DHCP的工作原理

本质：

1、物理网卡自身集成了DHCP的功能，为了请求获取合法、可用的IP

2、DHCP服务端核心功能在于：通过自定义的网段的地址池，来给与新加入的网络环境的设备以租约的方式分配合法IP

1.什么是DHCP

1.1DHCP定义

DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol)：动态主机配置协议，由internet工作任务小组设计开和发 ， 专门用于为TCP/IP网络中的计算机自动分配TCP/IP参数的协议， 是一个应用层协议，使用UDP的67和68端口。

通俗的讲：就是服务器给客户端分配ip地址

DHCP的前身是BOOTP协议（BootstrapProtocol），BOOTP被创建出来为了连接到网络中的设备自动分配地址，后来被DHCP取代了，DHCP比BOOTP更加复杂，功能更强大！

1.2DHCP好处

由于上网时间的不确定性以及使用人员的技术水平不同，为每位用户分配一个固定的ip地址，不仅造成了IP地址的浪费，也会成为ISP服务商带来高额的维护成本，而使用DHCP则有以下好处：

①减少管理员的工作量

②避免输入错误的可能

③避免ip地址冲突

④当网络更改ip地址段时，不需要再重新配置每个用户的IP地址

⑤提高ip地址的利用率

⑥方便客户端的配置

1.3为什么要使用DHCP

DHCP服务避免了因手动设置IP地址所产生的错误，同时也避免了把一个IP地址分配给多台工作站所造成的地址冲突，DHCP提供了安全、可靠且简单的TCP/IP网络设置，降低了配置IP地址的负担。

2.DHCP的模式与分配模式

2.1DHCP模式

在网络中架设一台专用的DHCP服务器，负责集中分配各种网络地址参数（主要包括IP地址、子网掩码、广播地址、默认网关地址，DNS服务器地址）：其他主机作为DHCP客户机，将网卡配置为自动获取，即可与DHCP服务器进行通信，完成自动配置过程。

DHCP是C/S模式（Client/Server），DHCP服务端和客户端需要保持通信，DHCP基于UDP协议，双方都有可能会主动向对方发起通信，因此双方都需要监听端口。

2.2DHCP分配模式

自动分配： 客户机第一次成功的从DHCP获取到一个IP地址后，就永久的使用这个地址。

手动分配： 是由DHCP服务器管理员专门制定IP地址

动态分配： 当客户机拿到ip地址，并非永久使用，使用完结束后，客户机会进行释放这个ip

3.DHCP的工作原理

DHCP工作原理： 广播进行，先到先得，一个网络中只有一个DHCP

3.1DHCP的租约过程

客户机从DHCP服务器获得IP地址的过程称为DHCP的租约过程

当客户机加入到网络中来需要得到ip地址

客户会发送一个广播报文discover寻找dhcp服务器

dhcp服务器收到discover报文，会回复一个offer报文，并且携带相关的配置信息

客户端收到offer报文后，会将报文中的配置信息配置好，再回复一个request报文，告诉dhcp服务器将使用的地址从合法地址池中去除

dhcp服务器收到request报文，会回复一个ACK，告诉客户机可以放心使用

图解：

3.2重新登录

DHCP客户机每次重新登录网络时，不需要再发送DHCP Discover 信息，而是直接发送包含前一次所分配的IP地址的DHCP Request 请求信息

3.3更新租约

当DHCP服务器向客户机出租的IP地址租期达到50%时，就需要更新租约。

客户机直接向提供租约的服务器发送DHCP Request包，要求更新现有的地址租约。