DHCP技术解析：动态IP分配机制、运作流程及华为设备配置方法

DHCP基础介绍

随着网络规模的不断扩大，网络复杂度不断提升，网络中的终端设备例如主机、手机、平板等，位置经常变化。终端设备访问网络时需要配置IP地址、地址、DNS服务器地址等。采用手工方式为终端配置这些参数非常低效且不够灵活。
IETF于1993年发布了DHCP（Dynamic Host Configuration Protocol，动态主机配置协议）DHCP实现了网络参数配置的自动化，降低客户端的配置和维护成本。本次介绍DHCP工作原理、应用场景和简单配置。

手工配置网络参数存在的问题
手工配置网络参数存在以下问题：
▫ 灵活性差
▫ 容易出错
▫ IP地址资源利用率低
▫ 工作量大
▫ 人员素质要求高

DHCP基本概念

• DHCP是一种用于集中对用户IP地址进行动态管理和配置的协议。
• DHCP采用C/S(Client/Server，客户端/服务器)通信模式，协议报文基于UDP的方式进行交互，采用67
（DHCP服务器）和68（DHCP客户端）两个端口号：
▫ 正常工作时由客户端向服务器提出配置申请。
▫ 服务器返回为客户端分配的IP地址等相应的配置信息。
• DHCP相对于手工配置有如下优点：
▫ 效率高
▫ 灵活性强
▫ 易于管理

DHCP客户端接入网络的工作原理

1. 发现阶段，即DHCP客户端发现DHCP服务器的阶段。
   ▫ DHCP客户端发送DHCP DISCOVER报文来发现DHCP服务器。DHCP DISCOVER报
   文中携带了客户端的MAC地址、需要请求的参数列表选项、广播标志位等信息。
2. 提供阶段，即DHCP服务器提供网络配置信息的阶段。
   ▫ 服务器接收到DHCP DISCOVER报文后，选择跟接收DHCP DISCOVER报文接口的
   IP地址处于同一网段的地址池，并且从中选择一个可用的IP地址，然后通过DHCP
   OFFER报文发送给DHCP客户端。
3. 选择阶段，即DHCP客户端选择IP地址的阶段。
   ▫ 如果有多个DHCP服务器向DHCP客户端回应DHCP OFFER报文，则DHCP客户端一
   般只接收第一个收到的DHCP OFFER报文，然后以广播方式发送DHCP REQUEST
   报文，该报文中包含客户端想选择的DHCP服务器标识符和客户端IP地址。
   4.确认阶段，即DHCP服务器确认所分配IP地址的阶段。
   ▫ DHCP客户端收到DHCP ACK报文，会广播发送免费ARP报文，探测本网段是否有
   其他终端使用服务器分配的IP地址。
   

DHCP报文格式

重要字段说明：
▫ Op（op code)：表示报文的类型，取值为1或2，含义如下：
▪ 1：客户端请求报。
▪ 2：服务器响应报文。
▫ Secs（seconds）：由客户端填充，表示从客户端开始获得IP地址或IP地址续
借后所使用了的秒数，缺省值为3600s。
▫ Flags：客户端请求服务器发送响应报文的形式，只有最高位有意义，其余15
位置0。最高位为0时请求发送单播响应，最高位为1时请求发送广播响应。
▫ Yiaddr（your client ip address）：表示服务器分配给客户端的IP地址。当服
务器进行DHCP响应时，将分配给客户端的IP地址填入此字段。
▫ Siaddr（server ip address）：DHCP服务器的IP地址。
▫ Chaddr（client hardware address）：客户端的MAC地址。
▫ Options：DHCP通过此字段包含了服务器分配给终端的配置信息

重要字段说明：
▫ Op（op code)：表示报文的类型，取值为1或2，含义如下：
▪ 1：客户端请求报。
▪ 2：服务器响应报文。
▫ Secs（seconds）：由客户端填充，表示从客户端开始获得IP地址或IP地址续
借后所使用了的秒数，缺省值为3600s。
▫ Flags：客户端请求服务器发送响应报文的形式，只有最高位有意义，其余15
位置0。最高位为0时请求发送单播响应，最高位为1时请求发送广播响应。
▫ Yiaddr（your client ip address）：表示服务器分配给客户端的IP地址。当服
务器进行DHCP响应时，将分配给客户端的IP地址填入此字段。
▫ Siaddr（server ip address）：DHCP服务器的IP地址。
▫ Chaddr（client hardware address）：客户端的MAC地址。
▫ Options：DHCP通过此字段包含了服务器分配给终端的配置信息

DHCP分配地址顺序

DHCP服务器按照如下次序为客户端选择IP地址：
▫ DHCP服务器的数据库中与客户端MAC地址静态绑定的IP地址。
▫ 客户端以前曾经使用过的IP地址，即客户端发送的请求报文中请求IP地址
选项的地址。
▫ 在DHCP地址池中，顺序查找可供分配的空闲IP地址，最先找到的IP地址。
▫ 如果在DHCP地址池中未找到可供分配的空闲IP地址，则依次查询超过租
期、发生冲突的IP地址，如果找到可用的IP地址，则进行分配，否则报告
错误。

DHCP配置命令介绍

1. 创建全局地址池

[Huawei]ip pool ip-pool-name

1. 配置DHCP客户端的地址

[Huawei-ip-pool-HW]gateway-list ip-address

1. 配置全局地址池可动态分配的IP地址范围

[Huawei-ip-pool-HW]network ip-address [ mask { mask | mask-length } ]

1. 配置地址池中不参与自动分配的IP地址

[Huawei-ip-pool-HW]excluded-ip-address start-ip-address [ end-ip-address ]

1. 配置地址池的地址租期

[Huawei-ip-pool-HW] lease { day day [ hour hour [ minute minute ] ] | unlimited }

1. 配置为指定DHCP Client分配固定IP地址

[Huawei-ip-pool-HW] static-bind ip-address ip-address mac-address mac-address [ option-template template-

name | description description ]

1. 配置基于接口方式的地址池

[Huawei]interface interface-type interface-number [subinterface-number ]

[Huawei-GigabitEthernet0/0/1]ip address ip-address { mask| mask-length}

接口地址所属的IP地址网段即为接口地址池。并且接口地址的掩码不能配置为31，否则会导致接口地址池配置失败。

1. 配置接口地址池的IP地址

[Huawei-GigabitEthernet0/0/1]DHCP server gateway-list ip-address

1. 配置为指定DHCP Client分配固定IP地址

[Huawei-GigabitEthernet0/0/1]DHCP server static-bind ip-address ip-address mac-address mac-address

[ description description ]

1. 配置地址池中不参与自动分配的IP地址在这里插入代码片

[Huawei-GigabitEthernet0/0/1]DHCP server excluded-ip-address start-ip-address [ end-ip-address ]

1. 配置地址池的地址租期

[Huawei-GigabitEthernet0/0/1]DHCP server lease { day day [ hour hour [ minute minute ] ] | unlimited }

完整命令

[R1]DHCP enable

[R1]ip pool HW

[R1-ip-pool-HW]gateway-list 192.168.1.1

[R1-ip-pool-HW]network 192.168.1.0 mask 24

[R1-ip-pool-HW]excluded-ip-address 192.168.1.200 192.168.1.254

[R1]interface GigabitEthernet 0/0/0

[R1-GigabitEthernet0/0/0]DHCP select global #选择全局地址池

[R1]interface GigabitEthernet 0/0/1

[R1-GigabitEthernet0/0/1]ip address 192.168.2.1 24

[R1-GigabitEthernet0/0/1]DHCP select interface

#选择接口地址池

[R1-GigabitEthernet0/0/1]DHCP server excluded-ip-address 192.168.2.254

[R1-GigabitEthernet0/0/1]DHCP server static-bind ip-address 192.168.2.2 mac-

address 00e0-fc00-00aa #为PC3分配固定的IP地址

配置结果

根据IP地址的使用情况，地址池中的IP地址可以分为多种状态：
▫ Used：表示此IP地址已使用。
▫ Idle：表示此IP地址处于空闲状态。
▫ Expired：表示此IP地址租期已过，处于空闲状态。
▫ Conflict：表示此IP地址与网络上其他地址冲突。
▫ Disable：表示此IP地址无法使用。