原创 DHCP，给我个IP !

当我们重新启动电脑时，IP地址总是变动的。这是为什么呢？为什么每次开机自己的电脑都能被配置一个唯一的IP地址呢？我们的电脑是如何获得IP地址的呢?这其实完全是应用层的DHCP协议起作用的。

DHCP是一种使网络管理员能够集中管理和自动分配IP网络地址的通信协议。在IP网络中，每个连接Internet的设备都需要分配唯一的IP地址。DHCP使网络管理员能从中心结点监控和分配IP地址。当某台计算机移到网络中的其它位置时，也能自动收到新的IP地址。DHCP最大的亮点就是能够动态分配IP地址，当 DHCP客户端第一次从 DHCP服务器端租用到 IP 地址之后，并非永久的使用该地址，只要租约到期，客户端就得释放这个 IP 地址，以给其它工作站使用。当然，客户端可以比其它主机更优先的更新租约，再次续租这个IP地址或是租用其它的 IP 地址。通过较短的租期，动态分配显然比手动分配更加灵活，尤其是在计算机比IP地址多的环境中。当然 ，对于类似web服务器这些需要永久性IP地址的，DHCP同样能够为其分配静态地址。

那么DHCP是如何请求IP地址的呢？我们可以划分为以下几个阶段：

寻找Server

当 DHCP客户端第一次登录网络的时候，也就是客户发现本机上没有任何 IP 数据设定，它会以广播的方式向网络发出一个 DHCP DISCOVER封包。因为客户端还不知道自己属于哪一个网络，所以封包的来源地址会为 0.0.0.0 ，而目的地址则为 255.255.255.255 ，然后再附上 DHCP discover 的信息，向网络进行广播。如果DHCP服务器不再本网段，可以用DHCP Relay将此报文向其他网段广播。

提供IP租用地址

当DHCP服务器监听到客户端的DHCP DISCOVER报文后，从IP地址池中选择一个尚未分配的IP地址广播给客户端。向该客户端发送包含租借的IP地址和其他配置信息的DHCPOFFER包。

选择IP租用地址

当客户端收到一个IP租约提供时，它必须告诉所有其他的DHCP服务器它已经接受了一个租约提供。因此，该客户会以广播形式向各DHCP服务器回应一个DHCPREQUEST包，其中包含提供租约的服务器的IP。当其他DHCP服务器收到了该消息后，它们会收回已提供给客户的IP。然后它们把曾经给客户保留的那个地址重新放回到可用地址池中，这样，它们就可以为其他计算机分配这个地址。其实，在客户端回应DHCPREQUEST包的同时，客户端还会向网络发送一个 ARP封包，查询网络上面有没有其它机器使用该 IP 地址。如果发现该 IP 已经被占用，客户端则会送出一个DHCPDECLINE封包给 DHCP服务器，拒绝接受它的 DHCP OFEFR ，并重新发送 DHCP DISCOVER 报文。

IP租用地址确认

当DHCP服务器接收到DHCP客户端回答的DHCPREQUEST包后，便会向客户端发送包含它所提供的IP地址及其他配置信息的DHCPACK确认包。这时IP租约正式生效，客户端开始使用这个IP地址。

我们了解了DHCP请求IP地址的过程，那么，在具体的传输过程中，DHCP是怎样传送数据封包的呢？下面以4个表格详细介绍寻找Server，提供IP租用地址，选择IP租用地址，IP租用地址确认的数据封包传输过程。

 图 1   DHCP Discover

图3   DHCP Request

                   图 4   DHCP Ack

        当然，一旦 DHCP客户端成功地从服务器那里取得 DHCP 租约之后，在租约未失效之前，就无需一次次的发送 DHCP discover 信息了，而会直接使用已经租用到的 IP 地址向之前的 DHCP服务器发出 DHCP request 信息。当客户机重新启动或者是租期到达50%时，就需要重新更新租约，客户机直接向提供租约的服务器发送DHCP Request包，要求更新现有地址租约。如果DHCP服务器收到请求，它将发送DHCP确认信息给客户机，更新租约。如果客户机无法联系到服务器，客户机仍然可以使用原来的IP地址，一直等到租期到达87.5%时，它将向网络中的所有DHCP服务器广播DHCP Request包，以更新现有租约。如果服务器仍然无法更新租约并且租约到期，客户机将放弃正在使用的IP地址，开始新的请求IP地址租约的过程。如果客户端在正常使用租期内的IP地址时不想使用了怎么办呢？只需向DHCP服务器发送DHCPRELEASE包就可释放此IP地址，同时将IP地址设为0.0.0.0。

通过对DHCP的简单了解，你一定清楚了DHCP是怎么分配IP的了，正是DHCP的完美运行，才确保我们在如此巨大的IP库中能够找到唯一的、适合自己电脑TCP/IP设定的IP地址。

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