DHCP（动态主机配置协议）协议详细解析

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mb62abf3afb54fb 2022-11-21 16:05:00 博主文章分类：网络知识 ©著作权

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前言

①DHCP（动态主机配置协议）是一个局域网的网络协议。指的是由服务器控制一段IP地址范围，客户机登录服务器时就可以自动获得服务器分配的IP地址，子网掩码，Gateway地址、DNS服务器地址等信息，并能够提升地址的使用率

②DHCP(DynamicHost ConfigurationProtocol)，动态主机配置协议，是一个应用层协议，具体可以参考《TCP/IP四层模型》文章。当我们将客户主机ip地址设置为动态获取方式时，DHCP服务器就会根据DHCP协议给客户端分配IP，使得客户机能够利用这个IP上网。

③DHCP使用客户服务器方式。需要IP地址的主机在启动时就向DHCP服务器广播发送发现报文(将目的IP地址置为全1，即255.255.255.255)，这时该主机就称为DHCP客户。（发送广播报文是因为现在还不知道DHCP服务器在什么地方，因此要发现DHCP服务器的IP地址。）这台主机目前还没有自己的IP地址，因此它将IP数据包的源IP地址设为全0，这样在本地网络上的所有主机都能收到这个广播报文，但只有DHCP服务器才对此广播报文进行回答。DHCP服务器先在其数据库中查找该计算机的配置信息。若找到则返回找到的信息。若找不到，则从服务器的IP地址池中取一个地址分配给该计算机。

④并不是每个网络上都设置一个DHCP服务器，因为这样会使DHCP服务器的数量太多。因此现在是使每个网络至少有一个DHCP中继代理(通常是一台路由器，它配置了DHCP服务器的IP地址信息。当DHCP中继代理收到主机A以广播形式发送的发现报文后，就以单播的方式向DHCP服务器转发此报文，并等待其回答。收到DHCP服务器回答的提供报文后，DHCP中继代理再把此提供报文发回给主机A)

DHCP（动态主机配置协议）协议详细解析_客户端

⑤DHCP服务器分配给DHCP客户（需要被分配ip地址的主机）的IP地址是临时的，因此DHCP客户只能在一段有限的时间内使用这个分配到的IP地址。DHCP协议称这段时间为租用期。

⑥DHCP客户使用的UDP端口是68，而DHCP服务器使用的UDP端口是67。

⑦DHCP的作用：为客户机分发IP地址、子网掩码、网关、DNS服务器、租期等参数。

⑧DHCP的好处：简化客户机设置；防止用户误操作；避免局域网内主机的IP地址重复，提高IP地址的利用率。

⑨DHCP的架构：C/S架构，客户机/服务器架构（C-Client/S-Server）；DHCP服务对应的是UDP协议，因为是C/S架构，所以DHCP服务是分为：客户机占用UDP 67号端口，DHCP服务器占用UDP 68号端口。

⑩DHCP的概念名词：

DHCPClient：DHCP客户端，通过DHCP协议请求IP地址的客户端。DHCP客户端是接口级的概念，如果一个主机有多个以太接口，则该主机上的每个接口都可以配置成一个DHCP客户端。交换机上每个Vlan接口也可以配置成一个DHCP客户端。
DHCPServer：DHCP服务端，负责为DHCP客户端提供IP地址，并且负责管理分配的IP地址。
DHCPRelay：DHCP中继器，DHCP客户端跨网段申请IP地址的时候，实现DHCP报文的转发功能。
DHCPSecurity：DHCP安全特性，实现合法用户IP地址表的管理功能。
DHCPSnooping：DHCP监听，记录通过二层设备申请到IP地址的用户信息。

DHCP工作原理

DHCP使用UDP协议工作，采用67（DHCP服务器端）和68（DHCP客户端）两个端口号。546号端口用于DHCPv6Client，而不用于DHCPv4，是为DHCPfailover服务。

DHCP客户端向DHCP服务器发送的报文称之为DHCP请求报文，而DHCP服务器向DHCP客户端发送的报文称之为DHCP应答报文。

DHCP（动态主机配置协议）协议详细解析_客户端_02

DHCP交互过程共分为4步：

第一步：Client端在局域网内发起一个DHCP Discover包，目的是想发现能够给它提供IP的DHCPServer。
第二步：可用的DHCPServer接收到Discover包之后，通过发送DHCPOffer包给予Client端应答，意在告诉Client端它可以提供IP地址。
第三步：Client端接收到Offer包之后，发送DHCPRequest包请求分配IP。
第四步：DHCPServer发送ACK数据包，确认信息。

DHCP工作过程

DHCP（动态主机配置协议）协议详细解析_客户端_03

1、DHCP服务器被动打开UDP端口67，等待客户端发来的报文。

2、DHCP客户从UDP端口68发送DHCP发现报文。

3、凡收到DHCP发现报文的DHCP服务器都发出DHCP提供报文，因此DHCP客户可能收到多个DHCP提供报文。

4、DHCP客户从几个DHCP服务器中选择其中的一个，并向所选择的DHCP服务器发送DHCP请求报文。

5、被选择的DHCP服务器发送确认报文DHCPACK。从这时起，DHCP客户就可以使用这个IP地址了。这种状态叫做已绑定状态，因为在DHCP客户端的IP地址和硬件地址已经完成绑定，并且可以开始使用得到的临时IP地址了。DHCP客户现在要根据服务器提供的租用期T设置两个计时器T₁和T₂，它们的超时时间分别是0.5T和0.875T。当超时时间到了就要请求更新租用期。

6、租用期过了一半(T₁时间到)，DHCP发送请求报文DHCPREQUEST要求更新租用期。

7、DHCP服务器若同意，则发回确认报文DHCPACK。DHCP客户得到了新的租用期，重新设置计时器。

8、DHCP服务器若不同意，则发回否认报文DHCPACK。这时DHCP客户必须立即停止使用原来的IP地址，而必须重新申请IP地址(回到步骤2)。
若DHCP服务器不响应步骤6的请求报文DHCPREQUEST，则在租用期过了87.5%(T₂时间到)，DHCP客户必须重新发送请求报文DHCPREQUEST(重复步骤6)，然后又继续后面的步骤。

9、DHCP客户可以随时提前终止服务器所提供的租用期，这时只需要向DHCP服务器发送释放报文DHCPRELEASE即可。

Wireshark抓包分析DHCP

前提：要想抓取到DHCP包，先要保证有可用的DHCP服务器，然后将主机IP地址获取方式设置为自动获取。

测试环境：笔记本设置为DHCP模式，路由开启DHCP服务。由于笔记本在开机时想路由DHCP去获取IP，开机时无法迅速打开wireshark软件进行抓包，我们使用以下命令先断开主机的网络连接，然后再连接网络。

步骤：

①终端执行命令：ipconfig /release

断开当前的网络连接，主机IP变为0.0.0.0，主机与网络断开，不能访问网络。

②终端执行命令：ipconfig /renew

更新适配器信息，请求连接网络，这条命令结束之后，主机会获得一个可用的IP，再次接入网络。

③抓取的数据包如下：

DHCP（动态主机配置协议）协议详细解析_客户端_04

④经过抓包分析，DHCP客户端获取IP地址的四个步骤如下：

DHCP Discover数据包

DHCP（动态主机配置协议）协议详细解析_ip地址_05

DHCP Offer包

当DHCP服务器收到一条DHCPDiscover数据包时，用一个DHCPOfferr包给予客户端响应。这一数据报中客户客户端获取到了最重要的IP地址信息。除此之外，服务器还发送了子网掩码，路由器，DNS，域名，IP地址租用期等信息。

DHCP服务器仍然使用广播地址作为目的地址，因为此时请求分配IP的Client并没有自己ip，而可能有多个Client在使用0.0.0.0这个IP作为源IP向DHCP服务器发出IP分配请求，DHCP也不能使用0.0.0.0这个IP作为目的IP地址，于是依然采用广播的方式，告诉正在请求的Client们，这是一台可以使用的DHCP服务器。

DHCP（动态主机配置协议）协议详细解析_客户端_06