【電腦網路】DHCP：動態主機設定通訊協定

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　　DHCP（Dynamic Host Configuration Protocol，動態主機設定通訊協定）是一個區域網路的網路通訊協定，使用UDP協議工作， 主要有兩個用途：給內部網路或網路服務供應商自動分配IP地址，給使用者或者內部網路系統管理員作為對所有電腦作 中央管理的手段，在RFC 2131中有詳細的描述。DHCP有3個連接埠，其中UDP67和UDP68為正常的DHCP服務連接埠，分別作為DHCP Server和DHCP Client的服務連接埠；546號連接埠用於DHCPv6 Client，而不用於DHCPv4，是為DHCP failover服務，這是需要特別開啟的服務，DHCP failover是用來做“雙機熱備”的。

　　DHCP（Dynamic Host Configuration Protocol，動態主機設定通訊協定）通常被應用在大型的區域網路絡環境中，主要作用是集中的管理、分配IP地址，使網路環境中的主機動態獲得IP地址、 Gateway地址（預設閘道）與本地DNS伺服器位址等資訊，並能夠提升地址的使用率。DHCP協議採用用戶端/伺服器模型，主機地址的動態分配任務由網路主機驅動。當DHCP伺服器接收到來自網路主機申請地址的資訊時，才會向網路主機發送相關的地址配置等資訊，以實現網路主機地址資訊的動態配置。

　　

DHCP工作過程主要分為下面幾步：

　　1. 新到達的主機的首要任務是發現一個要與其互動的DHCP伺服器。這可通過DHCP發現報文（DHCP discover message）來完成，客戶機在UDP分組中向連接埠67發送該發現報文。但是這個資料給誰呢？該主機甚至不知道它所連結網路的IP地址，更不用說用於該網路的DHCP伺服器位址了。在這種情況下，DHCP客戶機產生包含DHCP發現報文的IP資料報，其中使用廣播目的地址255.255.255.255並且使用“本主機”源地址0.0.0.0. DHCP客戶機將該IP資料包傳遞給鏈路層，鏈路層將該幀廣播到所有與該子網。

　　2. DHCP伺服器收到一個DHCP發現報文時，用一個DHCP提供報文（DHCP offer message）對客戶機做出響應，仍然使用IP廣播位址255.255.255.255。為什麼還是使用廣播位址呢？因為在子網中可能有多個DHCP伺服器，這些DHCP伺服器都會發出DHCP應答保溫壺。客戶機只選擇其中的一個DHCP伺服器的應答報文，一般是最先到達的那個。

　　3. 客戶機從一個或多個伺服器中選擇一個，並用DHCP請求報文（DHCP request message）對選中的伺服器進行響應，DHCP Client會發出一個廣播的DHCP Request報文，在選項欄位中會加入選中的DHCP Server的IP地址和需要的IP地址。

　　4. DHCP Server收到DHCP Request報文後，判斷選項欄位中的IP地址是否與自己的地址相同。如果不相同，DHCP Server不做任何處理只清除相應IP地址分配記錄；如果相同，DHCP Server就會向DHCP Client響應一個DHCP ACK報文，並在選項欄位中增加IP地址的使用租期資訊。

　　5. DHCP Client接收到DHCP ACK報文後，檢查DHCP Server分配的IP地址是否能夠使用。如果可以使用，則DHCP Client成功獲得IP地址並根據IP地址使用租期自動啟動續延過程；如果DHCP Client發現分配的IP地址已經被使用，則DHCP Client向DHCPServer發出DHCP Decline報文，通知DHCP Server禁用這個IP地址，然後DHCP Client開始新的地址申請過程。

　　6. DHCP Client在成功擷取IP地址後，隨時可以通過發送DHCP Release報文釋放自己的IP地址，DHCP Server收到DHCP Release報文後，會回收相應的IP地址並重新分配。　

　　在使用租期超過50%時刻處，DHCP Client會以單播形式向DHCP Server發送DHCPRequest報文來續租IP地址。如果DHCP Client成功收到DHCP Server發送的DHCP ACK報文，則按相應時間延長IP地址租期；如果沒有收到DHCP Server發送的DHCP ACK報文，則DHCP Client繼續使用這個IP地址。在使用租期超過87.5%時刻處，DHCP Client會以廣播形式向DHCP Server發送DHCPRequest報文來續租IP地址。如果DHCP Client成功收到DHCP Server發送的DHCP ACK報文，則按相應時間延長IP地址租期；如果沒有收到DHCP Server發送的DHCP ACK報文，則DHCP Client繼續使用這個IP地址，直到IP地址使用租期到期時，DHCP Client才會向DHCP Server發送DHCP Release報文來釋放這個IP地址，並開始新的IP地址申請過程。 　　需要說明的是：DHCP用戶端可以接收到多個DHCP伺服器的DHCPOFFER資料包，然後可能接受任何一個DHCPOFFER資料包，但用戶端通常只接受收到的第一個DHCPOFFER資料包。另外，DHCP伺服器DHCPOFFER中指定[1] 的地址不一定為最終分配的地址，通常情況下，DHCP伺服器會保留該地址直到用戶端發出正式請求。 　　正式請求DHCP伺服器分配地址DHCPREQUEST採用廣播包，是為了讓其它所有發送DHCPOFFER資料包的DHCP伺服器也能夠接收到該資料包，然後釋放已經OFFER（預分配）給用戶端的IP地址。 　　如果發送給DHCP用戶端的地址已經被其他DHCP用戶端使用，用戶端會向伺服器發送DHCPDECLINE資訊包拒絕接受已經分配的地址資訊。在協商過程中，如果DHCP用戶端發送的REQUEST訊息中的地址資訊不正確，如用戶端已經遷移到新的子網或者租約已經到期，DHCP伺服器會發送DHCPNAK訊息給DHCP客戶 端，讓用戶端重新發起地址請求過程。

　　

 

參考資料：

　　1. http://baike.baidu.com/item/DHCP

　　2. 《電腦網路--自頂向下方法》

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