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1 DHCP簡單回顧
1.1 什麼是DHCP
DHCP （Dynamic Host Configuration Protocol）是一種動態的向終端提供IP地址、網關、DNS等配置參數的協議。DHCP協議由BOOTP（Bootstrap Protocol）協議發展而來，旨在降低大規模網絡中人爲配置工作量大、容易出現地址衝突等問題。達到簡化IP地址配置，實現IP地址集中管理的目的。DHCP基於UDP協議，Client端口號是68，DHCP Server端口號是67。
1.2 IP地址的分配順序
DHCP Server向Client分配IP地址的先後順序如下：
1、分配管理員配置了與Client mac地址靜態綁定的IP地址；
2、分配Client曾經使用過的IP地址；
3、在地址池中順序查找可供分配的IP地址，找到之後分配給Client。
無論是管理員手工分配IP地址，還是通過DHCP自動分配，非常重要的一個原則就是不能出現地址分配衝突的情況。
2 IP地址分配衝突避免
2.1 IP地址申請及分配案例
下面通過一個實驗給出DHCP協議在動態分配IP地址時是如何保證不出現地址衝突的。
2.1.1 試驗案例
R1、R2、R3共處於一個廣播網絡中，其中R1作爲DHCP Server，R2配置靜態IP地址100.1.1.2，R3爲Client，通過DHCP動態獲取IP地址。
下面通過詳細分析DHCP Server與Client之間是如何保證分配出去的地址不產生衝突的，試驗不考慮靜態IP地址綁定的場景。
2.1.2 DHCP Server的實現
按照協議規定，Client在申請IP地址時，會在它的本地物理子網上廣播一個DHCPDISCOVER報文，用以尋找一個可用的DHCP Server。DHCP Server會通過DHCPOFFER報文迴應Client，並攜帶一個可用的IP地址。在發送DHCPOFFER報文之前，DHCP Server有義務保證這個IP地址沒有被網絡上其他的設備佔用，從而出現IP地址衝突。DHCP Server會向該IP地址發送ICMP echo request報文來檢驗該IP是否被佔用（即發起一個ping的過程）。如果被佔用，按照前文提及的IP地址分配順序重新分配，並且再次重複IP地址衝突檢測。DHCP Server（R1：100.1.1.1）在發送DHCPOFFER報文之前，先向100.1.1.2發送了ICMP echo request報文，因爲這個地址已經被配置在R2上了，因此R2向DHCP Server回覆了ICMP Echo reply報文。之後DHCP Server繼續向100.1.1.3發送ICMP echo request，連續兩個ICMP echo request報文未收到對端回覆，其認爲這個地址沒有被佔用，於是通過DHCPOFFER向Client（R3）提供100.1.1.3供其選擇使用。
2.1.3 Client的實現
現實網絡往往比試驗環境複雜很多，在上一個過程中，如果R2配置了ACL，禁止ICMP echo request訪問，則不會響應DHCP Server的ping請求。
然而在這個過程中，因爲DHCP Server沒有檢查出100.1.1.2這個地址已經被網絡中的R2佔用，如果Client最終選擇使用100.1.1.2這個IP地址，就會同R2出現地址衝突，這顯然是無法滿足需求的。
實際在最後的確認階段，當Client收到DHCP Server發送的DHCPACK報文之後，並不會馬上使用Server分配的這個地址，而是會發送目的地址爲Server分配地址的ARP請求報文作最後的確認（即免費ARP）。
如果沒有檢測到衝突，則將此地址與自己綁定。如果檢測到衝突，就向DHCP Server發送DHCPDECLINE報文，在Request IP Address（option 50）字段填入Server提供的發生衝突的IP地址。
發送完成後，等待一段時間再開始重新申請IP地址，直至申請到一個可用的IP地址。
3 小結
由上述分析可知，在DHCP協議中，DHCP Server與Client分別通過不同的方式，在各自流程階段進行IP地址衝突檢測，以確保分配到真實可用的IP地址。