了解DHCP与BOOTP在生活中的应用

目前路由器进行IP指派主要有DHCP和BOOTP，DHCP也就是动态主机分配协议，它的前身是BOOTP，BOOTP原本是用于无磁盘主机连接的网络上面的，以下分析这两种方式的不同之处。

　　首先我们来了解一下什么是DHCP？

　　DHCP是DynamicHostConfigurationProtocol(动态主机分配协议)缩写，它的前身是BOOTP。BOOTP原本是用于无磁盘主机连接的网络上面的：网络主机使用BOOTROM而不是磁盘起动并连接上网络，BOOTP则可以自动地为那些主机设定TCP/IP环境。但BOOTP有一个缺点：您在设定前须事先获得客户端的硬件地址，而且，与IP的对应是静态的。换而言之，BOOTP非常缺乏"动态性"，若在有限的IP资源环境中，BOOTP的一对一对应会造成非常可观的浪费。

　　DHCP可以说是BOOTP的增强版本，它分为两个部份：一个是服务器端，而另一个是客户端。所有的IP网络设定数据都由DHCP服务器集中管理，并负责处理客户端的DHCP要求；而客户端则会使用从服务器分配下来的IP环境数据。比较起BOOTP，DHCP透过"租约"的概念，有效且动态的分配客户端的TCP/IP设定，而且，作为兼容考虑，DHCP也完全照顾了BOOTPClient的需求。

　　DHCP的分配形式

　　第一，必须至少有一台DHCP工作在网络上面，它会监听网络的DHCP请求，并与客户端搓商TCP/IP的设定环境。它提供两种IP定位方式：

　　AutomaticAllocation

　　自动分配，其情形是：一旦DHCP客户端第一次成功的从DHCP服务器端租用到IP地址之后，就永远使用这个地址。

　　DynamicAllocation

　　动态分配，当DHCP第一次从HDCP服务器端租用到IP地址之后，并非永久的使用该地址，只要租约到期，客户端就得释放(release)这个IP地址，以给其它工作站使用。当然，客户端可以比其它主机更优先的更新(renew)租约，或是租用其它的IP地址。

　　动态分配显然比自动分配更加灵活，尤其是当您的实际IP地址不足的时候，例如：您是一家ISP，只能提供200个IP地址用来给拨接客户，但并不意味着您的客户最多只能有200个。因为要知道，您的客户们不可能全部同一时间上网的，除了他们各自的行为习惯的不同，也有可能是电话线路的限制。这样，您就可以将这200个地址，轮流的租用给拨接上来的客户使用了。这也是为什么当您查看IP地址的时候，会因每次拨接而不同的原因了(除非您申请的是一个固定IP，通常的ISP都可以满足这样的要求，这或许要另外收费)。当然，ISP不一定使用DHCP来分配地址，但这个概念和使用IPPool的原理是一样的。

　　DHCP除了能动态的设定IP地址之外，还可以将一些IP保留下来给一些特殊用途的机器使用，它可以按照硬件地址来固定的分配IP地址，这样可以给您更大的设计空间。同时，DHCP还可以帮客户端指定router、netmask、DNSServer、WINSServer、等等项目，您在客户端上面，除了将DHCP选项打勾之外，几乎无需做任何的IP环境设定。

　　DHCP的工作原理

　　根据客户端是否第一次登录网络，DHCP的工作形式会有所不同。

　　第一次登录的时候：

　　寻找Server。当DHCP客户端第一次登录网络的时候，也就是客户发现本机上没有任何IP数据设定，它会向网络发出一个DHCPDISCOVER封包。因为客户端还不知道自己属于哪一个网络，所以封包的来源地址会为0.0.0.0，而目的地址则为255.255.255.255，然后再附上DHCPdiscover的信息，向网络进行广播。

　　在Windows的预设情形下，DHCPdiscover的等待时间预设为1秒，也就是当客户端将第一个DHCPdiscover封包送出去之后，在1秒之内没有得到响应的话，就会进行第二次DHCPdiscover广播。若一直得不到响应的情况下，客户端一共会有四次DHCPdiscover广播(包括第一次在内)，除了第一次会等待1秒之外，其余三次的等待时间分别是9、13、16秒。如果都没有得到DHCP服务器的响应，客户端则会显示错误信息，宣告DHCPdiscover的失败。之后，基于使用者的选择，系统会继续在5分钟之后再重复一次DHCPdiscover的过程。

　　提供IP租用地址。当DHCP服务器监听到客户端发出的DHCPdiscover广播后，它会从那些还没有租出的地址范围内，选择最前面的空置IP，连同其它TCP/IP设定，响应给客户端一个DHCPOFFER封包。

　　由于客户端在开始的时候还没有IP地址，所以在其DHCPdiscover封包内会带有其MAC地址信息，并且有一个XID编号来辨别该封包，DHCP服务器响应的DHCPoffer封包则会根据这些资料传递给要求租约的客户。根据服务器端的设定，DHCPoffer封包会包含一个租约期限的信息。

　　接受IP租约。如果客户端收到网络上多台DHCP服务器的响应，只会挑选其中一个DHCPoffer而已(通常是最先抵达的那个)，并且会向网络发送一个DHCPrequest广播封包，告诉所有DHCP服务器它将指定接受哪一台服务器提供的IP地址。

　　同时，客户端还会向网络发送一个ARP封包，查询网络上面有没有其它机器使用该IP地址；如果发现该IP已经被占用，客户端则会送出一个DHCPDECLINE封包给DHCP服务器，拒绝接受其DHCPoffer，并重新发送DHCPdiscover信息。

　　事实上，并不是所有DHCP客户端都会无条件接受DHCP服务器的offer，尤其这些主机安装有其它TCP/IP相关的客户软件。客户端也可以用DHCPrequest向服务器提出DHCP选择，而这些选择会以不同的号码填写在DHCPOptionField里面：

　　换一句话说，在DHCP服务器上面的设定，未必是客户端全都接受，客户端可以保留自己的一些TCP/IP设定。而主动权永远在客户端这边。

　　租约确认。当DHCP服务器接收到客户端的DHCPrequest之后，会向客户端发出一个DHCPACK响应，以确认IP租约的正式生效，也就结束了一个完整的DHCP工作过程。

　　DHCP发放流程

　　第一次登录之后：

　　一旦DHCP客户端成功地从服务器哪里取得DHCP租约之后，除非其租约已经失效并且IP地址也重新设定回0.0.0.0，否则就无需再发送DHCPdiscover信息了，而会直接使用已经租用到的IP地址向之前之DHCP服务器发出DHCPrequest信息，DHCP服务器会尽量让客户端使用原来的IP地址，如果没问题的话，直接响应DHCPack来确认则可。如果该地址已经失效或已经被其它机器使用了，服务器则会响应一个DHCPNACK封包给客户端，要求其从新执行DHCPdiscover。

　　至于IP的租约期限却是非常考究的，并非如我们租房子那样简单，以NT为例子：DHCP工作站除了在开机的时候发出DHCPrequest请求之外，在租约期限一半的时候也会发出DHCPrequest，如果此时得不到DHCP服务器的确认的话，工作站还可以继续使用该IP；然后在剩下的租约期限的再一半的时候(即租约的75%)，还得不到确认的话，那么工作站就不能拥有这个IP了。至于为什么不是到租约期限完全结束才放弃IP呢？，对不起，小弟也是不学无术之人，没有去深究了，只知道要回答MCSE题目的时候，您一定要记得NT是这么工作的就是了。

　　要是您想退租，可以随时送出DHCPLEREASE命令解约，就算您的租约在前一秒钟才获得的。

　　跨网络的DHCP运作

　　从前面描述的过程中，我们不难发现：DHCDISCOVER是以广播方式进行的，其情形只能在同一网络之内进行，因为router是不会将广播传送出去的。但如果DHCP服务器安设在其它的网络上面呢？由于DHCP客户端还没有IP环境设定，所以也不知道Router地址，而且有些Router也不会将DHCP广播封包传递出去，因此这情形下DHCPDISCOVER是永远没办法抵达DHCP服务器那端的，当然也不会发生OFFER及其它动作了。要解决这个问题，我们可以用DHCPAgent(或DHCPProxy)主机来接管客户的DHCP请求，然后将此请求传递给真正的DHCP服务器，然后将服务器的回复传给客户。这里，Proxy主机必须自己具有路由能力，且能将双方的封包互传对方。

　　若不使用Proxy，您也可以在每一个网络之中安装DHCP服务器，但这样的话，一来设备成本会增加，而且，管理上面也比较分散。当然喽，如果在一个十分大型的网络中，这样的均衡式架构还是可取的。端视您的实际情况而定了。

　　小编结语：宽带路由器DHCP功能的叙述比较详细，大家理解起来比较容易，对于新入行的网络工程师来说，相信以上的内容可以对您提供帮助。