配置了 IP 之后一般不能变的,配置一个服务端的机器还可以,但是如果是客户端的机器呢?每次使用都要配置 IP 地址,那可怎么办?还有人事、行政等非技术人员,如果公司所有的电脑都需要 IT 人员配置,会非常麻烦。

因此,我们需要有一个自动配置的协议,也就是动态主机配置协议(Dynamic Host Configuration Protocol),简称 DHCP。

有了这个协议,网络管理员就轻松多了。他只需要配置一段共享的 IP 地址。每一台新接入的机器都通过 DHCP 协议,来这个共享的 IP 地址里申请,然后自动配置好就可以了。等人走了,或者用完了,还回去,这样其他的机器也能用。

所以说,如果是数据中心里面的服务器,IP 一旦配置好,基本不会变,这就相当于买房自己装修。DHCP 的方式就相当于租房。你不用装修,都是帮你配置好的。你暂时用一下,用完退租就可以了。

当一台机器新加入一个网络的时候,只知道自己的 MAC 地址。怎么办?先发起一个请求Boot request,这一步,我们称为 DHCP Discover。

新来的机器使用 IP 地址 0.0.0.0 发送了一个广播包,目的 IP 地址为 255.255.255.255。广播包封装了 UDP,UDP 封装了 BOOTP。其实 DHCP 是 BOOTP 的增强版,但是如果你去抓包的话,很可能看到的名称还是 BOOTP 协议。

如果一个网络管理员在网络里面配置了 DHCP Server 的话,他就相当于这些 IP 的管理员。他立刻能知道来了一个“新人”。这个时候,我们可以体会 MAC 地址唯一的重要性了。当一台机器带着自己的 MAC 地址加入一个网络的时候,MAC 是它唯一的身份,如果连这个都重复了,就没办法配置了。

只有 MAC 唯一,IP 管理员才能知道这是一个新人,需要租给它一个 IP 地址,这个过程我们称为 DHCP Offer。同时,DHCP Server 为此客户保留为它提供的 IP 地址,从而不会为其他 DHCP 客户分配此 IP 地址。

DHCP Server 仍然使用广播地址作为目的地址,因为,此时请求分配 IP 的新人还没有自己的 IP。DHCP Server 回复说,我分配了一个可用的 IP 给你,你看如何?除此之外,服务器还发送了子网掩码、网关和 IP 地址租用期等信息。这样,这台客户机就可以在网络世界立足了。

《趣谈网络协议》学习笔记