IP 分配我們平時(shí)應(yīng)該接觸比較少。還記得在大學(xué)的時(shí)候，剛?cè)雽W(xué)第一件事就是趕緊交網(wǎng)費(fèi)。交網(wǎng)費(fèi)時(shí)會(huì)有一個(gè)步驟，網(wǎng)管會(huì)讓你提供 MAC 地址，然后把 IP 地址和 MAC 地址綁定，這也就是博主在隔壁宿舍無法通過網(wǎng)線上網(wǎng)的原因。

其實(shí)，如果你有相關(guān)的知識(shí)積累，可以用命令行自己配置 IP 地址。當(dāng)然，能不能通信就看你的知識(shí)儲(chǔ)備量了。

除了命令行配置外，我們平時(shí)應(yīng)該對(duì)于 IP 分配應(yīng)該都是用的 "拿來主義"。無論是在學(xué)校還是在辦公室，都會(huì)有網(wǎng)絡(luò)管理員把分配好的 IP 給你，直接使用就可以了。但是有時(shí)候也會(huì)好奇，網(wǎng)管是怎么分配 IP 的呢？難不成通過命令行一個(gè)個(gè)配置？這時(shí)候就要用到動(dòng)態(tài)主機(jī)配置協(xié)議（DHCP）。

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動(dòng)態(tài)主機(jī)配置協(xié)議

這個(gè)協(xié)議的工作原理是怎樣的呢？我們就拿一臺(tái)機(jī)器新加入一個(gè)網(wǎng)絡(luò)為例，來走一遍 DHCP 的工作流程。

當(dāng)一臺(tái)機(jī)器新加入一個(gè)網(wǎng)絡(luò)時(shí)，肯定一臉懵逼，啥情況也不知道，只知道自己的 MAC 地址。沒人理你怎么辦？那不管三七二十一，先吼一聲，告訴所有人，我來了，有人嗎？這時(shí)候的溝通基本靠"吼"。這一步，我們稱為 DHCP Discover。

新來的機(jī)器使用 IP 地址 0.0.0.0 發(fā)送了一個(gè)廣播包，目的 IP 地址是 255.255.255.255。廣播包封裝在 UDP 里面，UDP 封裝在 BOOTP 里面。在這個(gè)廣播包里，新人大喊：我是新來的（Boot Request），我的 MAC 地址是 xxx，我還沒有 IP，誰能給我個(gè) IP 地址？格式就像下面這樣：

這時(shí)候，網(wǎng)絡(luò)里的 DHCP Server 就相當(dāng)于這個(gè)局域網(wǎng)的管理員。他知道來了一個(gè)"新人"，需要給它分配一個(gè) IP 地址，這個(gè)過程就是 DHCP Offer。同時(shí)，DHCP Server 保留為此機(jī)器提供的 IP 地址，從而不會(huì)再將相同的 IP 地址分配給其它的機(jī)器。而 DHCP Offer 的格式就像下圖，里面有給新人分配的地址。

DHCP Server 仍然使用廣播地址作為目的地址，因?yàn)?，此時(shí)請(qǐng)求分配的新人還沒有自己的 IP 地址。如果一個(gè)局域網(wǎng)中有多個(gè) DHCP Server，這臺(tái)新機(jī)器會(huì)收到多個(gè) DHCP Offer。

它會(huì)選擇其中一個(gè) DHCP Offer，一般是最先到達(dá)的那個(gè)，并且會(huì)向網(wǎng)絡(luò)發(fā)送一個(gè) DHCP Request 廣播數(shù)據(jù)表，包中包含客戶端的 MAC 地址、接受分配的 IP 地址、提供此 IP 的 DHCP 服務(wù)器地址等，并告訴所有的 DHCP Server 它將接受哪一臺(tái)服務(wù)器提供的 IP 地址，告訴其他 DHCP 服務(wù)器撤銷它們提供的 IP 地址，以便提供給下一個(gè) IP 請(qǐng)求分配者。新人廣播包格式如下：

此時(shí)，由于還沒有得到 DHCP Server 的最后確認(rèn)，新機(jī)器仍然使用 0.0.0.0 為源 IP 地址、255.255.255.255 為目標(biāo)地址進(jìn)行廣播。

當(dāng) DHCP Server 接收到新機(jī)器的 DHCP Request 之后，會(huì)廣播返回給新機(jī)器一個(gè) DHCP ACK 消息包，表明已經(jīng)接受新機(jī)器的選擇，并將這一 IP 地址分配信息和其他配置信息都放入該廣播包，發(fā)給新機(jī)器。DHCP ACK 格式如下：

新機(jī)器收到 DHCP ACK 后，會(huì)檢測(cè)分配的 IP 地址是否能夠適應(yīng)，如果不能使用，它就會(huì)給 DHCP Server 發(fā)出 DHCP Decline 消息，通知 DHCP Server 禁用這個(gè) IP 地址，然后新機(jī)器就開始新的地址申請(qǐng)過程。

在新機(jī)器使用 IP 租期超過 50% 時(shí)，DHCP Client 會(huì)以單播形式向 DHCP Server 發(fā)送 DHCP Request 報(bào)文來續(xù)租 IP 地址。如果 DHCP Client 成功收到 DHCP Server 發(fā)送的 DHCP ACK 報(bào)文，則按相應(yīng)時(shí)間延長(zhǎng) IP 地址租期；如果沒有收到 DHCP Server 發(fā)送的 DHCP ACK 報(bào)文，則 DHCP Client 繼續(xù)使用這個(gè) IP 地址。

在新機(jī)器使用 IP 租期超過 87.5% 時(shí)，DHCP Client 會(huì)以廣播形式向 DHCP Server 發(fā)送 DHCPRequest 報(bào)文來續(xù)租 IP 地址。如果 DHCP Client 成功收到 DHCP Server 發(fā)送的 DHCP ACK 報(bào)文，則按相應(yīng)時(shí)間延長(zhǎng) IP 地址租期；如果沒有收到 DHCP Server 發(fā)送的 DHCP ACK 報(bào)文，則 DHCP Client 繼續(xù)使用這個(gè)IP地址，直到 IP 地址使用租期到期時(shí)，DHCP Client 才會(huì)向 DHCP Server 發(fā)送 DHCP Release 報(bào)文來釋放這個(gè) IP 地址，并開始新的 IP 地址申請(qǐng)過程。