DHCP（Dynamic Host Configuration Protocol，动态主机配置协议）

目录

• 1. DHCP 的核心功能
• 2. DHCP 工作原理（DORA 过程）
  • 详细步骤：
• 3. DHCP 报文格式
• 4. DHCP 租约管理
• 5. DHCP 中继代理（Relay Agent）
• 6. DHCP 安全与常见问题
  • 安全问题
  • 常见问题
• 7. DHCP vs. 静态IP vs. APIPA
• 总结

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DHCP 是一种用于 自动分配IP地址 和其他网络配置参数（如子网掩码、默认网关、DNS服务器等）的网络协议，属于 应用层协议（基于UDP，端口67（服务器）/68（客户端））。它简化了网络管理，避免了手动配置IP地址的繁琐和错误。

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1. DHCP 的核心功能

• 动态分配IP地址：主机加入网络时自动获取IP，无需手动设置。
• 地址租约管理：IP地址有使用期限（租约时间），可续租或释放。
• 配置其他参数：同时提供子网掩码、默认网关、DNS服务器等信息。
• 支持多种分配方式：
  • 动态分配：IP地址按需分配，可回收重用。
  • 自动分配：主机首次获取IP后永久保留。
  • 手动分配：管理员静态绑定特定主机的IP（类似静态IP但由DHCP管理）。

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2. DHCP 工作原理（DORA 过程）

DHCP 通过 四次交互（DORA）完成IP分配：

sequenceDiagram participant Client as DHCP客户端 participant Server as DHCP服务器 Note over Client: 发现阶段（Discover） Client->>Server: DHCP DISCOVER（广播） Note over Server: 提供阶段（Offer） Server->>Client: DHCP OFFER（单播/广播） Note over Client: 请求阶段（Request） Client->>Server: DHCP REQUEST（广播） Note over Server: 确认阶段（Acknowledge） Server->>Client: DHCP ACK（单播/广播）

详细步骤：

1. DHCP Discover（客户端 → 服务器）

   • 客户端广播发送 DHCP Discover 报文（目标IP 255.255.255.255，目标端口67），寻找可用的DHCP服务器。

2. DHCP Offer（服务器 → 客户端）

   • 服务器收到 Discover 后，从地址池中选择一个可用IP，通过 DHCP Offer 报文（单播或广播）提供给客户端。

3. DHCP Request（客户端 → 服务器）

   • 客户端可能收到多个 Offer，选择其中一个（通常是最先到达的），并广播 DHCP Request 确认请求。

4. DHCP ACK（服务器 → 客户端）

   • 服务器确认请求，发送 DHCP ACK 报文，正式分配IP地址，并附带子网掩码、网关、DNS等配置。

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3. DHCP 报文格式

DHCP 基于 BOOTP 协议扩展，主要字段包括：

字段	说明
OP	报文类型（1=请求，2=回复）
HW Type	硬件类型（如以太网=1）
HW Length	MAC地址长度（通常6字节）
Transaction ID	事务ID，匹配请求与响应
Client IP	客户端当前IP（初始为0.0.0.0）
Your IP	服务器分配的IP
Server IP	DHCP服务器IP
Options	可扩展字段（如子网掩码、网关、DNS、租期等）

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4. DHCP 租约管理

• 租期（Lease Time）：IP地址的可用时间（如24小时），客户端需在到期前续租。
• 续租过程：
  1. 租期过半（T1=50%）时，客户端单播发送 DHCP Request 请求续租。
  2. 若服务器无响应，在租期87.5%（T2）时广播请求。
  3. 到期未续租则IP被回收，客户端重新发起DORA过程。

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5. DHCP 中继代理（Relay Agent）

• 跨网段分配IP：DHCP默认基于广播，无法跨路由器工作。中继代理（通常部署在路由器）可转发DHCP请求到其他子网的服务器。
• 工作原理：
  • 客户端广播 DHCP Discover。
  • 中继代理接收后，单播转发给指定DHCP服务器。
  • 服务器通过中继代理返回响应。

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6. DHCP 安全与常见问题

安全问题

• DHCP 欺骗（Rogue DHCP）：攻击者伪造DHCP服务器，分配恶意网关或DNS（如中间人攻击）。
  • 防御：启用DHCP Snooping（交换机检测非法DHCP报文）。
• IP 冲突：地址池耗尽或静态IP冲突。
  • 防御：合理规划地址池，避免手动分配冲突。

常见问题

• 客户端获取不到IP：可能原因包括服务器未启动、地址池耗尽、中继代理配置错误。
• 租期过短导致频繁续租：调整租期时间（如改为7天）。

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7. DHCP vs. 静态IP vs. APIPA

方式	特点	适用场景
DHCP	自动分配，支持回收和续租	大多数企业/家庭网络
静态IP	手动配置，固定不变	服务器、网络设备
APIPA	169.254.x.x（DHCP失败后自动分配）	临时通信（如小型对等网络）

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总结

• DHCP 核心价值：自动化IP管理，减少人工干预。
• 关键过程：DORA（Discover-Offer-Request-Ack）。
• 进阶应用：中继代理、DHCPv6（IPv6环境）、Option字段扩展（如PXE启动）。