DHCP 实现动态 IP 上网简析

首先，我们需要知道计算机是如何上网的。

计算机之间的通信是建立在五层架构上的，一台计算机要想实现与互联网中另外一台台计算机之间的通信，计算机至少需要知道下面四个参数：

*本机的IP地址
*子网掩码
*网关的IP地址
*DNS服务器的IP地址

其中本机的 IP 地址和子网掩码的作用与来历已经在互联网分层结构实现博客中说明了。

网关的 IP 地址也是必须知道的，这个是因为一般情况下我们访问的主机都和我们不在一个子网中。所以需要把数据包先发给本机所处子网的网关，再由网关转发给目标主机（一般情况一次通信会转发很多次，直到抵达目标主机）。大致如下图示：

DNS 服务器的 IP 地址也是必须知道的，因为我们一般直接获得的都是域名，比如（www.google.com）。DNS （域名系统）协议的作用是将域名转换成 IP 地址，我们向 DNS 服务器发送 DNS 数据包， DNS 服务器会做出响应告知我们该域名对应的 IP 地址是多少。

知道了上述四个参数，一台计算机就可以上网了。

静态 IP 上网

大家都用过 Windows 系统，想必对于这个界面应该不会陌生

static

这是windows系统的一个设置窗口，可以指定上网必需的四个参数。指定以后，每次开机都会固定同样的 IP 地址，因此这种上网方式被称为静态 IP 上网。

但是，我们可以发现这种设置是具备一定专业性的。连上网线，我们还需要知道所处子网的网关 IP、子网掩码、固定可用不会被占用的本机 IP、还有可访问的 DNS 服务器 IP。可以说相当专业了。而且这样做了以后，此台电脑的 IP 地址会保持不变，其他电脑就不能使用了，会使得资源利用不够灵活。所以现在基本上大家都是采用动态 IP 上网。

动态 IP 上网

所谓的动态 IP 上网，就是开机连上网线后，会自动分配到一个可用的 IP 地址，不需要再认为设定，这样就方便了好多。它使用了 DHCP 协议。

DHCP 协议（Dynamic Host Configuration Protocol）

这是一种应用层协议，建立在 UDP 协议之上，整个数据包如下：

其中协议规定： 1. 最前面的以太网标头，设置发出方（本机）的 MAC 地址和接收方（DHCP服务器）的 MAC 地址。前者是本地网卡的 MAC 地址，后者此时尚不知，就填入一个广播地址：FF-FF-FF-FF-FF-FF。 2. 接下来的 IP 标头，设置发出方的 IP 地址与接收方的 IP 地址。这是，这些都还不知道，于是发出方的 IP 地址设置为0.0.0.0，接收方的 IP 地址设置为255.255.255.255。 3. 最后的 UDP 标头，设置发出方的端口和接收方的端口。这一部分 DHCP 协议规定好的是，发出方是68端口，接收方是67端口。

数据包构造完成后便可以发出了。这是是以太网广播发送，同一个子网络的每台计算机都会收到这个包。因为接收方地址为FF-FF-FF-FF-FF-FF，看不出是发给谁的，于是每台收到此包的计算机还必须再分析这个包的 IP 地址。当看到发出方为0.0.0.0，接收方为255.255.255.255时， DHCP 服务器便知道是发给自己的包，而其他计算机会丢弃这个包。

然后，DHCP 服务器读出这个包，履行自己的职能，分配好一个 IP 地址，并发送一个 DHCP 响应包。这个响应包的相关设置类似，以太网标头为双方 MAC 地址， IP 标头 发送方为 DHCP 服务器 IP 地址，接收方为255.255.255.255。 UDP 端口为 67 （发出方）和 68 （接收方），分配给请求项的 IP 地址和本网路的具体参数包含在数据部分。

动态上网全流程总结

1. 电脑开机，接上网线，连入网络;
2. 利用 DHCP 协议动态获取本机 IP 与本网络参数（子网掩码、网关IP、DNS的IP等）;
3. 打开浏览器，输入www.google.com并回车;
4. 利用 DNS 协议获得www.google.com的 IP ;
5. 将数据包依次通过互联网的五层架构发送出去，并接收返回数据屏幕显示，完成一次网络通信。

参考文献

• http://www.ruanyifeng.com/blog/2012/06/internet_protocol_suite_part_ii.html