使用 DHCP 简化 IP 配置

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DHCP 使用 IP 地址配置信息自动配置网络设备。 这有助于 Contoso 的 IT 支持人员简化和集中分配 IP 配置。 如果 Contoso 选择不使用 DHCP，则每次将客户端添加到其网络时，都需要配置其网络接口，其中包含要连接到的网络的相关信息。

小窍门

必须配置的信息包括 IP 地址、网络的子网掩码、名称解析的客户端 DNS 设置以及用于访问其他网络的默认网关。

DHCP 的优点

使用 DHCP 的主要好处是减少在网络设备上配置 IP 地址信息所需的维护。 许多组织管理数千台计算机设备，包括打印机、扫描仪、智能手机、台式计算机和笔记本电脑。 因此，对于此规模的组织，对网络 IP 配置执行手动管理并不可行。

由于 DHCP 是一个自动化过程，因此比手动配置 IP 地址信息更准确。 对于不了解或了解配置过程的用户来说，这一点尤其重要。

DHCP 可以更轻松地更新 IP 地址配置信息。 作为管理员，当你进行网络服务更改（例如提供新的域名系统（DNS）服务器时，你只会在 DHCP 服务器上进行单个更新，并且该更改由所有 DHCP 客户端接收。 例如，使用 DHCP 的具有笔记本电脑的移动用户连接到新网络时会自动获取新的 IP 地址配置信息。

注释

默认情况下，所有 Windows作系统在初始安装作系统（OS）后自动检索 IP 地址。

DHCP 的工作原理

DHCP 客户端服务在所有设置为自动获取 IP 地址的 TCP/IP 属性的 Windows 计算机上运行。 DHCP 客户端与 DHCP 服务器通信以获取 IP 配置信息。 客户端可以在特定的时间段内使用分配的 DHCP 地址，称为 租约。 DHCP 服务器配置了地址池和配置选项。 此信息确定向客户端分发哪些 IP 地址配置信息。 下图显示了四步通信过程。

描述 DHCP 服务器与 DHCP 客户端之间的通信过程的关系图。它由 DHCPDISCOVER、DHCPOFFER、DHCPREQUEST 和 DHCPACK 组成。

DHCP 租用生成的通信使用了 IP 广播。 由于 IP 广播未路由，因此需要在每个子网上配置 DHCP 服务器或配置 DHCP 中继。 许多路由器包括 DHCP 中继功能。

租约生成中的四个步骤包括：

  1. DHCP 客户端广播 DHCPDISCOVER 数据包。 唯一响应的计算机是具有 DHCP 服务器角色的计算机，或者运行 DHCP 中继代理的计算机或路由器。 在最后一种情况下，DHCP 中继代理将消息转发到已配置为中继请求的 DHCP 服务器。
  2. DHCP 服务器使用 DHCPOFFER 数据包进行响应，该数据包包含客户端的潜在地址。 如果多个 DHCP 服务器接收 DHCPDISCOVER 数据包，则多个 DHCP 服务器可以响应。
  3. 客户端接收 DHCPOFFER 数据包。 如果客户端收到多个 DHCPOFFER 数据包，它将选择第一个响应。 然后，客户端发送包含服务器标识符的 DHCPREQUEST 数据包。 这会通知 DHCP 服务器接收客户端选择接受的服务器的 DHCPOFFER 的广播。
  4. DHCP 服务器接收 DHCPREQUEST。 客户端未接受的服务器使用此消息通知客户端已拒绝该服务器的提议。 所选服务器将 IP 地址客户端信息存储在 DHCP 数据库中，并使用 DHCPACK 消息进行响应。 如果 DHCP 服务器无法提供初始 DHCPOFFER 中提供的地址，DHCP 服务器将发送 DHCPNAK 消息。

DHCP 租约续订

当 DHCP 租约达到租用时间的 50% 时，客户端会自动尝试续订租约。 此过程发生在后台。 计算机可以长时间具有相同的 DHCP 分配 IP 地址。 这是因为计算机多次续订租约。

客户端会发送单播 DHCPREQUEST 消息，来尝试续订 IP 地址租用。 最初租用 IP 地址的服务器将 DHCPACK 消息发送回客户端。 此消息包含自创建原始租约以来已更改的任何新参数。 请注意，这些数据包不会广播，因为此时客户端具有可用于单播通信的 IP 地址。

注释

更新 DHCP 配置选项时，客户端在 50% 的租约时间完成之前可能无法获取更新的选项。 例如，如果配置六天的租约时间，则客户端可能不会在三天内获得更新的选项。

如果 DHCP 客户端无法联系 DHCP 服务器，则客户端会等待 87.5% 的租约时间过期。 此时，客户端发送 DHCPREQUEST 广播（而不是单播）以获取续订，请求将发送到所有 DHCP 服务器，而不仅仅是提供原始租约的服务器。 但是，此广播请求是为了续约，而不是新的租赁。

由于客户端计算机在关闭时可能会移动（例如，连接到新子网的笔记本电脑），因此客户端计算机也会在启动过程中尝试续订，或者当客户端计算机检测到网络更改时尝试续订。 如果续订成功，会重置租用期限。

DHCP 版本 6

DHCP 版本 6 （DHCPv6） 支持在 IPv6 环境中配置客户端的有状态和无状态配置。 当 DHCPv6 服务器向客户端分配 IPv6 地址以及其他 DHCP 数据时，会发生有状态配置。 当路由器自动分配 IPv6 地址并且 DHCPv6 服务器仅分配其他 IPv6 配置设置时，会发生无状态配置。