DHCP（Dynamic Host Configuration Protocol，動態主機配置協定） 是一種網路協定，用來自動分配 IP 位址和其他網路參數，如子網掩碼、閘道（Gateway）、DNS 伺服器等，給連接到網路的設備（如電腦、手機、打印機等）。DHCP 允許設備在加入網路時不需要手動配置網路設置，大大簡化了網路管理。

DHCP 的工作原理
DHCP 的工作過程通常稱為 DHCP 租賃流程（DHCP lease process），它分為 4 個主要步驟，稱為 DORA 流程（Discover、Offer、Request、Acknowledge）：

1.DHCP Discover（發現階段）：

•當設備首次連接到網路時，會發送一個廣播訊息（DHCP Discover），請求一個 IP 位址。
•這個訊息包含設備的 MAC 位址，以便 DHCP 伺服器識別該設備。由於設備尚未獲得 IP 位址，這是一個廣播請求，目的是尋找可用的 DHCP 伺服器。
2.DHCP Offer（提供階段）：

•收到 Discover 訊息後，網路中的 DHCP 伺服器會響應，提供一個未被分配的 IP 位址，以及其他網路參數（如子網掩碼、網關和 DNS 伺服器）。
•DHCP 伺服器發送 DHCP Offer 訊息給設備，這也是廣播訊息，因為設備還未有一個有效的 IP 位址。
3.DHCP Request（請求階段）：

•設備收到多個 DHCP Offer 時，會從中選擇一個（通常是第一個收到的），並向該 DHCP 伺服器發送 DHCP Request 訊息，請求租賃該 IP 位址。
•這一訊息包含選擇的 DHCP 伺服器的資訊，以通知其他 DHCP 伺服器該設備已接受其中一個 Offer，讓其他伺服器回收未使用的 IP 位址。
4.DHCP Acknowledge（確認階段）：

•最後，選定的 DHCP 伺服器收到 DHCP Request 訊息後，發送一個 DHCP Acknowledge 訊息，確認 IP 位址分配已完成，並提供設備所需的所有網路配置資訊。
•設備接收到 DHCP ACK 後，便能夠使用該 IP 位址來進行網路通信。此時，設備可以連接到內部網路或互聯網。

DHCP 租約（Lease）機制
DHCP 為每個設備分配的 IP 位址是有期限的，這被稱為 DHCP 租約（lease）。租約期滿後，設備需要向 DHCP 伺服器更新租約，否則將失去該 IP 位址的使用權。
•租約更新（Renewal）：當租期到達 50% 時，設備會自動向 DHCP 伺服器請求更新租約，這個過程不會中斷網路連接。
•租約釋放（Release）：如果設備斷開網路，或者 DHCP 租約過期且沒有更新，DHCP 伺服器會回收該 IP 位址並將其分配給其他設備。
DHCP 的優勢:
1.自動分配：設備連接到網路時會自動獲得 IP 位址和其他配置，無需手動設置，特別是在大型網路中，大大減少了配置錯誤的風險。

2.IP 位址重複利用：當設備斷開網路或超過租約期限，DHCP 伺服器會回收 IP 位址並重新分配，確保 IP 資源的有效利用。

3.集中管理：網管員只需要在 DHCP 伺服器上配置 IP 位址範圍、子網掩碼、網關和 DNS 伺服器等網路設置，其他設備自動獲得這些設置，簡化了網路管理。

靜態 IP 分配與 DHCP 靜態綁定:
•靜態 IP 分配：對於某些伺服器或網路設備，可能需要分配固定的 IP 位址（如網路打印機或伺服器）。靜態分配 IP 位址需要手動設置網絡參數，適用於不會經常變更 IP 地址的情況。

•DHCP 靜態綁定（Static Binding）：DHCP 伺服器也能將特定的 IP 位址與設備的 MAC 位址綁定。這樣，設備每次連接網路時，DHCP 伺服器都會為它分配同一個 IP 位址，達到固定 IP 的效果。

DHCP 與 IP 位址自動分配的應用場景:
1.家庭網路：家用路由器內建 DHCP 伺服器，負責為家中的所有設備（如手機、電腦、智慧電視等）自動分配 IP 位址，簡化配置過程。

2.企業網路：企業網路中的 DHCP 伺服器通常負責大規模的 IP 位址分配，確保每台工作站、手機或 IoT 設備能動態獲取 IP，並根據管理策略設定適當的網路參數。

3.公共 Wi-Fi：公共場所提供的 Wi-Fi 熱點依賴 DHCP 為每個連接設備分配臨時 IP 位址，方便不同用戶快速接入網路。

總結
DHCP 是一種自動分配 IP 位址的協定，通過 Discover、Offer、Request、Acknowledge 四個步驟來分配和管理 IP 位址。它大大簡化了網路管理，尤其在大型網路中，能有效避免手動配置的錯誤。同時，通過租約機制，DHCP 伺服器可以動態分配和回收 IP 位址，保證網路資源的高效利用。