DHCP 分配 IP 地址的过程

暑假到了，咸鱼了两天我也不知道我在干嘛，Vue 什么的这几天也没学，倒是看了《自顶向下》差不多百来页的样子，算法什么的也没看，都跳过了，完了之后我也不知道我懂了没懂，所以今天总结一下 DHCP 是怎么样给子网分配一个 IP 地址的。

什么是 DHCP

动态主机设置协议（英语：Dynamic Host Configuration Protocol，缩写：DHCP）是一个用于局域网的网络协议，位于OSI模型的应用层，使用UDP协议工作，主要有两个用途：

• 用于内部网或网络服务供应商自动分配IP地址给用户
• 用于内部网管理员作为对所有计算机作中央管理的手段

以上内容出自维基百科。

简单的来说，就是每当一个设备加入子网之后，他还没有 IP 地址，然后 DHCP 服务器就会为他分配一个不同其他设备的 IP 的 IP，就是为了防止冲突的。这个呢，广泛用于路由器和现代交换机。有了它，家用网络也能做成一个大型子网。

分配过程

请求IP租约：当一台设备加入子网，他没有被分配 IP 地址。它会封装一个 UDP 包包含 DHCP 报文段，目标端口是 DHCP 服务器默认的 67 端口，由于不知道服务器的 IP 地址，它会进行 IP 广播，地址是 255.255.255.255，原地址为 0.0.0.0。

提供IP租约：当 DHCP 服务器（一般指路由器）收到 DHCP 报文段，将会提供一个不冲突的 IP 地址，原地址为自身 IP，一般是网关地址，进行 IP 单播，以太网帧上存在目标和源的 MAC 地址。

选择IP租约：当设备获得 IP 地址后，将会进行一次广播，让子网中其他 DHCP 服务器，收回对此设备分配的多余的 IP 地址。（子网存在多种 DHCP 服务器时）

确认IP租约：客户在获得了一个IP地址以后，就可以发送一个ARP请求来避免由于 DHCP 服务器地址池重叠而引发的IP冲突。

谈谈 ARP 寻址

地址解析协议（英语：Address Resolution Protocol，缩写：ARP）是一个通过解析网络层地址来找寻数据链路层地址的网络传输协议。

ARP是通过网络地址来定位MAC地址。ARP 是位于OSI第二层数据链路层的。ARP缓存表主要记录子网之间的设备物理地址（MAC 地址），相对于转发表而言，他是有过期时间的，对一个交换机而言，当一个包想要发送给目标，首先查找 ARP 表中目标的 MAC 地址进行端口转发。当一段时间某个 MAC 地址的源主机一直没有收到过任何请求，时间超过过期时间后，该主机的 MAC 地址及对应的记录将会从 ARP 表中删除，所以不必要担心 ARP 表会过时。另一个他也不会造成环路。它是自学习的。

每台主机或路由器在其内存中具有一个 ARP 表，这张表包含 IP 地址和 MAC 地址的映射关系。当一个主机想要发送一个数据报文，首先要查找目的主机的 MAC 地址。如果 ARP 表中不存在这个对应关系，源主机就会广播发送一个 ARP 分组。（FF-FF-FF-FF-FF-FF）然后更新 ARP 表。