dhcp概念及原理（DHCP的原理与应用）

DHCP 英文全称：（Dynamic Host Configuration Protocol，动态主机配置协议）是一个 局域网 的 网络协议，在传输层使用UDP协议工作， 主要有两个用途：给内部网络或网络服务 供应商自动分配IP地址 ，给用户或者内部网络管理员 作为对所有 计算机 作中央管理的手段，在RFC 2131中有详细的描述。DHCP有3个端口，其中UDP67和UDP68为正常的DHCP服务端口，分别作为DHCP server和DHCP Client的服务端口；546号端口用于DHCPv6 Client，而不用于DHCPv4，是为DHCP failover服务，这是需要特别开启的服务，DHCP failover是用来做“双机热备”的。

2．DHCP报文格式

DHCP服务的8种报文的格式是相同的，不同类型的报文只是报文中的某些字段取值不同。DHCP报文格式基于BOOTP的报文格式。下面是各字段的说明。

OP：报文的操作类型。分为请求报文和响应报文。1：请求报文，2：应答报文。即client送给server的封包，设为1，反之为2。

请求报文：DHCP Discover、DHCP Request、DHCP Release、DHCP Inform和DHCP Decline。

应答报文：DHCP Offer、DHCP ACK和DHCP NAK。

Htype：DHCP客户端的MAC地址类型。MAC地址类型其实是指明网络类型，Htype值为1时表示为最常见的以太网MAC地址类型。

Hlen：DHCP客户端的MAC地址长度。以太网MAC地址长度为6个字节，即以太网时Hlen值为6。

Hops：DHCP报文经过的DHCP中继的数目，默认为0。DHCP请求报文每经过一个DHCP中继，该字段就会增加1。没有经过DHCP中继时值为0。(若数据包需经过router传送，每站加1，若在同一网内，为0。)

Xid：客户端通过DHCP Discover报文发起一次IP地址请求时选择的随机数，相当于请求标识。用来标识一次IP地址请求过程。在一次请求中所有报文的Xid都是一样的。

Secs：DHCP客户端从获取到IP地址或者续约过程开始到现在所消耗的时间，以秒为单位。在没有获得IP地址前该字段始终为0。(DHCP客户端开始DHCP请求后所经过的时间。目前尚未使用，固定为0。)

Flags：标志位，只使用第0比特位，是广播应答标识位，用来标识DHCP服务器应答报文是采用单播还是广播发送，0表示采用单播发送方式，1表示采用广播发送方式。其余位尚未使用。(即从0-15bits，最左1bit为1时表示server将以广播方式传送封包给client。)

【注意】在客户端正式分配了IP地址之前的第一次IP地址请求过程中，所有DHCP报文都是以广播方式发送的，包括客户端发送的DHCP Discover和DHCP Request报文，以及DHCP服务器发送的DHCP Offer、DHCP ACK和DHCP NAK报文。当然，如果是由DHCP中继器转的报文，则都是以单播方式发送的。另外，IP地址续约、IP地址释放的相关报文都是采用单播方式进行发送的。

Ciaddr：DHCP客户端的IP地址。仅在DHCP服务器发送的ACK报文中显示，在其他报文中均显示0，因为在得到DHCP服务器确认前，DHCP客户端是还没有分配到IP地址的。只有客户端是Bound、Renew、Rebinding状态，并且能响应ARP请求时，才能被填充。

Yiaddr：DHCP服务器分配给客户端的IP地址。仅在DHCP服务器发送的Offer和ACK报文中显示，其他报文中显示为0。

Siaddr：下一个为DHCP客户端分配IP地址等信息的DHCP服务器IP地址。仅在DHCP Offer、DHCP ACK报文中显示，其他报文中显示为0。(用于bootstrap过程中的IP地址)

Giaddr：DHCP客户端发出请求报文后经过的第一个DHCP中继的IP地址。如果没有经过DHCP中继，则显示为0。(转发代理（网关）IP地址)

Chaddr：DHCP客户端的MAC地址。在每个报文中都会显示对应DHCP客户端的MAC地址。

Sname：为DHCP客户端分配IP地址的DHCP服务器名称（DNS域名格式）。在Offer和ACK报文中显示发送报文的DHCP服务器名称，其他报文显示为0。

File：DHCP服务器为DHCP客户端指定的启动配置文件名称及路径信息。仅在DHCP Offer报文中显示，其他报文中显示为空。

Options：可选项字段，长度可变，格式为"代码 长度 数据"。

列出部分可选的选项：

1.发现阶段

在DHCP服务配置完成后，DHCP Client启动时，由于没有IP地址，会自动发送以discover的广播报文，源地址为0.0.0.0目的地址为255.255.255.255。网络上的所有支持TCP/IP的主机都会收到该DHCP Discovery报文，但是只有DHCP Server会响应该报文。

2.DHCP Server offer响应阶段

DHCP Server收到discover报文后，通过解析报文，查询dhcpd.conf配置文件，如果在地址池中能找到合适的IP地址，DHCP Server会给DHCP Client发送offer报文，告诉DHCP Client，该DHCP Server拥有资源，可以提供DHCP服务。

3.DHCP Client请求使用阶段

当DHCP Client收到offer报文时，知道在本网段中有可用的DHCP Server可以提供DHCP服务，因此，它会发送一个request请求报文，向该DHCP Server请求IP地址、掩码、网关、DNS等信息，以便登陆网络。

4.DHCP Server确认使用阶段（获得IP地址）

当DHCP Server收到DHCP Client发送的DHCP Request后，确认要为该DHCP Client提供的IP地址后，便向该DHCP Client响应一个包含该IP地址以及其他Option的报文，来告诉DHCP Client可以使用该IP地址了。然后DHCP Client即可以将该IP地址与网卡绑定。另外其他DHCP Server都将收回自己之前为DHCP Client提供的IP地址。

5. DHCP Client重新登录网络阶段

当DHCP Client重新登录后，发送一个以前的DHCP Server分配的IP地址信息的DHCP Request报文，当DHCP Server收到该请求后，会尝试让DHCP客户端继续使用该IP地址。并回答一个ACK报文。

如果该IP地址无法再次分配给该DHCP Client后，DHCP回复一个NAK报文，当DHCP Client收到该NAK报文后，会重新发送DHCP Discovery报文来重新获取IP地址。

6. DHCP Client续约阶段

DHCP获取到的IP地址都有一个租约，租约过期后，DHCP Server将回收该IP地址，所以如果DHCP Client如果想继续使用该IP地址，则必须更新器租约。更新的方式就是，当当前租约期限过了一半后，DHCP Client都会发送DHCP Renew报文来续约租期。