RT-Thread实战笔记|DHCP原理介绍及使用

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什么是DHCP动态主机配置协议DHCP（Dynamic Host Configuration Protocol）是一种对基于TCP/IP协议主机的网络参数进行动态配置和集中管理的协议，可以实现：
为网络主机分配IP地址。DHCP可以提供两种地址分配机制，网络管理员可以根据网络需求为不同的主机选择不同的分配策略。
动态分配机制：
通过DHCP为主机分配一个有使用期限（这个使用期限通常叫做租期）的IP地址。这种分配机制适用于主机需要临时接入网络或者空闲地址数小于网络主机总数且主机不需要永久连接网络的场景。例如，企业出差员工的便携机、咖啡厅的移动终端为了临时接入网络需要获取IP地址。
静态分配机制：
网络管理员通过DHCP为指定的主机分配固定的IP地址。这种分配机制适用于对IP地址有特殊要求的主机，例如企业的文件服务器由于需要对外网用户提供服务，需要使用固定的IP地址。相比手工静态配置IP地址，通过DHCP方式静态分配机制避免人工配置发生错误，方便管理员统一维护管理。
为网络主机提供除IP地址以外的网络参数。例如DNS服务器的IP地址、路由信息、网关地址等。
DHCP也是一种基于客户端/服务器模型的协议。DHCP服务器上不需要手工记录网络中所有主机MAC地址和IP地址的对应关系，而是通过地址池管理可供某网段主机使用的IP地址。
当主机成功向DHCP服务器申请到IP地址后，DHCP服务器才会记录主机MAC地址和IP地址的对应关系，且此过程不需要人工参与。同时，DHCP服务器还可以为某个网段内主机动态分配相同的网络参数，例如，缺省网关、DNS服务器的IP地址等。
DHCP可以把同一个地址在不同时间分配给不同的主机，当主机不需要使用地址时，可以释放此地址，供其他主机使用，从而实现了IP地址的重复利用。
DHCP的优点1、降低网络接入成本：
2、降低主机配置成本：
3、提高IP地址利用率：
4、方便统一管理：
DHCP报文格式及实现原理报文格式

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括号里的数字表示字段的长度，单位是字节
报文名称说明DHCP DISCOVERDHCP客户端首次登录网络时进行DHCP交互过程发送的第一个报文，用来寻找DHCP服务器。DHCP OFFERDHCP服务器用来响应DHCP DISCOVER报文，此报文携带了各种配置信息。DHCP REQUEST此报文用于以下三种用途。1、客户端初始化后，发送广播的DHCP REQUEST报文来回应服务器的DHCP OFFER报文。2、客户端重启后，发送广播的DHCP REQUEST报文来确认先前被分配的IP地址等配置信息。3、当客户端已经和某个IP地址绑定后，发送DHCP REQUEST单播或广播报文来更新IP地址的租约。DHCP ACK服务器对客户端的DHCP REQUEST报文的确认响应报文，客户端收到此报文后，才真正获得了IP地址和相关的配置信息。DHCP NAK服务器对客户端的DHCP REQUEST报文的拒绝响应报文，例如DHCP服务器收到DHCP REQUEST报文后，没有找到相应的租约记录，则发送DHCP NAK报文作为应答，告知DHCP客户端无法分配合适IP地址。DHCP DECLINE当客户端发现服务器分配给它的IP地址发生冲突时会通过发送此报文来通知服务器，并且会重新向服务器申请地址。DHCP RELEASE客户端可通过发送此报文主动释放服务器分配给它的IP地址，当服务器收到此报文后，可将这个IP地址分配给其它的客户端。DHCP INFORMDHCP客户端获取IP地址后，如果需要向DHCP服务器获取更为详细的配置信息（网关地址、DNS服务器地址），则向DHCP服务器发送DHCP INFORM请求报文。DHCP报文中的Options字段DHCP报文中的Options字段可以用来存放普通协议中没有定义的控制信息和参数。如果用户在DHCP服务器端配置了Options字段，DHCP客户端在申请IP地址的时候，会通过服务器端回应的DHCP报文获得Options字段中的配置信息。
Options字段的格式如下图1所示。