DHCP协议简析

不知道看官大人是否有过这样的疑惑？一台计算机，插上网线是不是就可以直接上网了呢？其实没有这么简单，需要配置本机IP地址、子网IP地址、网关IP地址和DNS地址等。配置有两种方式，一种是手动配置，采用静态IP上网方式，可是这种方式怎么能让致力于世界更美好的工程师大大心满意足呢？

于是，就有了今天的主角，基于UDP的DHCP（Dynamic Host Configuration Protcol），动态主机配置协议，其有简单的六个阶段，Discover（发现）、Offer（提供）、Request（请求）、Ack（确认）和Relogin（重新登录）以及Update（更新租约）。看官们，跟着小采风的脚步，一起来学习一下吧！

一、发现阶段：客户机寻找DHCP服务器

图1：Discover

截图分析：

1）客户端不知道自己的IP，以0.0.0.0标识，DHCP服务器IP地址不清楚，以255.255.255.255广播地址标识；客户机以00:0b:72:01:fc:42来标识MAC地址，以FF:FF:FF:FF:FF:FF广播地址来寻找DHCP；

2）其他主机接收到此包，直接丢弃；DHCP服务器明确自己需要接受此包，（注可以被多台DHCP服务器接收）；

3）客户机端口为68，DHCP端口为67，为默认端口号；

二、提供阶段：DHCP服务器提供IP地址

截图分析：

图2：Offer

1）此包仍在发送中，客户机并不具备192.168.0.10的IP地址；

2）DHCP服务器优先基于ARP协议与之通信，如果失败，直接提供广播方式发送；

三、请求阶段：客户机确认DHCP提供的IP地址

若多台DHCP服务器为其提供Offer信息，则客户机只接收第一台DHCP服务器的IP地址，那么第一台DHCP服务器如何知道自己提供的IP地址被接收？其他DHCP服务器如何知道自己提供的IP地址没有被接收呢？

截图分析：

图3：Request （1）

1）客户机虽然接收到分配的IP地址，但是没有与DHCP服务端进行确认，并不能开始使用；

2）这是一个与图1相同的广播形式的数据包，目的在于与第一个DHCP服务器进行确认，与其他DHCP服务器进行通信，告知其分配的IP地址并未采用，这是如何实现的呢？截图分析：

图4：Request（2）

3）图3的数据包，相应网络范围内的DHCP服务器均会收到，每台DHCP服务器检查DHCP Sever Identifier字段，如果是本机IP，则确认其分配的即Requested IP Address有效；如果不是本机IP，则其分配的IP地址则无效；

四、确认阶段：DHCP服务器确认IP字段有效

截图分析：

图5：Ack

1）仅图4中确认IP地址有效的DHCP服务器，返回Ack数据包；

2）此数据包包含在本文开头时强调的上网的基本信息，实现动态上网；

故事到这里是否就可以圆满结束了呢？那动态主机配置如何体现其动态过程呢？看官切勿着急，工程师们热爱的是全面的系统，怎么会置之不理呢？

五、重新登录与更新租约

1）客户机重新启动后，不再直接发送Discover信息，而是发送Request信息；DHCP服务器会优先尝试，允许其继续使用IP地址，发送Ack数据包；如果该IP不能再使用，返回Nack数据包，客户机重新开始Discover阶段；

2）DHCP客户机启动时和IP租约期限过一半时，DHCP客户机都会自动向DHCP服务器发送更新其IP租约的信息，与1）中过程相同；

DHCP协议简析就到这里啦，本次的内容简单实用，重点在于Request阶段的那个具备广播属性的数据包，作用有二，其一是与第一个DHCP服务器确认其IP地址的有效性，其二是与其他DHCP服务器说明其IP地址并未被采用。

 最美人间四月天。不经意间，已是四月的尾巴了。小采风不由得感叹，时光之短暂。四月，对于小采风来说，意味深长。不过，收获一个相约一起跑步的队友，让原本柳絮荡漾的校园里，更平添了许多欢笑。五一小长假，节后见。