經OFFER（預分配）給客戶端的IP地址。

　　如果發(fā)送給DHCP客戶端的地址已經被其他DHCP客戶端使用，客戶端會向服務器發(fā)送DHCPDECLINE信息包拒絕接受已經分配的地址信息。

　　在協(xié)商過程中，如果DHCP客戶端發(fā)送的REQUEST消息中的地址信息不正確，如客戶端已經遷移到新的子網或者租約已經過期，DHCP服務器會發(fā)送DHCPNAK消息給DHCP客戶 端，讓客戶端重新發(fā)起地址請求過程。

　　四、DHCP的優(yōu)缺點

　　DHCP服務優(yōu)點不少：網絡管理員可以驗證IP地址和其它配置參數(shù)，而不用去檢查每個主機；DHCP不會同時租借相同的IP地址給兩臺主機；DHCP管理員可以約束特定的計算機使用特定的IP地址；可以為每個DHCP作用域設置很多選項；客戶機在不同子網間移動時不需要重新設置IP地址。

　　但同時也存在不少缺點：DHCP不能發(fā)現(xiàn)網絡上非DHCP客戶機已經在使用的IP地址；當網絡上存在多個DHCP服務器時，一個DHCP服務器不能查出已被其它服務器租出去的IP地址；DHCP服務器不能跨路由器與客戶機通信，除非路由器允許BOOTP轉發(fā)。

　　五、dhcp實現(xiàn)流程

　　1、發(fā)現(xiàn)階段，即DHCP客戶機尋找DHCP服務器的階段。DHCP客戶機以廣播方式（因為DHCP服務器的IP地址對于客戶機來說是未知的）發(fā)送DHCP discover發(fā)現(xiàn)信息來尋找DHCP服務器，即向地址255.255.255.255發(fā)送特定的廣播信息。網絡上每一臺安裝了TCP/IP協(xié)議的主機都會接收到這種廣播信息，但只有DHCP服務器才會做出響應。

　　2、提供階段，即DHCP服務器提供IP地址的階段。在網絡中接收到DHCP discover發(fā)現(xiàn)信息的DHCP服務器都會做出響應，它從尚未出租的IP地址中挑選一個分配給DHCP客戶機，向DHCP客戶機發(fā)送一個包含出租的IP地址和其他設置的DHCP offer提供信息。

　　3、選擇階段，即DHCP客戶機選擇某臺DHCP服務器提供的IP地址的階段。如果有多臺DHCP服務器向DHCP客戶機發(fā)來的DHCP offer提供信息，則DHCP客戶機只接受第一個收到的DHCP offer提供信息，然后它就以廣播方式回答一個DHCP request請求信息，該信息中包含向它所選定的DHCP服務器請求IP地址的內容。之所以要以廣播方式回答，是為了通知所有的DHCP服務器，他將選擇某臺DHCP服務器所提供的IP地址。

　　4、確認階段，即DHCP服務器確認所提供的IP地址的階段。當DHCP服務器收到DHCP客戶機回答的DHCP request請求信息之后，它便向DHCP客戶機發(fā)送一個包含它所提供的IP地址和其他設置的DHCP ack確認信息，告訴DHCP客戶機可以使用它所提供的IP地址。然后DHCP客戶機便將其TCP/IP協(xié)議與網卡綁定，另外，除DHCP客戶機選中的服務器外，其他的DHCP服務器都將收回曾提供的IP地址。

　　5、重新登錄。以后DHCP客戶機每次重新登錄網絡時，就不需要再發(fā)送DHCP discover發(fā)現(xiàn)信息了，而是直接發(fā)送包含前一次所分配的IP地址的DHCP request請求信息。當DHCP服務器收到這一信息后，它會嘗試讓DHCP客戶機繼續(xù)使用原來的IP地址，并回答一個DHCP ack確認信息。如果此IP地址已無法再分配給原來的DHCP客戶機使用時（比如此IP地址已分配給其它DHCP客戶機使用），則DHCP服務器給DHCP客戶機回答一個DHCP nack否認信息。當原來的DHCP客戶機收到此DHCP nack否認信息后，它就必須重新發(fā)送DHCP discover發(fā)現(xiàn)信息來請求新的IP地址。

　　6、更新租約。DHCP服務器向DHCP客戶機出租的IP地址一般都有一個租借期限，期滿后DHCP服務器便會收回出租的IP地址。如果DHCP客戶機要延長其IP租約，則必須更新其IP租約。DHCP客戶機啟動時和IP租約期限過一半時，DHCP客戶機都會自動向DHCP服務器發(fā)送更新其IP租約的信息。

　　為了便于理解，我們把DHCP客戶機比做餐館里的客人，DHCP服務器比做服務員（一個餐館里也可以有多個服務員），IP地址比做客戶需要的食物。那么可以這樣描述整個過程：客人走進餐館，問：“有沒有服務員?。俊保―HCP discover），多個服務員同時回答：“有，我這有雞翅”“有，我這有漢堡”（DHCP offer）?？腿苏f：“好吧，我要一份漢堡”（DHCP request，這個客人比較死板，總是選擇第一次聽到的食物），端著漢堡的服務員回應了一聲：“來啦”（DHCP ack），并把食物端到客人面前，供其享用（將網卡和IP地址綁定）。客人下次來的時候，就直接找上次那個服務員點自己喜歡的漢堡了（DHCP request），如果還有漢堡，服務員會再次確認并上菜（DHCP ack），而如果已經賣完了，服務員則會告訴客人：“不好意思，已經賣完了”（DHCP nack）。當然，服務員隔一段時間會來收拾一次桌子，除非客人特別說明這菜還要繼續(xù)吃的，服務員會將剩菜端走。