DHCP：（1）原理篇【DHCP工作过程以及特性说明】 | 网络之路博客（公众号同名）（其他平台网络之路Blog）

【汇总】DHCP原理应用文档

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一、DHCP协议基础介绍

DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol，动态主机配置协议) ，通常用于局域网给PC/移动客户端动态分配地址，避免了手动配置的麻烦，简化了网络环境。DHCP 是基于C/S（服务器客户端）模式的，Client使用UDP 68，server使用UDP 67，是在企业环境中很常见的应用技术之一了。

二、DHCP协议工作过程

DHCP

1、当用户一开机或者启用了DHCP client的话，那么会发送一个DHCP-Discover来询问这个广播域中是否有DHCP服务器存在。

2、当这个广播域的DHCP收到以后，会根据自己地址池中的地址分配给这个请求的Client （广播方式），并且包括一些参数都携带在DHCP-Offer中，如果存在多个DHCP服务器的话，都会响应这个请求

3、CLient根据先收到的Offer报文来决定选用哪个服务器提供的DHCP的地址（存在多个回应的话，先来的优先），然后根据这个Offer提供的地址信息，发送Request报文请求。
   （1）、客户端初始化时，发送广播的DHCP Request报文来回应服务器的DHCP offer报文
   （2）、客户端重启初始后，发送广播的DHCP的DCHP Request报文来确认先前被分配的IP地址等配置信息。
   （3）、当客户端已知和某个IP地址绑定后，发送单播的DHCP Request报文来延长IP地址租期

4、服务器收到以后，确认地址池中的这个地址没有被分配，如果没有被分配就回复ACK报文，如果被分配了，就会回复DHCP-NAK报文，告诉CLient 地址已经被分配了。

5、当CLient收到服务器分配的地址后，会向这个广播域内发送一个免费ARP的请求，如果没有人响应这个请求，CLient才正式使用这个地址，如果有人回应的话，会返回一个DHCP-Decline报文，要求服务器重新获取地址。

6、当CLient的IP租期到达一半的时候，会单播发送DHCP-Request报文，请求服务器更新租期，服务器收到以后，如果可以继续使用该IP地址的话，会响应CLient DHCP-ACK，如果该IP不能继续分配，则响应CLient DHCP-NAK。此时Client会在租期的75%再次询问server 进行续约，如果该IP地址可用则回复ACK，反则回复NAK。

7、如果客户端重启后，会自动发送DHCPREQUEST广播给DHCP服务器以便请求继续租用原来使用的IP地址，如果服务器收到这个消息，确认客户端可以使用该地址，则回答一个DHCP ACK确认消息，如果此IP地址已经无法再分配，则返回一个DHCP NCK否认信息，客户端收到这个信息以后，则必须重新发送DHCP Discovery消息获取新的地址。若没有得到响应，则尝试与网关通信，如果通信正常，这个租期还没到期的话，则可以继续使用，但是不能和网关通信的话，则会获得169.254.0.1~169.254.255.254之间的IP地址，然后每隔5min尝试更新租约。

8、当客户端已经获得了IP地址，发送DHCP INFORM报文来获取其他一些网络配置信息，比如网关、DNS服务器

9、当客户端可通过DHCP RELEASE报文主动释放服务器分配给它的地址，当服务器收到此报文后，可讲这个IP地址分配给其他客户端。

Windows PC与 cisco 设备获取DHCP的不同在于：

1、Windows 的请求会在1秒后没有回复，等9秒后在发送，没有收到回复在13秒发送，还没回复在16秒后，
继续发送，如果还没收到，就用169.254.0.0/16地址，然后，每5分钟询问一次。
2、cisco设备不同，它会每5秒发送一次查询，60秒后又依次循环请求。

补充说明：

PC客户端是怎么知道IP地址冲突了的
在我们平时静态配置了一个IP地址后，有时候系统会提示说IP地址冲突了，那么系统是怎么知道IP地址冲突了的呢，其实它是通过ARP里面的一种机制，叫做免费ARP，它实现的原理是，当机子重启或者设置了IP地址的时候，这个主机会通过免费ARP来询问这个局域网中是否有相同的IP存在（这个ARP询问的就是自己本身的IP地址，看是否有人回应），如果有人回复这个ARP的请求，那么就会得到一个错误的消息“以太网地址 a:b:c:d:e:f发送来重复的IP地址”，通常情况下，是没人回应的，因为没有冲突存在，如果有人回应了这个ARP的请求，那么说明该IP地址已经被使用了，对方回应了这个ARP的响应，它会通过操作系统显示提示出来，说该IP地址存在冲突问题。

在现在的DHCP服务器中，已经也引入了这个机制了，它会在分配给客户端这个IP地址之前，会先发送一个Ping，或者ARP等机制来查看该局域网中是否已经有该IP地址存在了，如果有得话，那么DHCP会分配其他IP给请求的客户端，如果没有人回应，那么则把该IP地址让客户端使用，所以很多情况下，看到设备上面，没有做地址排除的时候，而且有些IP地址已经在使用了，但是服务器能够很好的分配不冲突的地址给客户端，不造成地址冲突。

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