DHCP理解

文章目錄

DHCP理解
- DHCP的核心作用
- DHCP默認端口
- DHCP的工作原理（4個步驟）
- 圖示說明（含中繼代理）
- - DHCP Discover（客戶端發現階段）
  - DHCP Offer（服務器提供階段）
  - DHCP Request（客戶端請求階段）
  - DHCP Ack（服務器確認階段）
  - 附加過程
  - 流程圖關鍵點
- DHCP vs 靜態IP
- - 基礎概念
  - 核心差異對比
  - 典型應用場景
- 如何查看設備是否使用DHCP？
- DHCP的注意事項
- 如何關閉DHCP？

DHCP理解

DHCP（Dynamic Host Configuration Protocol，動態主機配置協議）是一種網絡協議，用于自動為設備分配IP地址和其他網絡配置參數（如子網掩碼、默認網關、DNS服務器等），簡化網絡管理并避免手動配置的繁瑣和沖突。

DHCP的核心作用

自動分配IP地址：設備接入網絡時，DHCP服務器會從地址池中分配一個可用的IP地址，避免手動設置的麻煩。
集中管理網絡配置：統一管理IP、子網掩碼、網關、DNS等參數，確保所有設備遵循相同的網絡規則。
避免IP沖突：動態分配可回收閑置IP，減少因手動設置導致的地址沖突。

DHCP默認端口

角色	端口號	說明
DHCP 客戶端	68	客戶端使用 UDP 68 端口發送請求（Discover/Request）和接收響應（Offer/Ack）。
DHCP 服務器	67	服務器使用 UDP 67 端口監聽客戶端請求，并發送響應（Offer/Ack）。

注：DHCP 基于 UDP（無連接協議），而非 TCP。

DHCP的工作原理（4個步驟）

當設備（如電腦、手機）連接到網絡時，DHCP的工作流程如下：

DHCP Discover：設備廣播發送“發現”消息，尋找可用的DHCP服務器。
DHCP Offer：DHCP服務器響應，提供一個未被使用的IP地址（租約）。
DHCP Request：設備確認接受該IP地址。
DHCP Ack：服務器最終確認分配，并發送完整的網絡配置（IP、網關、DNS等）。

比喻：就像去餐廳吃飯，服務員（DHCP）自動給你分配座位（IP地址），并告訴你餐具在哪里（網關）、菜單怎么用（DNS）。

在這里插入圖片描述

圖示說明（含中繼代理）

在這里插入圖片描述

詳細步驟說明（DORA過程）

DHCP Discover（客戶端發現階段）

客戶端行為：
開機后，客戶端沒有IP地址（0.0.0.0），向局域網發送廣播包（目標IP：255.255.255.255，目標MAC：FF:FF:FF:FF:FF:FF），攜帶以下信息：
- 客戶端MAC地址
- 請求的IP租期
- 可選參數（如子網掩碼、DNS服務器等）。
中繼代理（可選）：
如果客戶端和服務器不在同一網段，路由器（DHCP中繼代理）會接收廣播包，將其轉為單播包，并轉發到指定的DHCP服務器。
- 中繼代理作用：
  - 監聽 67 端口的廣播包。
  - 修改報文：
    - 將源IP從 0.0.0.0 改為中繼代理自身IP（如 10.0.0.1）。
    - 目標IP從廣播地址改為 DHCP服務器IP（如 192.168.1.1）。
  - 保持端口不變：仍使用 67 端口轉發給服務器。
服務器行為：
服務器收到請求后，記錄客戶端的MAC地址，準備分配IP。

DHCP Offer（服務器提供階段）

服務器行為：
從地址池中選擇一個可用IP，通過單播或廣播發送 DHCP Offer 包，包含：
- 分配的IP地址
- 子網掩碼
- 默認網關
- DNS服務器
- IP租期（如24小時）。
中繼代理二次轉發：
- 將服務器單播包轉為廣播包（因客戶端尚無IP）：
- 目標端口改為客戶端的 68 端口。
客戶端行為：
客戶端可能收到多個服務器的Offer，但通常選擇第一個到達的Offer。

DHCP Request（客戶端請求階段）

客戶端行為：
客戶端廣播 DHCP Request 包，明確告知選擇的IP和服務器。
- 廣播目的：通知其他DHCP服務器“已選擇某臺服務器的IP”。
- 如果跨網段，中繼代理會將其轉為單播轉發給服務器。
中介代理行為：
流程與Discover/Offer類似，確保IP分配一致性。
服務器行為：
被選中的服務器保留該IP，未被選中的服務器釋放IP。

DHCP Ack（服務器確認階段）

服務器行為：
發送 DHCP Ack 包（單播或廣播），正式確認IP分配，并攜帶網絡配置參數。
- 如果客戶端收到Ack，則使用該IP。
- 如果未收到（如網絡超時），客戶端重新發起Discover。
中介代理行為：
流程與Discover/Offer類似，確保IP分配一致性。
客戶端行為：
收到Ack后：
- 配置IP地址和網絡參數。
- 啟動租期計時器（默認50%租期時嘗試續租）。

附加過程

IP租期更新
- T1（50%租期）：客戶端直接向原服務器發送DHCP Request（單播）請求續租。
- T2（87.5%租期）：若原服務器無響應，客戶端廣播DHCP Request請求其他服務器續租。
- 租期到期：IP被回收，客戶端重新發起DORA過程。
跨網段通信
- 依賴 DHCP中繼代理（如路由器），它會在不同網段間轉發DHCP消息。

流程圖關鍵點

廣播 vs 單播：
- Discover和Request通常是廣播（初始無IP）。
- Offer和Ack可能是單播（客戶端已有臨時IP）或廣播。
中繼代理：跨網段時必需，負責修改DHCP包的源/目的IP。
- 維護端口規則
  - 始終保證：
    - 客戶端側：68 → 67
    - 服務器側：67 → 67

DHCP vs 靜態IP

基礎概念

特性	DHCP	靜態IP
定義	動態主機配置協議，自動分配IP地址	手動配置固定的IP地址
管理方式	由服務器集中管理	由管理員或用戶手動設置
IP變化	可能隨時間變化（租期到期后重新分配）	永久固定，除非手動修改

核心差異對比

對比維度	DHCP	靜態IP
配置效率	? 自動分配，無需人工干預	? 需手動輸入IP、掩碼、網關等參數
靈活性	🔄 適合設備頻繁接入/離開的網絡	🔒 適合需要固定地址的關鍵設備
管理復雜度	📊 集中管理，減少配置錯誤	🛠? 維護成本高，易出現地址沖突
IP利用率	?? 動態回收閑置IP，提高地址池利用率	📌 IP長期占用，可能造成浪費
適用規模	🌐 大/中型網絡（如企業、校園網）	🏠 小型網絡或特定設備（如服務器）

典型應用場景

場景	推薦方案	原因
企業辦公電腦	DHCP	員工設備多且流動頻繁，自動分配更高效
家庭WiFi設備	DHCP	手機/平板等設備無需固定IP
服務器（Web/數據庫）	靜態IP	需通過固定IP提供穩定服務，避免DNS解析失效
網絡打印機	靜態IP	確保所有用戶始終能通過同一IP訪問設備
物聯網設備（如攝像頭）	DHCP+保留	通過DHCP服務器為特定MAC地址分配固定IP（兼顧自動管理和地址穩定）

如何查看設備是否使用DHCP？

Windows：

ipconfig /all

查看對應網卡信息，若顯示 DHCP Enabled: Yes 則表示通過DHCP獲取IP。

Linux/macOS：

ifconfig 或 ip a

結合以下命令檢查DHCP配置：

cat /etc/network/interfaces  # Ubuntu舊版#或
cat /etc/netplan/*.yaml      # Ubuntu新版

DHCP的注意事項

租約時間：DHCP分配的IP有有效期（如24小時），到期后會續租或重新分配。
地址池耗盡：如果網絡中設備過多，可能導致IP地址不足，需擴大DHCP地址池范圍。
安全性：惡意DHCP服務器可能劫持網絡（如“DHCP欺騙攻擊”），企業網絡需啟用防護（如DHCP Snooping）。
靜態IP沖突：如果局域網內有設備手動配置了靜態IP，且該IP在DHCP地址池范圍內，可能導致沖突。
- 解決方法：將靜態IP設置在DHCP地址池之外，或使用DHCP保留地址（Reservation）。

雙DHCP服務器場景：當同一局域網中存在兩個DHCP服務器時，會出現以下問題：

問題	原因	后果
IP地址重復分配	兩個服務器獨立管理地址池，可能分配相同的IP	設備IP沖突，網絡中斷
租期信息不一致	服務器A分配的IP，服務器B不知情，可能提前回收或重復分配	設備頻繁斷網
配置參數混亂	兩臺服務器配置的子網掩碼、網關、DNS不同	設備無法正常上網

解決方案
- 避免多DHCP服務器共存
  企業網絡：僅部署一臺主DHCP服務器，并配置備用服務器（如Windows DHCP故障轉移集群）。
家庭網絡：關閉路由器自帶的DHCP功能，避免與光貓DHCP沖突。
- 劃分地址池（高級方案）
  如果必須使用多臺DHCP服務器，需手動劃分不重疊的IP地址池：
```
- DHCP服務器A：192.168.1.100 ~ 192.168.1.150  
- DHCP服務器B：192.168.1.151 ~ 192.168.1.200  
```
- 啟用DHCP Snooping（企業級交換機）
  在交換機上配置 DHCP Snooping，只允許信任端口（Trusted Port）響應DHCP請求，阻斷非法DHCP服務器。
- 檢測并關閉非法DHCP服務器
  - Windows命令：
```
netsh dhcp show server  # 列出合法DHCP服務器
```
  - Linux工具：
```
dhcpdump -i eth0       # 抓包分析DHCP流量來源
```