自学教程 从零学编程

DHCP 协议

网络协议

一、DHCP 是什么

DHCP（Dynamic Host Configuration Protocol，动态主机配置协议），应用层协议，基于UDP。

  • 客户端端口：68
  • 服务端端口：67

作用：局域网内自动给主机分配IP地址、子网掩码、网关、DNS服务器等网络参数，无需管理员手动给每台设备静态配置IP。

前身是BOOTP，DHCP在BOOTP基础上做了扩展；用来解决RARP只能分配IP、无法下发完整网络参数的缺陷。

二、通信模型

C/S架构

  • DHCP客户端：电脑、手机、打印机等接入局域网的设备
  • DHCP服务器：维护IP地址池，管理IP租约；可以是路由器、Windows服务器、Linux服务

DHCP请求是广播报文，客户端启动时还没有IP地址。

三、DHCP完整流程（DORA四步）

  1. Discover（发现）
    客户端无IP，发送UDP广播：源IP 0.0.0.0，目的IP 255.255.255.255
    广播内容：局域网里有没有DHCP服务器，我需要IP地址。
  2. Offer（提供）
    局域网内DHCP服务器收到Discover，从地址池挑选一个可用IP，构造Offer广播报文，告知客户端：我可以分配这个IP给你，附带子网掩码、租期。

多个DHCP服务器都可以回复Offer；客户端一般选择最先收到的Offer。

  1. Request（请求）
    客户端收到Offer，广播发送Request报文：确认选择该服务器提供的IP，请求正式租用这个IP。
    同时通知其他DHCP服务器：我已经选好了，你们的Offer作废。
  2. Ack（确认）
    DHCP服务器返回Ack确认报文，携带完整网络参数：IP、掩码、网关、DNS、IP租约时间。
    客户端收到Ack，配置网卡IP，租约生效。

简称口诀：D iscover，O ffer，R equest，A ck → DORA

四、IP租约与续租机制

IP不是永久分配，带有租约时间，常见默认24小时。

  • 50%租期：客户端发起单播续租请求，直接向DHCP服务器申请延长租约；成功则租期刷新。
  • 87.5%租期：如果50%续租失败，改为广播续租，寻找任何可用DHCP服务器。
  • 租期到期仍然无法续租：IP释放，客户端重新走DORA流程。

释放IP：客户端主动发送DHCP Release报文，归还IP。

五、DHCP报文类型

类型作用
DHCP Discover客户端寻找DHCP服务器
DHCP Offer服务器提供IP候选
DHCP Request客户端请求租用IP
DHCP ACK服务器确认分配IP与参数
DHCP NAK拒绝分配IP
DHCP Release客户端主动释放IP
DHCP Decline客户端检测IP冲突，拒绝该IP

六、DHCP地址分配三种方式

  1. 自动分配：第一次分配IP，永久使用。
  2. 动态分配：从地址池临时租用IP，到期续租（最常用）。
  3. 静态分配（保留/绑定）：服务器配置MAC-IP绑定，指定MAC固定拿到同一个IP（IP-MAC静态绑定）。

七、DHCP中继（DHCP Relay）

DHCP广播报文默认无法跨路由器转发。
如果DHCP服务器和客户端不在同一个网段，需要在网关设备上开启DHCP中继。
中继代理接收客户端广播DHCP报文，封装成单播转发给跨网段DHCP服务器；服务器回复报文再由中继转发回客户端。

作用：多个子网共用一台DHCP服务器，不用每个网段单独部署DHCP服务。

八、优缺点

✅ 优点

  1. 自动化分配IP，大量终端场景减少手工配置工作量；
  2. 集中管理IP地址池，避免IP冲突；
  3. 可统一下发网关、DNS等全套网络参数。

❌ 缺点

  1. 依赖广播，容易受到DHCP欺骗（恶意伪造DHCP服务器下发假网关/DNS）；
  2. 网络内存在多台DHCP服务器会造成IP分配混乱；
  3. 客户端断网后IP租约到期会重新获取IP，IP会发生变化。

九、DHCP与RARP/BOOTP对比

  • RARP：MAC查IP，只能分配IP，已淘汰；
  • BOOTP：UDP，分配IP，静态MAC-IP映射，无租约；
  • DHCP：BOOTP增强版，支持动态地址池、租约、更多网络参数。

十、小结

  1. DHCP应用层UDP协议，客户端68，服务器67端口；用于自动分配IP、掩码、网关、DNS；
  2. 分配流程DORA四步：Discover → Offer → Request → Ack；
  3. IP带有租约，50%时间尝试续租；87.5%广播续租；
  4. DHCP广播不能跨路由，跨网段需要DHCP中继；
  5. 三种分配方式：动态、自动、静态MAC绑定；存在DHCP欺骗安全风险。

思考题：DHCP客户端发送Discover报文时，源IP为什么是0.0.0.0？

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