局域网协议：动态主机配置协议（Dynamic Host Configuration Protocol，DHCP）

在局域网络中，DHCP协议通过自动化和简化网络配置过程，提高网络的可管理性和灵活性，使得设备可以更轻松地连接到网络并获得所需的网络配置信息。

What is DHCP?

动态主机配置协议（Dynamic Host Configuration Protocol，DHCP）是一种网络协议，用于自动分配IP地址和其他网络配置信息给连接到网络的设备。

DHCP的作用是简化网络管理，允许设备在加入网络时自动获取所需的网络配置信息，而无需管理员手动分配每个设备的IP地址和其他参数。它是一种自动化的方式，让设备能够快速、动态地获取所需的网络配置。

通过DHCP，设备可以获得以下网络配置信息：

• IP地址：用于在网络中唯一标识设备的地址。
• 子网掩码：确定设备所属网络的范围。
• 网关地址：用于设备与其他网络通信的路由器地址。
• DNS服务器：用于域名解析，将域名转换为IP地址。
• 租约时间：设备被分配的IP地址有效的时间段。

DHCP除了以上几项配置信息外，还可以配置很多信息，比如在大型企业网络里面常用的option43等。

DHCP的组成

1. DHCP客户端

设备或计算机，在连接到网络时会发送DHCP请求以获取网络配置信息。客户端负责与DHCP服务器进行通信，并应用从服务器获取的配置信息。

2. DHCP服务器：

为DHCP客户端提供网络配置信息的设备，负责响应客户端的DHCP请求。DHCP服务器配置并管理IP地址池、租约时间和其他网络参数，然后将这些信息提供给客户端。

3. 中继代理（DHCP Relay）（可选）

在大型企业网络中，存在跨多个子网或网络时使用。当DHCP服务器不在同一子网上时，中继代理帮助将客户端的DHCP请求从本地网络传递到DHCP服务器，以便在不同子网间传递DHCP消息。

L3switch(config-if)#ip helper-address ?
  A.B.C.D  IP destination address
  global   Helper-address is global
  vrf      VRF name for helper-address (if different from interface VRF)

DHCP中继可以配置多个：

L3switch(config-if)#ip helper-address 192.168.1.1 
L3switch(config-if)#ip helper-address 192.168.1.1

4. DHCP协议

一组规则和约定，指导客户端和服务器之间的通信流程。这些规则定义了DHCP消息的格式、交换过程中的状态转换，以及如何有效地分配和管理IP地址和其他网络配置信息。

5. IP地址池

DHCP服务器上配置的IP地址范围，用于动态分配给客户端。客户端请求IP地址时，服务器从池中选择一个可用的IP地址分配给客户端，并记录此分配。通常，服务器将自动分配地址，从最小的数字开始，到最大的数字。

6. 租约管理

DHCP服务器与客户端之间的IP地址分配是有时间限制的。租约时间指定了客户端被允许使用IP地址的时间段。一旦租约到期，客户端需要重新请求并更新租约，否则IP地址可能会被释放并重新分配给其他设备。

DHCP的IP地址分配机制

配置DHCP服务器有三种方式:

1. 自动分配

它将自动永久地为客户端分配一个IP。IP地址将只被分配给一个设备，因此，如果将来有许多新设备连接，DHCP服务器地址池可能会耗尽IP地址。

2. 动态分配

这是最常见的配置。服务器自动为客户端分配IP地址，但有一个租期。租期到期后，客户端需要重新请求新的IP地址或者申请续约。这种方式将最大化利用IP地址池，避免IP地址被耗尽的情况发生。

3. 手动分配

网络管理员将手动为客户端分配IP地址。

DHCP租约时间

在网络中，DHCP租约是一个至关重要的概念。它是指设备可以使用DHCP服务器分配的IP地址多长时间而不需要更新。以下是关键术语:

- 租约分配

当设备加入网络时，DHCP服务器在指定的时间内(租约)为设备分配IP地址。

- 续约

当租约即将结束时，设备可以选择续约，也可以选择让租约到期。

- 重要性

租约长短影响IP地址管理和网络稳定性。短期租约适用于动态网络，而长期租约则提供稳定性。

- 配置

网络管理员可以根据自己的网络需求调整租约，平衡IP地址管理和网络稳定性。

DHCP的运作方式

正常情况下，DHCP服务器为客户端分配IP地址，会有四个步骤：

1. 发现（DHCP Discover）

当设备连接到网络时，它会发送一个DHCP发现广播消息到网络上的所有设备，请求DHCP服务器的服务。

2. 提供（DHCP Offer）

DHCP服务器收到发现消息后，会向请求的设备发送一个包含IP地址等网络配置信息的提供消息。

3. 请求（DHCP Request）

设备收到多个提供消息后，会选择其中一个提供者，并向其发送请求，确认要使用其提供的配置。

4. 确认（DHCP Acknowledge）

DHCP服务器收到设备的请求后，会发送一个确认消息，确认该设备已经获得了分配的IP地址和其他配置信息。

DHCP故障排查

当您的设备无法连接到网络时，DHCP可能就是原因之一。以下是一些DHCP常见问题及其解决方法:

1. IP地址冲突

如果同一网络中的两台设备IP地址相同，则会导致两台设备无法正常通信。为了解决这个问题，需要为冲突的设备分配不同的IP地址。如果网络中存在两台DHCP数据没有进行同步的DHCP服务器，那么这个问题就容易发生。或者网络中存在两台不同DHCP服务器，但是管理员配置分配了相同的IP地址池，也会出现这个问题。

2. DHCP服务器不可用

如果DHCP服务器宕机，设备将无法获取IP地址。确保服务器正常运行时间和冗余是必不可少的。

3. 租约到期

如果您的设备无法连接，可能是因为它的DHCP租约到期。您可以手动释放并更新租约以获得新的IP地址。

释放网卡的IP地址：

ipconfig /release

更新网络卡的IP地址：

ipconfig /renew

查看网卡的IP地址：

ipconfig /all

DHCP服务安装

Ubuntu安装部署DHCP服务

教程用的是isc-dhcp-server，包含服务安装，监听网卡，配置文件等。详细教程参考：

ubuntu安装DHCP 服务和排错教程