计算机网络之DHCP原理与配置（一篇图结合实验带你了解完DHCP）

前言

在大型企业网络中，会有大量的主机或设备需要获取IP地址等网络参数。如果采用手工配置，工作量大且不好管理，如果有用户擅自修改网络参数，还有可能会造成IP地址冲突等问题。使用动态主机配置协议DHCP（Dynamic Host Configuration Protocol）来分配IP地址等网络参数，可以减少管理员的工作量，避免用户手工配置网络参数时造成的地址冲突。

DHCP应用场景

DHCP服务器能够为大量主机分配IP地址,并能够集中管理
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在大型企业网络中，一般会有大量的主机等终端设备。每个终端都需要配置IP地址等网络参数才能接入网络。在小型网络中，终端数量很少，可以手动配置IP地址。但是在大中型网络中，终端数量很多，手动配置IP地址工作量大，而且配置时容易导致IP地址冲突等错误。
DHCP可以为网络终端动态分配IP地址，解决了手工配置IP地址时的各种问题。

DHCP报文类型

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DHCP客户端初次接入网络时，会发送DHCP发现报文（DHCP Discover），用于查找和定位DHCP服务器。
DHCP服务器在收到DHCP发现报文后，发送DHCP提供报文（DHCP Offer），此报文中包含IP地址等配置信息。
在DHCP客户端收到服务器发送的DHCP提供报文后，会发送DHCP请求报文（DHCP Request），另外在DHCP客户端获取IP地址并重启后，同样也会发送DHCP请求报文，用于确认分配的IP地址等配置信息。DHCP客户端获取的IP地址租期快要到期时，也发送DHCP请求报文向服务器申请延长IP地址租期。
收到DHCP客户端发送的DHCP请求报文后，DHCP服务器会回复DHCP确认报文（DHCP ACK）。客户端收到DHCP确认报文后，会将获取的IP地址等信息进行配置和使用。
如果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客户端通过发送DHCP释放报文（DHCP Release）来释放IP地址。收到DHCP释放报文后，DHCP服务器可以把该IP地址分配给其他DHCP客户端。

DHCP地址池

两种地址池：全局地址池和接口地址池
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接口地址池为连接到同一网段的主机或终端分配IP地址。

可以在服务器的接口下执行dhcp select interface命令，配置DHCP服务器采用接口地址池的DHCP服务器模式为客户端分配IP地址。
全局地址池为所有连接到DHCP服务器的终端分配IP地址。可以在服务器的接口下执行dhcp select global命令，配置DHCP服务器采用全局地址池的DHCP服务器模式为客户端分配IP地址。
接口地址池的优先级比全局地址池高。配置了全局地址池后，如果又在接口上配置了地址池，客户端将会从接口地址池中获取IP地址。在X7系列交换机上，只能在VLANIF逻辑接口上配置接口地址池。

DHCP工作原理

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为了获取IP地址等配置信息，DHCP客户端需要和DHCP服务器进行报文交互

首先，DHCP客户端发送DHCP发现报文来发现DHCP服务器。DHCP服务器会选取一个未分配的IP地址，向DHCP客户端发送DHCP提供报文。此报文中包含分配给客户端的IP地址和其他配置信息。如果存在多个DHCP服务器，每个DHCP服务器都会响应。
如果有多个DHCP服务器向DHCP客户端发送DHCP提供报文，DHCP客户端将会选择收到的第一个DHCP提供报文，然后发送DHCP请求报文，报文中包含请求的IP地址。收到DHCP请求报文后，提供该IP地址的DHCP服务器会向DHCP客户端发送一个DHCP确认报文，包含提供的IP地址和其他配置信息。
DHCP客户端收到DHCP确认报文后，会发送免费ARP报文，检查网络中是否有其他主机使用分配的IP地址。如果指定时间内没有收到ARP应答，DHCP客户端会使用这个IP地址。如果有主机使用该IP地址，DHCP客户端会向DHCP服务器发送DHCP拒绝报文，通知服务器该IP地址已被占用。然后DHCP客户端会向服务器重新申请一个IP地址。

DHCP租期更新

IP租约期限到达50%时，DHCP客户端会请求更新IP地址租约
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申请到IP地址后，DHCP客户端中会保存三个定时器，分别用来控制租期更新，租期重绑定和租期失效。DHCP服务器为DHCP客户端分配IP地址时会指定三个定时器的值。
如果DHCP服务器没有指定定时器的值，DHCP客户端会使用缺省值，缺省租期为1天。默认情况下，还剩下50%的租期时，DHCP客户端开始租约更新过程，DHCP客户端向分配IP地址的服务器发送DHCP请求报文来申请延长IP地址的租期。DHCP服务器向客户端发送DHCP确认报文，给予DHCP客户端一个新的租期。

DHCP重绑定

DHCP客户端在租约期限到达87.5%时，还没收到服务器响应，会申请重绑定IP
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DHCP客户端发送DHCP请求报文续租时，如果DHCP客户端没有收到DHCP服务器的DHCP应答报文。默认情况下，重绑定定时器在租期剩余12.5%的时候超时，超时后，DHCP客户端会认为原DHCP服务器不可用，开始重新发送DHCP请求报文。网络上任何一台DHCP服务器都可以应答DHCP确认或DHCP非确认报文。
如果收到DHCP确认报文，DHCP客户端重新进入绑定状态，复位租期更新定时器和重绑定定时器。如果收到DHCP非确认报文，DHCP客户端进入初始化状态。此时，DHCP客户端必须立刻停止使用现有IP地址，重新申请IP地址。

IP地址释放

如果IP租约到期前都没有收到服务器响应，客户端停止使用此IP地址。
如果DHCP客户端不再使用分配的IP地址，也可以主动向DHCP服务器发送DHCP RELEASE报文，释放该IP地址

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租期定时器是地址失效进程中的最后一个定时器，超时时间为IP地址的租期时间。如果DHCP客户端在租期失效定时器超时前没有收到服务器的任何回应，DHCP客户端必须立刻停止使用现有IP地址，发送DHCP Release报文，并进入初始化状态。然后，DHCP客户端重新发送DHCP发现报文，申请IP地址。

DHCP接口地址池配置

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[Huawei]dhcp enable
[Huawei]interface GigabitEthernet0/0/0
[Huawei-GigabitEthernet0/0/0]dhcp select interface
[Huawei-GigabitEthernet0/0/0]dhcp server dns-list 10.1.1.2
[Huawei-GigabitEthernet0/0/0]dhcp server excluded-ip-address 10.1.1.2
[Huawei-GigabitEthernet0/0/0]dhcp server lease day 3

DHCP支持配置两种地址池，包括全局地址池和接口地址池。

dhcp enable命令用来使能DHCP功能。在配置DHCP服务器时，必须先执行dhcp enable命令，才能配置DHCP的其他功能并生效。

dhcp select interface命令用来关联接口和接口地址池，为连接到接口的主机提供配置信息。在本示例中，接口GigabitEthernet 0/0/0被加入接口地址池中。

dhcp server dns-list命令用来指定接口地址池下的DNS服务器地址。

dhcp server excluded-ip-address命令用来配置接口地址池中不参与自动分配的IP地址范围。

dhcp server lease命令用来配置DHCP服务器接口地址池中IP地址的租用有效期限功能。缺省情况下，接口地址池中IP地址的租用有效期限为1天。

####验证配置
 [Huawei]display ip pool
 Pool-name      : GigabitEthernet0/0/0
 Pool-No        : 0
 Position       : Interface       Status           : Unlocked
 Gateway-0      : 10.1.1.1        
 Mask           : 255.255.255.0
 VPN instance   : --


IP address Statistic
Total       :253   
Used        :1          Idle        :252   
Expired     :0          Conflict    :0          Disable   :1

DHCP全局地址池配置

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[Huawei]dhcp enable 
[Huawei]ip pool pool2
Info: It's successful to create an IP address pool.
[Huawei-ip-pool-pool2]network 1.1.1.0 mask 24
[Huawei-ip-pool-pool2]gateway-list 1.1.1.1
[Huawei-ip-pool-pool2]lease day 10
[Huawei-ip-pool-pool2]quit
[Huawei]interface GigabitEthernet0/0/1
[Huawei-GigabitEthernet0/0/1]dhcp select global

ip pool命令用来创建全局地址池。

network命令用来配置全局地址池下可分配的网段地址。

gateway-list命令用来配置DHCP服务器全局地址池的出口网关地址。

lease命令用来配置DHCP全局地址池下的地址租期。缺省情况下，IP地址租期是1天。

dhcp select global命令用来使能接口的DHCP服务器功能。

###查看配置
[Huawei]display ip pool  
 -------------------------------------------------------------
  Pool-name      : pool2
  Pool-No        : 0
  Position       : Local           Status           : Unlocked
  Gateway-0      : 1.1.1.1         
  Mask           : 255.255.255.0
  VPN instance   : --
  IP address Statistic
  Total       :253   
  Used        :1          Idle        :252   
 Expired     :0          Conflict    :0          Disable   :0