【菜鸟IT大讲堂】什么是DHCP？

各位小伙伴们，你们有没有遇到过对静态配置IP地址的种种困扰，比如：

在终端规模较大的网络中手工配置IP地址时，为避免IP地址重复，需要事先规划每个终端的IP地址，导致工作量大且容易出错。
当终端位置经常变更时（例如企业出差人员的便携电脑），每次变更都需要重新手工配置IP地址，烦神又烦力呀~~~
某些特殊的无盘工作站，无法手工配置IP地址，该如何与网络实现互通？
莫急莫急，小编来为各位小伙伴们支招。解决办法 so easy！有了动态主机配置协议DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol)，上面的问题都可以解决了。小伙伴们再也不用担心手工配错，费神费力了。DHCP能够实现动态为主机分配IP地址，而且是目前应用很广泛的一种技术。例如，办公室，网吧里的固定PC；咖啡厅，机场等提供WIFI接入的地方用手机上网，这些都会用到DHCP。

本期就由小编来给大家普及下DHCP是如何实现动态分配IP地址的。

角色认知

在DHCP的世界里，有这么三个人物：

DHCP服务器：负责分配IP地址的设备。这里以S交换机为例。

DHCP客户端：想要获取IP地址的终端或设备。如下图中的PC。

DHCP中继：当DHCP服务器与DHCP客户端不在同一个网段时，这个人物才会出现奥，其作用在下期内容中做详细介绍。

以上图为例，介绍DHCP服务器如何为PC动态分配IP地址的？

假设PC为某办公室办公主机，Switch作为PC的出口网关。通过在Switch上配置DHCP服务器功能，可以实现为PC自动分配192.168.1.0/24网段的地址。

PC1自动申请IP地址的过程是这样滴：

a. PC1广播请求寻找能够提供IP地址的DHCP服务器。

b. Switch收到请求后，查看自己是否有可提供的IP地址（需要事先在DHCP服务器上配置地址池和可以提供的IP地址范围）。如果有，就回应PC1可以提供的IP地址和可使用的时间（通常叫租期）。

：从租期可以看出，DHCP客户端和DHCP服务器的关系犹如借方和贷方的关系，DHCP服务器相当于把IP地址借给DHCP客户端使用，超过租期后，需要将IP地址重新收回滴。

c. PC1收到Switch回应的消息后，知道可以使用这个IP地址和租期，会向Switch发消息确认。

d. Switch收到来自PC1的确认消息，再向PC1反馈同意的意见。这样，PC1就可以使用Switch分配给他的IP地址了。

通常，我们把DHCP分配地址的过程叫做四次握手。

：小伙伴们看完这个过程，会不会有疑问：直接两次握手，客户端发送请求，服务器回应我不是很好很快嘛，为啥要四步握手呢？

PC1在请求申请IP地址时，因为他还不知道谁是DHCP服务器，所以，需要在同一网段内广播请求。假设网络中存在多个DHCP服务器，收到PC1的广播请求后，都会作出响应。那么，PC1在b阶段可能会同时收到多个DHCP服务器的回应。PC1只接收第一个回应的DHCP服务器的消息，并在c阶段发送广播消息跟选择的DHCP服务器进行确认。之所以在c阶段广播，是为了告诉其他DHCP服务器他已经选择的IP地址和DHCP服务器。这样，其他DHCP服务器还可以把IP地址分配给其他客户端。

讲到这，大家对DHCP是不是有了基本的了解呀？下面通过一个实验来看下具体配置。为了能看到报文的实际情况，我们以两台Switch举例，如下图：

SwitchA上的配置：

<Quidway> system-view[Quidway] sysname SwitchA[SwitchA] dhcp enable

SwitchB上的配置：

<HUAWEI> system-view[HUAWEI] sysname SwitchB[SwitchB] vlan 1000[Swi

配置完成后，在SwitchB上执行命令display dhcp client，通过“IP address”可以看到客户端获取到的IP地址为192.168.1.254。

在SwitchA上执行命令display ip pool interface vlanif10 used，可以看到服务器已经分配出去的IP地址。

：细心的小伙伴们有没有发现，IP地址的分配原则是从大到小的，即优先分配IP地址大的。

：另外，分别在客户端和服务器上执行命令display dhcp client statistics和display dhcp server statistics，可以查看申请地址过程中DHCP报文发送和接收的情况。

客户端（SwitchB）上：

服务器（SwitchA）上：

还记得上面讲的地址获取的a,b,c,d四阶段吗？结合上面讲的，介绍下常见的四类DHCP报文类型。

DHCP Discover：a阶段，DHCP客户端发送给DHCP服务器的请求报文。

DHCP Offer：b阶段，DHCP服务器发送给DHCP客户端的回应报文。

DHCP Request：c阶段，DHCP客户端发送给DHCP服务器的请求报文。

DHCP Ack：d阶段，DHCP服务器发送给DHCP客户端的确认报文。

了解了报文含义，在日常维护过程中，就可以通过这些报文定位故障。假设，上图的服务器（SwitchA）上“Dhcp Discover”显示非0，而“Dhcp Offer”的报文数显示为0，则表示DHCP服务器没有给客户端回应报文，那就要检查是不是服务器上的配置有问题了。

：上面的举例中是以S交换机设备作为DHCP客户端的。那么，PC上如何配置DHCP客户端的呢？

以PC的操作系统以Windows 7为例：

a. 右击桌面“网络”，单击“属性”，进入“网络和共享中心”窗口。

b. 单击“本地连接”，进入“本地连接状态”窗口。

c. 单击“属性”，进入“本地链接属性”窗口。

d. 选择“Internet 协议版本4（TCP/IPv4）”，点击“属性”，进入“Internet 协议版本4（TCP/IPv4）属性”窗口，选择“自动获得IP地址”，单击“确定”。

：最后，总结一下本期的内容：先是介绍了通过DHCP实现地址自动分配的四步握手，然后通过一个例子展现了S交换机作为DHCP服务器的配置过程。

在DHCP服务器配置时，细心的你有没有发现在接口上配置的dhcp select interface命令，意思是DHCP服务器是采用的基于接口地址池的配置方式。

除此之外，S交换机还有另外一种实现方式，即基于全局地址池的配置方式。

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