DHCP 握手原理
一、DHCP 概述
动态主机配置协议（Dynamic Host Configuration Protocol，DHCP） 用于自动分配网络配置参数（如 IP 地址、子网掩码、网关、DNS 等），简化手动配置流程。其核心是 DORA 四步握手（Discover → Offer → Request → Acknowledge），基于 UDP 协议（客户端端口 68，服务器端口 67）。
二、DHCP 四步握手流程
1. 阶段 1：Discover（客户端广播请求）
- 触发场景：客户端初始化（如开机、重启、未获取到 IP）。
- 消息：
DHCPDISCOVER - 源地址：
0.0.0.0（客户端无 IP） - 目标地址：
255.255.255.255（广播） - 内容：
- 客户端 MAC 地址
- 请求的参数（如 IP 地址、租期）
流程图：
Client: DHCPDISCOVER ────────────────▶ 广播网络
2. 阶段 2：Offer（服务器响应）
- 触发场景：DHCP 服务器收到
DHCPDISCOVER。 - 消息：
DHCPOFFER - 源地址：DHCP 服务器 IP
- 目标地址：
255.255.255.255（广播，客户端仍无 IP） - 内容：
- 提供的 IP 地址、子网掩码
- 租期、服务器标识（IP）
流程图：
Server: ◀────────── DHCPOFFER ─────────── 广播网络
3. 阶段 3：Request（客户端确认选择）
- 触发场景：客户端可能收到多个
DHCPOFFER，选择其中一个。 - 消息：
DHCPREQUEST - 源地址：
0.0.0.0（未正式分配 IP） - 目标地址：
255.255.255.255（广播） - 内容：
- 选中的服务器 IP
- 请求的 IP 地址
流程图：
Client: DHCPREQUEST ────────────────▶ 广播网络
4. 阶段 4：Acknowledge（服务器确认分配）
- 触发场景：服务器收到
DHCPREQUEST，确认分配。 - 消息：
DHCPACK - 源地址：DHCP 服务器 IP
- 目标地址：客户端 IP（此时客户端已临时使用分配的 IP）
- 内容：
- 正式分配的 IP 地址、租期
- 完整网络配置参数（网关、DNS 等）
流程图：
Server: ◀────────── DHCPACK ──────────── 客户端
三、关键机制与细节
1. 消息类型与端口
| 阶段 | 消息 | UDP 源端口 | UDP 目标端口 | 传输方式 |
|---|---|---|---|---|
| 1-3 步 | DISCOVER/REQUEST | 68 | 67 | 广播 |
| 2-4 步 | OFFER/ACK | 67 | 68 | 单播/广播 |
2. 状态机（客户端）
3. 续租机制
- T1 时间（租期的 50%）：客户端发送
DHCPREQUEST续租。 - T2 时间（租期的 87.5%）：若 T1 未响应，广播
DHCPREQUEST续租。 - 租期过期：客户端释放 IP，回到 INIT 状态。
4. 异常处理
- 无服务器响应：客户端定期重发 DISCOVER（指数退避策略）。
- IP 冲突：客户端检测到 IP 冲突时，发送
DHCPDECLINE拒绝分配。
四、示意图
Client DHCP Server
│ │
│ DHCPDISCOVER │
├───────────────▶│ (广播)
│ │
│◀───────────────│ DHCPOFFER (单播/广播)
│ DHCPREQUEST │
├───────────────▶│ (广播)
│ │
│◀───────────────│ DHCPACK (单播)
│ IP 已分配 │
五、常见问题
为什么前两步使用广播？
客户端初始无 IP，无法单播；服务器需通过广播响应所有客户端。DHCP 与 BOOTP 的区别？
DHCP 是 BOOTP 的扩展，支持动态租期、续租、更多配置参数。能否分配固定 IP？
可以，通过 DHCP 服务器的 静态绑定（根据客户端 MAC 地址分配固定 IP）。
DHCP 通过 DORA 四步握手 实现 IP 地址的动态分配，结合广播与单播机制，确保网络配置的自动化与高效性。