手机连上WiFi,不需要手动填写IP地址、子网掩码还有网关就可以直接上网,DHCP在背后完成这套配置分发工作。
DHCP全称动态主机配置协议,中文名称读起来比较拗口,核心工作简单说就是设备接入局域网时,自动下发上网必需参数。IP地址、子网掩码、默认网关、DNS服务器,四项参数缺少任意一项设备都无法联网。手动配置过网络的人清楚,只要填错一个数字,设备就无法通信。DHCP自动完成全部配置流程,设备联网获取参数之后直接通信,整个过程用户感知不到。
DHCP大致工作流程如下。设备刚接入网络,还没有分配IP地址,会发送广播报文,向局域网所有设备请求分配地址。DHCP服务器收到广播请求,从自身维护的地址池挑选未占用IP地址,回复报文告知设备可用IP、租期时长、网关以及DNS地址。设备收到报文确认信息,IP地址正式生效。整套流程耗时一般几百毫秒。

租期是DHCP里面很关键的概念。DHCP分配的IP地址不是永久绑定设备,属于租用模式,到期需要续租。租期时长可自定义,企业内网大多设置几小时到一天,家用路由器默认一般24小时。租期快要到期时,设备会自动发起续租请求,续租成功继续使用原有IP;续租失败就重新发起请求获取新地址。这套机制可以回收闲置IP地址,重复利用资源。手机连接WiFi之后离开,IP地址释放,其他新接入设备就能使用这个地址。如果每个设备永久占用IP,地址池很快耗尽,新设备无法接入网络。
家用路由器本身就内置DHCP服务器功能。登录路由器管理后台,可以找到DHCP服务器设置页面,里面标记地址池起止范围,例如192.168.1.100到192.168.1.200,同时显示默认租期。管理员可以修改地址池范围,还能给指定设备绑定固定IP,设备每次接入都获取同一个地址。打印机、NAS这类设备通常会配置静态绑定,方便固定访问。
如果没有DHCP,运维工作量会大幅上升。想象一间办公室五十台电脑,网管需要给每一台手动填写IP、网关、DNS。员工更换工位就要重新配置,访客接入需要查找空闲IP地址。小型网络还能勉强维护,网络规模变大之后,手动配置会耗费大量精力。DHCP就是用来自动化处理这类重复配置工作。
还有一个常见故障现象。电脑右下角显示网络已连接,但无法访问互联网,查看IP地址,发现地址以169.254开头。这个地址段属于自动专用地址,代表设备发送请求之后没有收到DHCP服务器应答,系统自动分配临时地址。这类地址只能用于局域网内部通信,无法访问外网。出现该问题,一般是DHCP服务关闭、地址池耗尽或是链路中断,重启路由器或者联系网管排查即可。
DHCP下发参数同时包含DNS服务器地址,这点经常被忽略。修改路由器DNS,本质就是修改DHCP下发的DNS配置。局域网内设备获取新DNS参数之后,域名解析才会调用新服务器。所以修改DNS,若设备使用DHCP自动获取网络参数,只修改单台电脑DNS不会全局生效,需要在路由器后台调整。
简单概括,DHCP相当于网络里面的地址分配员,把上网必备参数下发到接入设备,省去手动配置操作。DHCP本身不能提供上网能力,但缺少它,网络配置工作会变得十分繁琐。