DHCP是什么

DHCP（Dynamic Host Configuration Protocol），中文名為“動態主機配置協議”，是一個局域網的網絡協議，使用UDP協議工作，被廣泛用來給主機動態分配網絡資源，如IP地址、地址租期、默認網關以及DNS服務器等

發布時間：2022-11-11
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1 背景

在DHCP（Dynamic Host Configuration Protocol，動態主機配置協議）技術出現之前，網絡管理員需要手動配置主機的IP地址，將硬件地址與IP進行靜態綁定。手工配置的方式適用于靜態的環境，此外，靜態的一對一地址綁定會造成IP地址的浪費。

隨著網絡規模的擴大和網絡復雜度的提高，如在無線網絡場景下，接入的網絡終端頻繁變更，接入的終端數量超過可分配的IP地址。這樣原有適用于靜態環境的手工配置方式已經難以滿足實際需求。如果都進行手工配置，在有限的IP資源環境中，會造成IP地址資源緊張，而且工作量也很大，很容易出錯。為此，IETF（Internet Engineering Task Force，國際互聯網工程任務組）設計了一個新協議，即動態主機配置協議DHCP。DHCP通過“租約”的概念，有效且動態地分配客戶端上網所需的網絡參數。

2 DHCP概述

DHCP是一個局域網的網絡協議，使用UDP協議工作，被廣泛用來動態分配網絡資源，如IP地址、地址租期、默認網關以及DNS服務器等。

DHCP采用客戶端/服務器工作模式，在客戶端UDP端口號為68，服務器端UDP端口號為67。DHCP客戶端通過發送請求消息向DHCP服務器獲取IP地址和其他配置信息。DHCP服務器負責處理客戶端的DHCP請求，分配網絡資源，并集中管理所分配的IP網絡設定數據。客戶端則會使用由服務器分配的網絡參數。

3 DHCP工作原理

圖3-1 DHCP租約過程

DHCP客戶端通過發送請求向DHCP服務器獲取IP地址和其他配置信息。DHCP服務器負責處理客戶端的DHCP請求，以“租約”的形式動態分配IP地址和其他網絡資源。如圖3-1所示，具體的DHCP租約過程如下：

(1) DHCP客戶端發送DISCOVER廣播包在網絡上尋找可用的DHCP服務器。

(2) 在DHCP服務器中有地址池，為DHCP服務器可分配給用戶的地址集合，所有分配給用戶的地址都從管理員配置的地址池中取出。所有接收到客戶端DISCOVER數據包的DHCP服務器均會給出響應，從地址池中挑選一個尚未分配的IP地址，向DHCP客戶端單播/廣播回應OFFER數據包（依據DISCOVER報文中flags字段決定是單播回應還是廣播回應）。OFFER數據包中包含IP地址、地址租期以及域名信息等。

(3) DHCP客戶端可以接收到多個DHCP服務器的OFFER報文，但客戶端通常只處理接收到的第一個OFFER報文，然后發送REQUEST廣播包。DHCP客戶端發送REQUEST采用廣播包，是為了通知其它所有發送OFFER數據包的DHCP服務器釋放已經預分配給該客戶端的IP地址。

客戶端在發送的REQUEST數據包中會加入選中的DHCP服務器IP地址和需要的IP地址，正式向服務器請求分配已提供的IP地址。

(4) DHCP服務器收到REQUEST報文后，判斷數據包中服務器的IP地址是否與自己的地址相同。如果不相同，則丟棄數據包；如果相同，DHCP服務器就會處理REQUEST報文并向DHCP客戶端響應一個ACK確認報文，同樣依據REQUEST報文中flags字段決定是單播回應還是廣播回應。至此，客戶端可獲得一個IP地址。

需要注意的是，當DHCP客戶端接收到ACK確認報文時，所分配到的IP地址不能立即使用。客戶端需要進行地址沖突檢測，檢測網絡上是否有其他主機使用DHCP服務器分配給它的IP地址。如果不沖突，DHCP客戶端才使用此地址。如果客戶端發現IP地址發生沖突，會通知服務器，并重新向服務器申請IP地址。

4 DHCP服務器的作用

在網絡通信中，每臺設備必須有各自的IP地址。隨著網絡規模越來越大，IP地址資源越來越緊張。DHCP服務器以地址租用的形式從地址池里分配一個IP地址給上網的用戶。當租約到期或者設備下線時，DHCP服務器可能就會回收這個地址分配給之后上線的其他用戶。這樣就可以有效節約IP地址，提高IP地址的使用率，緩解IP地址資源緊張的問題。此外，DHCP服務器保證分配出去的IP地址在同一時刻只能由一臺DHCP客戶機所使用，避免地址沖突。

在網絡建設中，應用DHCP服務器，可以帶來以下益處：

●降低網絡接入成本。采用靜態地址分配的方式需要考慮主機所處的物理位置，人力成本較大，應用DHCP的方式只需要在服務器上進行統一配置，降低了網絡的接入成本。

●簡化配置任務，降低網絡建設成本。采用動態地址分配，簡化了設備配置。在沒有專業技術人員部署設備的業務場景下，降低了部署的成本。

●集中化管理。在對網絡設備進行配置管理時，有任何配置參數的變動，只需要修改和更新DHCP服務器的配置即可。

5 結論

DHCP，即動態主機配置協議。顧名思義，它是用于給局域網內的主機動態分配網絡資源，包括IP地址及其他網絡配置參數。DHCP通過地址租用的形式，提高了IP地址的使用率，有效緩解了日漸緊張的IP地址資源。此外，采用DHCP服務器，可降低網絡接入成本，簡化配置任務，同時可實現集中化的管理。隨著網絡的飛速發展，上網的用戶越來越多，接入網絡的設備也快速增長，同時網絡的復雜度也在不斷增加，DHCP技術的優勢愈加明顯。

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