DHCP是什么

DHCP（Dynamic Host Configuration Protocol），中文名为“动态主机配置协议”，是一个局域网的网络协议，使用UDP协议工作，被广泛用来给主机动态分配网络资源，如IP地址、地址租期、默认网关以及DNS服务器等

发布时间：2022-11-11
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1 背景

在DHCP（Dynamic Host Configuration Protocol，动态主机配置协议）技术出现之前，网络管理员需要手动配置主机的IP地址，将硬件地址与IP进行静态绑定。手工配置的方式适用于静态的环境，此外，静态的一对一地址绑定会造成IP地址的浪费。

随着网络规模的扩大和网络复杂度的提高，如在无线网络场景下，接入的网络终端频繁变更，接入的终端数量超过可分配的IP地址。这样原有适用于静态环境的手工配置方式已经难以满足实际需求。如果都进行手工配置，在有限的IP资源环境中，会造成IP地址资源紧张，而且工作量也很大，很容易出错。为此，IETF（Internet Engineering Task Force，国际互联网工程任务组）设计了一个新协议，即动态主机配置协议DHCP。DHCP通过“租约”的概念，有效且动态地分配客户端上网所需的网络参数。

2 DHCP概述

DHCP是一个局域网的网络协议，使用UDP协议工作，被广泛用来动态分配网络资源，如IP地址、地址租期、默认网关以及DNS服务器等。

DHCP采用客户端/服务器工作模式，在客户端UDP端口号为68，服务器端UDP端口号为67。DHCP客户端通过发送请求消息向DHCP服务器获取IP地址和其他配置信息。DHCP服务器负责处理客户端的DHCP请求，分配网络资源，并集中管理所分配的IP网络设定数据。客户端则会使用由服务器分配的网络参数。

3 DHCP工作原理

图3-1 DHCP租约过程

DHCP客户端通过发送请求向DHCP服务器获取IP地址和其他配置信息。DHCP服务器负责处理客户端的DHCP请求，以“租约”的形式动态分配IP地址和其他网络资源。如图3-1所示，具体的DHCP租约过程如下：

(1) DHCP客户端发送DISCOVER广播包在网络上寻找可用的DHCP服务器。

(2) 在DHCP服务器中有地址池，为DHCP服务器可分配给用户的地址集合，所有分配给用户的地址都从管理员配置的地址池中取出。所有接收到客户端DISCOVER数据包的DHCP服务器均会给出响应，从地址池中挑选一个尚未分配的IP地址，向DHCP客户端单播/广播回应OFFER数据包（依据DISCOVER报文中flags字段决定是单播回应还是广播回应）。OFFER数据包中包含IP地址、地址租期以及域名信息等。

(3) DHCP客户端可以接收到多个DHCP服务器的OFFER报文，但客户端通常只处理接收到的第一个OFFER报文，然后发送REQUEST广播包。DHCP客户端发送REQUEST采用广播包，是为了通知其它所有发送OFFER数据包的DHCP服务器释放已经预分配给该客户端的IP地址。

客户端在发送的REQUEST数据包中会加入选中的DHCP服务器IP地址和需要的IP地址，正式向服务器请求分配已提供的IP地址。

(4) DHCP服务器收到REQUEST报文后，判断数据包中服务器的IP地址是否与自己的地址相同。如果不相同，则丢弃数据包；如果相同，DHCP服务器就会处理REQUEST报文并向DHCP客户端响应一个ACK确认报文，同样依据REQUEST报文中flags字段决定是单播回应还是广播回应。至此，客户端可获得一个IP地址。

需要注意的是，当DHCP客户端接收到ACK确认报文时，所分配到的IP地址不能立即使用。客户端需要进行地址冲突检测，检测网络上是否有其他主机使用DHCP服务器分配给它的IP地址。如果不冲突，DHCP客户端才使用此地址。如果客户端发现IP地址发生冲突，会通知服务器，并重新向服务器申请IP地址。

4 DHCP服务器的作用

在网络通信中，每台设备必须有各自的IP地址。随着网络规模越来越大，IP地址资源越来越紧张。DHCP服务器以地址租用的形式从地址池里分配一个IP地址给上网的用户。当租约到期或者设备下线时，DHCP服务器可能就会回收这个地址分配给之后上线的其他用户。这样就可以有效节约IP地址，提高IP地址的使用率，缓解IP地址资源紧张的问题。此外，DHCP服务器保证分配出去的IP地址在同一时刻只能由一台DHCP客户机所使用，避免地址冲突。

在网络建设中，应用DHCP服务器，可以带来以下益处：

●降低网络接入成本。采用静态地址分配的方式需要考虑主机所处的物理位置，人力成本较大，应用DHCP的方式只需要在服务器上进行统一配置，降低了网络的接入成本。

●简化配置任务，降低网络建设成本。采用动态地址分配，简化了设备配置。在没有专业技术人员部署设备的业务场景下，降低了部署的成本。

●集中化管理。在对网络设备进行配置管理时，有任何配置参数的变动，只需要修改和更新DHCP服务器的配置即可。

5 结论

DHCP，即动态主机配置协议。顾名思义，它是用于给局域网内的主机动态分配网络资源，包括IP地址及其他网络配置参数。DHCP通过地址租用的形式，提高了IP地址的使用率，有效缓解了日渐紧张的IP地址资源。此外，采用DHCP服务器，可降低网络接入成本，简化配置任务，同时可实现集中化的管理。随着网络的飞速发展，上网的用户越来越多，接入网络的设备也快速增长，同时网络的复杂度也在不断增加，DHCP技术的优势愈加明显。