DHCP—动态主机配置协议

动态主机配置协议DHCP（Dynamic Host Configuration Protocol，动态主机配置协议）是RFC 1541（已被RFC 2131取代）定义的标准协议，该协议允许服务器向客户端动态分配IP地址和配置信息。
DHCP协议支持C/S（客户端/服务器）结构，主要分为两部分：
1、DHCP客户端：通常为网络中的PC、打印机等终端设备，使用从DHCP服务器分配下来的IP信息，包括IP地址、DNS等。
2、DHCP服务器：所有的IP网络设定信息都由DHCP服务器集中管理，并处理客户端的DHCP请求。
DHCP采用UDP作为传输协议，客户端发送消息到DHCP服务器的的67号端口，服务器返回消息给客户端的68号端口。

DHCP的报文种类及其作用

DHCP在工作过程中涉及到的报文种类及其作用如下：
1、DHCP DISCOVER：客户端开始DHCP过程的第一个报文，是请求IP地址和其它配置参数的广播报文。
2、DHCP OFFER：服务器对DHCP DISCOVER报文的响应，是包含有效IP地址及配置的单播（或广播）报文。
3、DHCP REQUEST：客户端对DHCP OFFER报文的响应，表示接受相关配置。客户端续延IP地址租期时也会发出该报文。
4、DHCP DECLINE：当客户端发现服务器分配的IP地址无法使用（如IP地址冲突时），将发出此报文，通知服务器禁止使用该IP地址。
5、DHCP ACK ：服务器对客户端的DHCP REQUEST报文的确认响应报文。客户端收到此报文后，才真正获得了IP地址和相关的配置信息。
6、DHCP NAK：服务器对客户端的DHCP REQUEST报文的拒绝响应报文。客户端收到此报文后，会重新开始新的DHCP过程。
7、DHCP RELEASE：客户端主动释放服务器分配的IP地址。当服务器收到此报文后，则回收该IP地址，并可以将其分配给其它的客户端。
8、DHCP INFORM：客户端获得IP地址后，发送此报文请求获取服务器的其它一些网络配置信息，如DNS等。

DHCP一般工作流程

向DHCP服务器申请一个IP地址的基本操作步骤：
（1）当DHCP客户机第一次登录网络的时候，该客户机没有任何IP数据设定，它将向网络发出一个DHCP Discover封包。由于客户端还不知道自己属于哪一个网络，所以封包的源地址为0.0.0.0，其目的地址则为255.255.255.255，向网络进行广播。
（2）一般默认DHCP Discover的等待时间为1s，当客户机将第一个DHCP Discover封包送出去之后，在1s之内没有得到响应的话，它就会进行第二次DHCP Discover广播。客户端最多有4次广播，除了第一次会等待1s之外，其余3次的等待时间分别是9s、13s、16s。如果都没有得到DHCP服务器的响应，客户端则会显示错误信息，宣告DHCP Discover失败。之后，系统会继续在5min之后再重复一次DHCP Discover过程。
（3）当DHCP服务器监听到客户端发出的DHCP Discover广播后，将会对客户机作出应答。它会通过UDP端口回应客户一个DHCP Offer广播包，提供一个IP地址。该广播包的源IP地址为DHCP服务器的IP地址，目标IP地址为255.255.255.255；包中还包含提供给客户机的IP地址、子网掩码及租期等信息。
（4）DHCP协议允许网络上配置多台DHCP服务器，客户机将会收到网络上多台DHCP服务器的响应，但它只会挑选其中一个DHCP Offer，通常都是最先抵达的那个，然后客户机向网络发送一个DHCP Request广播封包，告诉所有DHCP服务器它将接受哪一台服务器提供的IP地址。同时，客户端还会向网络发送一个ARP封包，确认网络上是否有其他机器在使用该IP地址；如果发现该IP已经被占用，客户机则会发出一个DHCP Decline封包给DHCP服务器，拒绝接受其DHCP Offer并重新发送DHCP Discover信息。
（5）当DHCP服务器接收到客户端的DHCP Request封包之后，向客户端发出一个DHCP ACK 响应，确认该IP租约的正式生效。
（6）客户在收到DHCP ACK包后，会使用该广播包中的信息来配置自己的TCP/IP，至此租用申请过程结束，客户机可以在网络中通信。

DHCP续约

续约一客户机直接执行第3步==（执行ipconfig/renew）==
DHCP续租的工作流程描述如下：

在使用租期过去50%时刻处，客户端向服务器发送单播DHCP REQUEST报文续延租期。
如果收到服务器的DHCP ACK报文，则租期相应向前延长，续租成功。如果没有收到DHCP ACK报文，则客户端继续使用这个IP地址。在使用租期过去87.5%时刻处，向服务器发送广播DHCP REQUEST报文续延租期。
如果收到服务器的DHCP ACK报文，则租期相应向前延长，续租成功。如果没有收到DHCP ACK报文，则客户端继续使用这个IP地址。在使用租期到期时，客户端自动放弃使用这个IP地址，并开始新的DHCP过程。

DHCP释放后重获地址

执行ipconfig/release和ipconfig/renew
当Windows计算机在 DHCP（动态主机配置协议）模式下发生IP地址冲突、无法访问网络等情况时，可以使用以下步骤重新获取 IP 地址：

打开命令提示符：按下Windows+R键打开运行窗口，输入cmd并按下回车键，即可打开命令提示符窗口。
输入ipconfig /release命令，按下回车键，释放当前分配的IP地址。
输入ipconfig /renew命令，按下回车键，重新获取IP地址。
如果成功获取到新的IP地址，系统会显示IP地址、子网掩码、默认网关等信息。
需要注意的是，在使用ipconfig /release命令释放IP地址后，计算机将无法访问网络，直到使用ipconfig /renew命令重新获取IP地址。

DHCP相关的配置命令

路由器上DHCP服务器的配置
（1）IP地址池的建立
配置方法在全局模式下使用“ip dhcp pool <name>”命令为地址池赋予一个名称，其中<name>是为所建的地址池提供的名称，可以是一组字符串或数字。一台路由器上可以建立多个地址池。
（2）IP地址池的子网地址与子网掩码的配置。
IP地址池建立后，便进入地址池配置模式，在该模式下可进行IP子网地址和子网掩码的配置，用于设定DHCP服务器可以分配的IP地址的范围。配置的方法是在IP地址池配置模式下，执行“network <网络地址> <子网掩码>”命令，其中，<子网掩码>可采用标准的子网掩码表示（如255.255.255.0）或使用掩码前缀长度表示（如/24）。
（3）排除不用于动态分配的IP地址。
实际应用中，在所配置的子网中，可能会有一些特殊地址需要保留，不用于动态分配，此时就需要在DHCP服务中进行相应配置，配置方法为在全局配置模式下，使用“ip dhcp excluded-address low-adress [high-address]"命令，其中“low-address [high-address]”表示要排除的IP地址的范围，若只排除一个地址，则可直接在命令后输入这个地址便可。
（4）配置默认网关。
动态分配IP地址时，还需要同时为客户端指定默认网关，以便客户端TCP/IP协议正常工作。配置方法为在地址池配置模式下，执行“default-rouler address [address2…address8]”命令，其中默认网关的地址，最多可以设置8个，而客户端一般只使用一个在同一子网中的路由器的端口地址。
（5）配置IP地址池的域名系统。
如同我们在客户端机器手动配置IP地址一样，要访问外部网络，通常还需指定用于域名解析的域名服务器（DNS），另外在路由器DHCP服务器中还可以设置客户端域名，为动态地址的客户端指定所属的域的名称。域名服务器的配置方法为在地址池配置模式下使用“dns-server address”命令，该命令允许最多配置8个域名服务器地址，但是在实际应用中，域名服务器一般只有两个或三个；IP地址池中客户端域名的配置方法为在DHCP地址池配置模式下，使用“domain-name <name >"命令，其中<name>为指定的域名名称。
（6）IP地址租用时间。
IP地址租用时间是指用户端在获得一个IP地址后，可以占用这个地址的最长时间，若需要的话可以对其进行更改。配制方法为在DHCP地址池配置模式下，使用“lease {day [hours] [minutes]|[infinite]}”命令，其参数可以包含天数、小时数以及分秒数，还可以设置为永不过期。