《计算机网络与通信》中DHCP协议工作原理及作用

1．DHCP 的概念

动态主机配置协议（Dynamic Host Configuration Protocol，DHCP）提供了一种机制，允许一台计算机加入新的网络和获取IP 地址而不用手工参与，在TCP/IP 网络中自动地为网络上的主机分配IP 地址，减轻了网络管理员的负担，且避免手工配置时出错。

DHCP 是TCP/IP 的应用层标准协议，采用客户机/服务器模式，其支持的底层协议是UDP，使用UDP 67 和68 端口的服务。

2．DHCP 基本原理

在TCP/IP 网络中，每当客户机启动时，都要向网络上的DHCP 服务器提出请求。DHCP服务器接受这个请求，并在它的数据库中选取IP 地址分配给客户机。在客户机与服务器之间就形成了一个租约，这个IP 地址客户机默认的租期是8 天，到一定时期，客户机还必须请求租约的更新。建立租约的过程可以分为4 步。

（1）DHCP 客户机在本地子网上广播一个探索（DHCP discover）消息到一个广播地址（255.255.255.255），在这个消息中包括了计算机名及网卡的MAC 地址。使用这个广播地址意味着这条消息将被网络上的所有主机和路由器接收。但路由器不转发这样的分组到其他网络，以防广播到整个因特网。客户机之所以使用广播消息是因为其不知服务器的IP 地址，而且服务器本身也没有IP 地址。

（2）网络的DHCP 服务器收到客户机的消息后，如果在其数据库（地址池）中有可以分配的IP 地址，则会用一个提供（DHCP offer）消息进行响应。在这个消息中包含所提供的IP地址、子网掩码、服务器的IP 地址、租约有效时间和客户的MAC 地址。(www.xing528.com)

（3）DHCP 客户如果收到这个租约，则广播一个请求（DHCP request）消息以便响应租约。DHCP 客户可能会收到网络上多个DHCP 的租约，它会选择所获得的第一个租约给予响应。在响应的消息中将给出被响应的DHCP 服务器的IP 地址。如果客户机在1 s 之内收不到响应，则会在一定时段内继续广播消息。重复4 次广播仍然没有收到租约，则客户机会在“保留地址”（169.254.0.1 ～169.254.255.254）中选择一个 IP 地址。

（4）被选择的DHCP 服务器广播发送DHCP 确认（DHCP Ack）消息表示批准租约。此后，客户机就可以利用这个租约在网络中进行通信了，其工作过程如图5-21所示。

图5-21　DHCP 的工作过程

当客户机的租约时间只剩50%时，必须自动续订租约。客户机向提供租约的服务器发送DHCP request 消息，服务器向客户机发送DHCP Ack 消息使得客户机获得一个新的租约。如果DHCP 服务器此时不可用，则客户机可以继续使用租约。当达到了租约原来时间的85%时，客户机会进行续订租约的尝试。如果租约到期时，客户机的租约仍未获得续订，则客户机必须中止使用原来的IP 地址并尝试重新获得租约。当客户机重新启动时，也会向原来的DHCP服务器广播DHCP request 消息，如果得到服务器的确认则可以继续使用原来的IP 地址。