DHCP协议讲解

一、DHCP服务介绍：
　　DHCP为动态主机配置协议，该协议能自动配置主机的IP地址、子网掩码、网关及DNS服务器等TCP/IP信息。DHCP可以降低客户机IP地址配置的复杂度和网络管理成本。
　　DHCP协议在BOOTP基础上改进，提供了良好的动态IP地址配置功能，DHCP采用C/S结构，服务器集中式管理所有IP信息，并处理客户端发送的DHCP请求，动态分配地址；客户端从服务器获取指定IP地址及其他网络配置。且与BOOTP相比，DHCP引入IP地址使用期限的概念，分配给客户机的IP并非永久使用，在必要的情况下，服务器收回该地址，高效完成IP地址的分配。
　　二、DHCP前身BOOTP操作原理：
　　1、BOOTP服务器使用UDP端口67等待用户。
　　2、用户发送BOOTP请求报文给服务器，报文封装为UDP用户数据报，使用UDP口68，UDP数据报再封装为IP数据报，在封装中用户用全0的源地址和全1的目标地址。
　　3、服务器用广播或者单播响应用户，使用目的端口UDP68，单播回答优先使用，当服务器使用单播回答，则不能用ARP协议服务。
　　三、DHCP工作原理：
　　（1）当DHCP客户端第一次登录网络时，假定客户机上没有任何IP信息设置，它会使用UDP67端口向网络发出DHCP DISCOVER数据包。由于客户机还不知道DHCP服务器位置，为保证服务器可以接受到请求，数据包源地址设定为0.0.0.0，而目的地址为255.255.255.255，以广播形式发送DHCP DISCOVER的信息。
　　（2）当DHCP服务器监听到客户端发送的DHCP DISCOVER广播后，它从那些还未租出的地址范围内，选择可用IP，连同其他TCP/IP设定，以DHCP OFFER数据包形式发送给客户机。且发送DHCP OFFER的服务器将已提供的IP地址上锁，使其对其他任何主机不可用，若用户没有收到DHCPOFFER报文，服务器重发4次，间隔2秒，若没有对这些DHCPOFFER提供任何回复，客户需要休眠5分钟后再发。
　　（3）如果客户端收到网络上多台DHCP服务器的响应，会挑选响应嘴快的一个DHCP OFFER，并且会向网络发送一个DHCP REQUEST广播封包，告诉所有DHCP服务器它将选择使用哪台服务器提供的IP地址。同时，客户端还会向网络发送ARP广播数据包，查询网络上是否有其他机器使用该IP地址，如果发现IP地址被占用，客户端发送一个DHCP DECLINE数据包给DHCP服务器，拒绝接受DHCP OFFER，并重新发送DHCP REQUEST信息。
　　（4）将地址分配给客户机，DHCP服务器发送一个DHCP ACK消息，以确认IP租约正式生效，以结束DHCP工作过程。
　　（5）DHCP CLIENT成功从服务器获取IP后，一般不需要再发送DHCP DISCOVER信息，除非其租约失效或IP地址重新设定为0.0.0.0，而会直接用已经租约到的IP向发此IP的DHCP服务器发出DHCP REQUEST信息，DHCP服务器会尽量让客户端使用原IP，一般会直接响应DHCP ACK，允许客户端继续用该IP。若该地址失效了或者被其他机器获得，服务器则响应一个DHCP NACK数据包给客户端，要求其重新执行DHCP DISCOVER。
　　（6）当达到50%的租约期之前，客户发送另一个DHCP REQUEST，请求更新。
　　（7）若服务器响应DHCP ACK，则客户将得到新的租约协定，并将计时器复位，若服务器响应DHCP NACK，则客户必须停止使用该IP，并寻找一台服务器。
　　（8）若服务器不响应，当达到87.5%租约期时发送另一个DHCP REQUEST，若在租约期结束前收到响应，则采取相应动作。若没有收到，则等待直到租约期结束重新开始第一步。
　　当然也可以提前结束租约，命令IPCONFIG /RELEASE就可以了。
　　（注：客户机执行DHCP DISCOVER后，若没有DHCP服务器响应客户机的请求，客户机会使用169.254.0.0/16网段中的一个IP地址配置本机。）
　　四、DHCP地址租用角色：
　　1、时间范围1~3周的租约通常用在机器基本不移动、员工总数也是稳定的网络上。
　　2、租用周期平均在1~3天的情况用于大量临时用户有规律的进进出出网络的状况。
　　3、租用周期在4~8小时常常用在ISP网络，它的客户端在不断的进进出出。
　　五、DHCP租用的更多信息：
　　即使客户端通常无限期的保持其地址，它们也能够随时取消其地址租用，从而将地址返回给DHCP服务器管理空闲的IP地址池。在WINDOWS计算机上，IPCONFIG /RELEASE和RENEW可任意释放它们之前的DHCP租用。
　　DHCP与DNS集成：
　　（1）服务器地址使用DNS公布，它将域名解析为IP地址或反解析。
　　（2）DNS不是一个动态环境，因此所有地址更新都必须手工输入。
　　（3）只有当user@domain.com的电子邮件地址必须被解析时，客户端地址通常才会发挥作用。
　　六、DHCP协议分组格式：
　　1、操作码：8BIT定义DHCP协议分组类型：请求为1，回答为2。
　　2、硬件类型：8BIT定义物理网络类型，对于以太网为1。
　　3、硬件长度：8BIT定义物理地址以字节为单位的长度。
　　4、跳数：8BIT定义分组可以经过的最大跳数。
　　5、事务标示符：是一个携带整数的4字节字段，由客户设置，用来匹配对请求的回答，服务器在回答时返回同样的值。
　　6、秒数：16BIT表示客户从开始请求起共经历多长时间。
　　7、标志：1BIT（还有1BIT未用）用来让客户指明一个从服务器的强制广播回答。若回答是单播的，则IP分组的目的IP地址就是指派给用户的地址，由于客户不知道地址，所以丢弃报文，但若数据报广播发送，则每个主机都接收/处理报文。
　　8、客户IP地址：4字节，包含客户IP地址，若客户没有这个信息，该字段为0。
　　9、你的IP地址：4字节，包含客户IP地址，这是服务器在客户请求下提供的。
　　10、服务器IP地址：4字节，包含服务器IP地址，是服务器在回答报文中提供的。
　　11、网关地址：4字节，包含一个路由器IP地址，是服务器回答时提供的。
　　12、客户硬件地址：客户的硬件地址，一般由客户在请求报文中显示提供的这个地址。
　　13、服务器名；可选64字节字段。由服务器在回答分组中提供，包含服务器的域名。
　　14、引导文件名：可选128字节字段。由服务器在回答报文中提供，包含引导文件全路径名，客户可以根据路径读取其他引导信息。
　　15、选项：在选项清单中增加了几个选项，其中标记为53的值定义客户与服务器之间的交互类型，其他选项定义租约时间。选项字段多达312字节。