3.1 IP 地址分发：静态 vs 动态 (Static vs Dynamic)

在深入 DHCP 的技术细节之前，我们需要先退一步，思考一个根本问题：一台设备到底是如何获得 IP 地址的？

在网络世界中，主要有两种方式：静态手工配置 和 动态自动分配。

1. 静态 IP (Static IP) —— 手工时代的“刻舟求剑”

静态 IP 是最原始、最基础的配置方式。管理员需要亲自登录每一台设备，手动敲入 IP 地址、子网掩码、网关和 DNS。

• 场景：
  • 核心网络设备：路由器接口、交换机管理 IP、防火墙。
  • 服务器：Web 服务器、数据库服务器、打印机。（因为你希望它们像“灯塔”一样，位置永远不变）。
• 优点：
  • 稳定：IP 永远不会变，方便被其他设备访问。
  • 可控：管理员清楚知道每个 IP 对应哪台设备。
• 缺点：
  • 累：几百台 PC 让你配，手都废了。
  • 易错：容易配错（IP 冲突、掩码写错）。
  • 僵化：人员流动、设备搬迁时，维护成本极高。

2. 动态 IP (Dynamic IP) —— 自动化时代的“随需而变”

为了解决手工配置的痛点，工程师们发明了动态分配协议。设备连入网络后，会自动喊话：“谁能给我个 IP？”然后服务器自动下发配置。

• 场景：
  • 终端设备：PC、手机、平板、IP 电话。
  • 移动办公：星巴克 WiFi、酒店网络。
• 优点：
  • 省事：即插即用，用户无感知。
  • 高效：IP 地址可以回收再利用（地址池机制），节省 IP 资源。
  • 灵活：网络参数变更（如换了 DNS），只需改服务器，全网自动同步。

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3. 进化之路：从 BOOTP 到 DHCP

动态分配技术并非一蹴而就，它经历了一个进化的过程。

3.1 前身：BOOTP (Bootstrap Protocol)

BOOTP 是 DHCP 的“老祖宗”（RFC 951，1985年）。它最初是为了解决无盘工作站（没有硬盘的电脑）启动时如何获取 IP 的问题。它使用 UDP 协议。

• 特点：
  • 能获取基本信息：IP 地址、掩码、网关信息。
  • 静态映射：管理员必须在服务器上预先写好一张表：“MAC A 对应 IP A，MAC B 对应 IP B”。
  • 永久分配：一旦分配，IP 就永久属于这个 MAC，没有“租期”的概念。
• 局限：
  • 信息有限：不能提供额外信息（如 DNS, WINS 等）。
  • 半自动：如果来了台新电脑，管理员不改配置表，它就拿不到 IP。而且它无法回收闲置 IP。

3.2 现代：DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol)

DHCP 是在 BOOTP 的基础上发展而来的（RFC 2131，1993年）。它完美继承了 BOOTP 的优点，并引入了Option (选项) 机制，使得它可以下发更多自定义的信息。

• 核心改进：
  1. 动态获取 IP：通过租约 (Lease) 机制管理 IP。默认租期通常为 24 小时。
     • 你只能用一段时间。
     • 用完得续租。
     • 下线了会自动回收，给别人用。
  2. Option (选项) 机制：支持通过 TLV (Type-Length-Value) 格式下发各种配置信息。
     • T (Type)：类型代码 (例如 43 代表厂商自定义选项)
     • L (Length)：长度 (例如 4 字节)
     • V (Value)：具体的值 (例如 1.2.3.4)
     • 这种格式既简约又灵活，方便扩展。

💡 借地址 (IP Unnumbered)
在某些特殊场景（如隧道接口 Tunnel），为了节省 IP 地址，我们可以配置接口**借用**另一个接口的 IP 地址。
interface Tunnel 0/0/0
ip unnumbered interface GigabitEthernet 0/0/0

💡 冷知识：兼容性
DHCP 报文格式设计时特意兼容了 BOOTP。这就是为什么你在抓包时，可能会看到 DHCP 报文依然使用 BOOTP 的头部字段（如 OpCode, HwType）。在某种意义上，DHCP 就是 "BOOTP v2.0"。

3.3 对比总结

特性	静态配置	BOOTP	DHCP
配置方式	手工逐台配置	自动下发	自动下发
IP 管理	人脑记忆	静态 MAC-IP 绑定表	动态地址池 (Pool)
时效性	永久	永久	有租期 (可回收)
灵活性	低	中	高
适用场景	服务器/核心设备	无盘工作站(早期)	PC/手机/移动终端