二 使用DHCP服务的必要性

　　之所以要使用DHCP服务来为客户端自动分配IP地址，其主要作用有以下两个方面。

　　（1）简化网络配置

　　采用DHCP自动分配IP地址后，管理员就无须为每一个客户手动配置IP地址了，从而减轻了网络管理员的负担。这在规模稍大的网络中感受特别明显。

　　（2）提高IP地址的利用率

　　DHCP客户端在断开网络连接后，可以释放原来使用的IP地址，继续分配给其他用户使用。这对于网络IP地址资源紧缺的网络环境特别有用。如一个公司使用了标准的C类局域网网段192.168.0.0，可能实际网络用户数要稍大于这样一个C类网段所能承受的用户数（254个），但其中可能有些部门通常会有较多用户不在公司上网，如果采用DHCP自动分配方式，就可以解决IP地址数不足的问题。

　　以上当然是从局域网方面来考虑的，在因特网中，更是如此。

　　Internet在规划时，采用的是IPv4（IP第4版）的协议标准，即32 bit的IP地址标准。Internet的迅猛发展使得IPv4当初的规划已经捉襟见肘。如果全世界所有能够上网的计算机同时连接Internet，IP地址资源早就不够使用了。尽管目前正在制订IPv6的新的IP协议标准（采用128 bit来表示IP地址），但由于IPv4已经得到广泛的应用，因此IPv6的普及还需要时日。由于全世界所有能够连接Internet的计算机不可能同时在线，所以Internet上的ISP（Internet Services Provider，Internet服务提供商）对普通的联网用户可以使用DHCP服务来分配动态的IP地址，以解决IP地址不足的问题。当然这不是唯一的方式，也不可能是彻底的方式，因为事实上还可能因为所分配的IP地址数太少，使得即使不是所有用户同时在线，仍可能会有用户分配不到IP地址而上不了网。解决IP地址不足的其他方式，如重新划分子网方式，则是一种效率更高的方式，具体将在本系列丛书中的《网管员必读--超级网管经验谈》（第2版）一书中介绍。

　　三 IP地址自动分配技术

　　我们知道，IP地址分配方式有两种：手动分配静态IP地址和本章介绍的DHCP自动分配IP地址。而DHCP服务的提供是需要配置专门的DHCP服务器的。但事实上，我们在一些小型对等网中经常发现，网络中并没有配置DHCP服务，也没有为客户端手动配置静态IP地址，而用ipconfig命令一查，仍可见到客户端有一个IP地址。这是为什么呢？这个IP地址又是从哪里来的呢？

　　原来这就是微软Windows系统的一个IP地址自动分配技术在起作用了。Windows 98或者Windows XP这样的客户机，如果并没有设置IP地址，操作系统将自动给计算机分配一个B类的IP地址。默认分配的IP地址网段是"自动专用IP寻址（APIPA）"。APIPA将分配从169.254.0.1到169.254.255.254的IP地址和子网掩码255.255.0.0。APIPA不指派默认网关、域名系统（DNS）服务器或Windows Internet名称服务（WINS）服务器。

　　在客户机与网络连接时，在既没有分配静态IP地址，又无DHCP服务器的情况下，自动配置IP地址技术就会使客户机不停地向网络上发出"ping"信号以确定该IP地址是否正在使用。如果有别的计算机正在使用该地址，将重新选择一个新的地址，然后重新测试，直到配置一个可用的IP地址为止。DHCP客户机会在配置IP地址后，每隔5分钟检查一次DHCP服务器，看是否能够获得IP地址。所以网络中即使没有DHCP服务器，客户机也永远不会报告"没有设置IP地址"的错误。

　　这时可能就会有读者要问，既然Windows客户机自己就能够自动分配IP地址，而且还可以自行选择不冲突的IP地址，为什么还要DHCP服务器呢？这就得从这种自动IP地址分配技术本身来说起了。

　　首先，这种IP地址自动分配技术所分配的IP地址范围是从169.254.0.0开始的B类地址，而且是不可更改的，因此不一定满足需要。如在常见的192.168.0.0网段的局域网中，分配了这类地址的客户端就不可能与其他用户进行网络连接了，因为不在同一网段。另外，在这种IP地址自动分配技术的使用中，管理员无法对网络中的客户机IP地址进行监控，完全是Windows系统自发的行为。而DHCP服务则可以灵活地根据实际的网络环境配置不同的IP地址池。

　　四 DHCP与BOOTP协议的区别与联系

　　bootstrap协议（BOOTP）是先于DHCP开发的主机配置协议，主要用于无盘工作站网络中。DHCP协议在BOOTP的基础上进行了改进，并消除了BOOTP作为主机配置服务所具有的特殊限制。RFC 951文档定义了BOOTP。

　　1．BOOTP与DHCP的相似性

　　由于BOOTP和DHCP之间的关系，两个协议共享某些定义特征。公用元素包括以下几个。

　　（1）每种格式结构都用于在服务器和端之间交换消息

　　BOOTP和DHCP使用几乎相同的请求消息（由客户端发送）和回复消息（由服务器发送）。任何一种协议中的消息都使用576字节的单个用户数据报协议（UDP）来封装每个协议消息。对于BOOTP和DHCP，消息头除以下一种情况外，其余的都相同：用于携带可选数据的最终消息头字段。对于BOOTP，这个可选字段被称做"特定供应商区域"，并限制为64个八位字节。对于DHCP，该区域被称做"选项"字段，最多可携带312个八位字节的DHCP选项信息。

　　（2）使用众所周知的UDP端口进行客户端／服务器通信

　　BOOTP和DHCP均使用相同的保留协议端口在服务器和客户端之间发送和接收消息。BOOTP和DHCP服务器均使用67号UDP端口来监听和接收客户端请求消息。BOOTP和DHCP客户端一般保留68号UDP端口，用于接受来自BOOTP服务器或DHCP服务器的消息回复。

　　由于DHCP和BOOTP消息使用几乎相同的格式类型和数据包结构，并且一般使用众所周知的相同服务端口，因此BOOTP和DHCP中继代理程序通常将BOOTP和DHCP消息视为基本相同的消息类型，而不做区分。

　　（3）作为配置服务的完整组成部分的IP地址分配

　　BOOTP和DHCP都在启动期间将IP地址分配给客户端，只是它们使用不同的分配方法。BOOTP通常为每个客户端提供单个IP地址的固定分配，在BOOTP服务器数据库中永久保留该地址。DHCP通常提供可用IP地址的动态、租用分配，在DHCP服务器数据库中暂时保留每个DHCP客户端地址。

　　2．BOOTP／DHCP的差别

　　BOOTP和DHCP的主机配置方式有明显的差别。表1对比了它们在功能上的差异。

表1  BOOTP和DHCP协议主机配置方式的区别