华为认证HCIA】适合网工小白看懂的超详细DHCP原理

1. DHCP基本背景

1.1. 前言

2. DHCP协议

2.1. DHCP的介绍

DHCP：Dynamic Host Configure Protocol，动态主机配置协议

从BOOTP（bootstrap Protocol）协议发展而来

UDP封装，服务器=67，客户端=68

动态分配TCP/IP信息（IP地址、子网掩码、默认网关、DNS服务器等）

分配出去的信息是有租约的

2.2. DHCP系统组成

DHCP Client（客户端）：通过DHCP协议请求获取IP地址等网络参数的设备

DHCP Server（服务器）：能提供DHCP功能的服务器或网络设备

DHCP Relay（中继）：负责转发DHCP服务器和DHCP客户端之间的DHCP报文，协助DHCP服务器向DHCP客户端动态分配网络参数的设备

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2.3. DHCP报文类型

2.4. DHCP的工作流程

2.4.1. 发现阶段

DHCP客户端发送DHCP Discover报文来发现DHCP服务器。由于客户端不知道DHCP服务器的地址IP地址，所以客户端以广播的方式发送DHCP Discover报文（目的IP为255.255.255.255），同一网段的所有DHCP服务器或中继都能收到此报文。

2.4.2. 提供阶段

位于同一网段的DHCP服务器都会接收到DHCP Discover报文，收到DHCP Discover的服务器会给 DHCP客户以单播形式发送DHCP Offer分配IP地

2.4.3. 选择阶段

因为DHCP Discover报文时广播方式发送的，如果同一网段内存在多个DHCP服务器，接收到DHCP Discover报文的服务器都会回应DHCP Offer报文，则DHCP客户端一般选择先收到的DHCP Offer报文，然后以广播的方式发送DHCP Request报文

以广播方式发送DHCP Request报文，是为了通知所有DHCP服务器，他将选择某个DHCP服务器提供的IP地址，其他DHCP服务器可以重新将曾经分配给客户端的IP地址分配个其他客户端

2.4.4. 确认阶段

当DHCP服务器收到DHCP客户端发送的DHCP Request报文后，DHCP服务器回应DHCP Ack报文，表示DHCP Request报文中请求的IP地址分配给客户端使用

2.5. DHCP租期

2.5.1. DHCP租期介绍

DHCP服务器采用动态分配机制给客户端分配IP地址时，分配出去的IP地址有租期限制。DHCP客户端向服务器申请地址时可以携带期望租期，服务器可以分配租期时把客户期望租期和地址池中的租期比较，分配其中一个较短的租期给客户端。租期时间到后服务器会收回该IP地址，收回的IP地址可以继续分配给其他客户端适用。这种机制可以提高IP地址的利用率，避免客户端下线后IP地址继续被占用。如果DHCP客户端希望继续使用该地址，就需要更新IP地址租期

2.5.2. DHCP租期跟新

当租期达到50%（T1）时，DHCP客户端会自动以单播的方式向DHCP服务器发送DHCP Request报文请求更新的IP地址租期。

如果收到DHCP服务器回应的DHCP ACK报文，则租期更新成功（即租期从0开始计算）

如果收到DHCP服务器回应的DHCP NAK报文，则重新发送DHCP Discover报文请求新的IP地址

2.5.3. DHCP重绑定

当租期达到87.5%（T2）时，如果仍未收到DHCP服务器的应答，DHCP客户端会自动以广播的方式向DHCP服务器发送DHCP Request报文请求更新的IP地址租期。

如果收到DHCP服务器回应的DHCP ACK报文，则租期更新成功（即租期从0开始计算）

如果收到DHCP服务器回应的DHCP NAK报文，则重新发送DHCP Discover报文请求新的IP地址

2.5.4. 租期到期

如果租期时间到时都没有收到服务器的回应，客户端停止使用此IP地址，重新发送DHCP Discover报文请求新的IP地址

2.5.5. 租期设置建议

设置较短

增加网络负担

适用客户端较多

流动场所（机场、火车站、酒店、KTV、购物中心等）

设置较长

减轻网络负担

等待较长

固定场所（家庭、企业）

2.6. DHCP扩展

2.6.1. 地址释放

客户端在租期时间到之前，如果用户不想使用分配的IP地址（例如客户端网络位置需要变更），会触发DHCP客户端向DHCP服务器发送DHCP Release报文，通知DHCP服务器释放IP地址的租期。

DHCP服务器会保留这个DHCP客户端的配置信息，将IP地址列为曾经分配过的IP地址中，以便后续重新分配给该客户端或其他客户端

客户端可以通过发送DHCP Inform报文向服务器请求更新配置信息

2.6.2. DHCP地址重使用

DHCP客户端非首次接入网络时，可以重用曾经使用过的地址

1. 客户端广播发送包含前一次分配的IP地址的DHCP Request报文，报文中的Option 50（请求的IP地址选项）字段填入曾经使用过的IP地址

2. DHCP服务器收到DHCP Request报文后，根据DHCP Request报文携带的MAC地址来查找有没有相应的的租约记录，如果有则返回DHCP Ack，通知DHCP客户端继续使用这个IP地址。否则保持沉默，等待DHCP客户端重新发送DHCP Discover报文请求新的IP地址

2.6.3. 自动保留IP

APIPA

Aotumatic Private IP Addressing

如果Windows客户端无法从服务器租到IP地址

自动使用网络号为169.254.0.0/16的专用地址

仅供和相同处境的PC临时通讯

2.6.4. DHCP地址池

所分配地址的合集

接口地址池的优先级比全局地址池高

2.7. DHCP配置

2.7.1. 配置命令

1. 控制分配的地址范围

2. 防止和重要的设备冲突

2.7.2. 接口地址池

2.7.3. 全局地址池

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