今日热点刚插上网线，电脑怎么知道自己的IP是什么2022/12/26 13:33:02

哦不明白

DHCP分为四个阶段，分别是D，O，R和ACK。如果曾经连过这个，机器会记录你上次使用的IP，再次连接时先使用原来的那个IP，因此只需要经历第第四阶段。ip域名查询网的相关知识也可以到网站具体了解一下，有专业的客服人员为您全面解读，相信会有一个好的合作！

今天这篇文章，很有意思，它来源于我曾经的一次真面试里的其中一个小问题。当时是终面，面我的是那家的技术顾问，在面试前还让我看了他的履历，是一位1996年就进了麻省理工计算机系的大佬。

属有被震惊到，什么概念1996年，没记错的话那是个用BP机和大哥大的年代有几个人能用上电脑又有几个人有这种机会能出国深造。

这是哪部爽文小说的主人公剧情

就算放到现在，这也是非常强的事情。

我这辈子是没希望了，也不知道我的儿子或者孙子辈有没有机会能做到。

也就是说，这位大佬，至少领先了我两代人。

那一天，我感受到了，那种跨越时代的碾压感。

好了，不讲话了，直接开始主题吧。

我们知道，如果你知道某台电脑的IP，就可以向这个IP发起连接请求，建立连接后就可以操作收发数据。



五层络协议对应的消息体变化分析

要发送的数据，会在络层里加入IP头。



报头

这里面比较重要的是发送端和接收端的IP地址。这个IP地址就像是一个门牌号一样，有了它，数据包就能在这个纷繁复杂的络世界里找到该由谁来接收这个数据包。

所以说上面的络通信离不开IP。

假设我有一台新买的电脑，还没联呢，这时候拿着新买的线，插入线口，线插口亮起来了。

然后就可以开始用它上了。

那么问题来了。

刚插上线，电脑怎么知道自己的IP是什么怎么就突然能上了呢

这个话题，我们从DHCP聊起吧。

DHCP是什么插上线之后，获得IP的方式主要有两种。

首种是，自己手动在电脑里配。像下图那样，是OS的一个截图，在选择手动配置之后，除了IP地址还需要配上子掩码和路由器的地址。



手动配IP

这就很不科学了，电脑又不只是卖给程序员，这几个词对于大部分普通人来说，比赋能抓手闭环这种黑话还要难理解。

大部分人没事都不应该去配这玩意。

有没有办法可以让这些IP信息自动获得

有，这就是第二种获取IP的方式，DHCP（DHCP，动态主机配置协议）。



DHCP自动生成IP

通过DHCP，在联之后可以自动获取到本机需要的IP地址，子掩码还有路由器地址。

DHCP的工作原理DHCP的工作原理也非常简单。

说白了，就是向某个管IP分配的服务器，也就是DHCP服务器，申请IP地址。其一般家里用的路由器就自带这个功能。

整个操作流程分为4个阶段。



DHCP协议

DHC?PD：在联时，本机由于没有IP，也不知道DHCP服务器的IP地址是多少，所以根本不知道该向谁发起请求，于是索性选择广播，向本地段内所有人发出消息，询问"谁能给个IP用用"。DHCPO：不是DHCP服务器的机子会忽略你的广播消息，而DHCP服务器收到消息后，会在自己维护的一个IP池里拿出一个空闲IP，通过广播的形式给回你的电脑。DHCPR：你的电脑在拿到IP后，再次发起广播，就说"这个IP我要了"。DHCPACK：DHCP服务器此时再回复你一个ACK，意思是"的"。你就正式获得这个IP在一段时间（比如24小时）里的使用权了。后续只要IP租约不过期，就可以一直用这个IP进行通信了。到这里，问题来了

为什么要有第和第四阶段大家有没有发现，在O阶段，其你的机子就已经拿到了IP了，为什么还要有后面的R和ACK呢是不是有些多此一举

这是因为本地段内，可能有不止一台DHCP服务器，在你广播之后，每个DHCP服务器都有可能给你发O。

本着先到先得的原则，你的机子一般会对首个到的O响应DHCPR，目的是为了确认，在你确认O这段时间内，DHCP服务器确认这个IP还没被分出去，你才可以安心使用这个IP。

像不像你找工作的过程

你海投简历（DHCPD），然后拿到了多个(DHCPO)。

这时候事情还没完，你一般会跟HR说："你给我两天时间，我要跟家里人商量下"。

HR也会对你说："那你尽确认，我这边还有不少候选人等着"。

之后你考虑下来觉得不错，跟HR说要接这个O（DHCPR），HR看了下这个岗位还在，才能确认让你第二天来上班（DHCPACK）。如果这个的岗位已经招到其他候选人了，第四阶段的消息就会改为发DHCPNAK，意思是拒绝了你的接O请求。

DHCP抓包光看原理是有些枯燥，我们可以尝试下抓包看下数据。

在命令行里执行下面的命令，可以强行让电脑的0卡重新走一遍DHCP流程。

0DHCP

0可以替换成其他卡，比如0啥的。

这时候就可以抓到相关的数据包。



我们可以看到蓝色的四个数据包，分别对应上面提到的四个DHCP阶段。

其中第二阶段中的DHCPO里会返回给我们需要的IP、子掩码、路由器地址以及DNS服务器地址。



阶段

另外，通过抓包，我们可以发现DHCP是应用层的协议，基于传输层UDP协议进行数据传输。



那么问题又来了。

为什么DHCP用UDP，能不能改用TCP按道理说，UDP能做到的，TCP一般也能做到。但这次真不行。

主要原因还是因为TCP是面向连接的，而UDP是连接的。

所谓"连接"，他就只有一个发送端和一个接收端，就跟水管一样。

而DHCP由于一开始并不知道要跟谁建立连接，所以只能通过广播的形式发送消息，注意，小细节，广播。



广播寻找DHCP服务器

同样是在本地段内发广播消息，UDP只需要发给255255255255。它际上并不是值某个具体的机器，而是一个特殊地址，这个地址有特殊含义，只要设了这个目的地址，就会在一定本地段内进行广播。

而TCP却不同，它需要先建立连接，但际上255255255255对应的机器并不存在，因此也不能建立连接。如果同样要做到广播的效果，就需要先得到本地段内所有机器的IP，然后挨个建立连接，再挨个发消息。这就很低效了。

因此DHCP选择了UDP，而不是TCP。

为什么第二阶段不是广播，而是单播。

另外一个小细节不知道大家注意到没，上面在提到DHCPO阶段时，提到的是DHCP服务器会使用广播的形式回复。但抓个包下来却发现并不是广播，而是单播。

其，这是DHCP协议的一个小化。原则上大家在DHCP阶段，都用广播，那肯定是比较稳的，目标机器收到后自然就会进入第阶段DHCPR。而非目标机器，收到后解包后发现目的机器的地址跟自己的不同，也会丢掉这个包。

但是问题就出在，这个非目的机器需要每次都在卡收到包，并解完包，才发现原来这不是给它的消息，这。。。真，有被打扰到。

如果本地段内这样的包满天飞，也浪费机器性能。

如果能用单播，那当然是比较好的。但这时候目的机器其并没有IP地址，有些系统在这种情况下能收单播包，有些则认为不能收，这个跟系统的现有关。因此，对于能收单播包的系统，会在发DHCPD阶段设一个B=0()的标志位，告诉服务器，支持单播回复，于是服务器就会在DHCPO阶段以单播的形式进行回复。



D要求使用单播回复

是不是每次联都要经历DHCP四个阶段只要想联，就需要IP，要用IP，就得走DHCP协议去分配。

但大家也发现了，DHCP首阶段和第二阶段都可能会发广播消息。对于家用电脑还好，插个线，之后就雷打不动。但像手机这样的移动设备，是要带着到处跑的，坐个地铁，进个电梯，里到处走走，都可能会涉及到络切换。

这每次都要来一个完整的四阶段，各种广播消息满天飞，其对络环境不太友好。

于是问题叒来了，是不是每次联都要经历DHCP四个阶段

当然不需要。

我们会发现每次断开再打开时，机子会经历一个从没到有的过程。

这时候去抓个包，会发现。



其只发生了DHCP的第和第四阶段。这是因为机子记录了曾经使用过19216831170这个IP，重新联后，会先再次请求这个IP，这样就省下了首第二阶段的广播了。

另外需要注意的是，抓包图里DHCPR之所以出现两次，是因为首次R发出后太久没得到回应，因此重发。

DHCP分配下来的IP一定不会重复吗一般来说DHCP服务器会在它维护的IP池里找到一个没人用的IP分配给机子，

这个IP如果重复分配了，那本地段内就会出现两个同样的IP，这个IP下面却对应两个不同的地址。但其他机器上的ARP缓存中却只会记录其中一条地址到IP的映关系。

于是，数据在传递的过程中就会出错。

因此本地段内IP必须仅有。

那么DHCP分配下来的IP有没有可能跟别的IP是重复的

都这么问了，那肯定是可能的。

有两个常见的情况会出现IP重复。

文章开头提到，IP是可以自己手动配的，自己配的IP是有可能跟其他DHCP分配下来的IP是相同的。解决方案也很简单，尽量不要手动去配IP，统一走DHCP。或者在DHCP服务器里维护的IP范围里，将这条IP剔除。一个本地段内，是可以有多个DHCP服务器的，而他们维护的IP地址范围是有?可能重叠的，于是就有可能将相同的IP给到不同的机子。解决方案也很简单，修改两台DHCP服务器的维护的IP地址范围，让它们不重叠就行了。不过吧，上面的解决方案，都需要有权限去修改DHCP服务器。

得到DHCPACK之后立马就能使用这个IP了吗这就好像在问，拿到之后你是首时间就去上班吗

不。

你会先告诉你的同事同学朋友，甚至会发朋友圈。

你的机子也一样。

在得到DHCPACK之后，机子不会立刻就用这个IP。

而是会先发条ARP消息。



大家知道ARP消息的目的是通过IP地址去获得地址。所以普通的ARP消息里，是填了IP地址，不填地址的。

但这条ARP协议，比较特殊，它们叫偿ARP（GARP），特点是它会把IP和地址都填好了，而且填的还是自己的IP和地址。

目的有两个。

一个是为了告诉本地段内所有机子，从现在起，IP地址属于地址，让大家记录在ARP缓存中。另一个就是看下本地段里有没有其他机子也用了这个IP，如果有冲突的话，那需要重新再走一次DHCP流程。在次偿ARP消息之后，确认没有冲突了，才会开始使用这个IP地址进行通信。

这种行为，际上就跟你拿了之后发了这么个朋友圈没啥区别。

而且，还连发了条。

别骂了，图是P的，我没这么发过

秀，冲突了不可怕。秀对象秀冲突了才可怕。

如果你朋友圈里有这种人，答应我，删了吧。

总结电脑插上线，联后会通过DHCP协议动态申请一个IP，同时获得子掩码，路由器地址等信息。DHCP分为四个阶段，分别是D，O，R和ACK。如果曾经连过这个，机器会记录你上次使用的IP，再次连接时先使用原来的那个IP，因此只需要经历第第四阶段。DHCP是应用层协议，考虑到需要支持广播功能，底层使用的是UDP协议，而不是TCP协议。DHCP分配下来的IP是有可能跟某台手动配置的IP地址重复的。DHCP得到IP之后还会发3次偿ARP通告，在确认没有冲突后开始使用这个IP。比较后给大家留个问题吧。我们上面的IP都是从DHCP服务器上申请的，在服务器返回DHCPO的时候，可以看到上面写了DHCP服务器的IP。比如192168311，这明显是个局域内的IP，但这能说明，你的DHCP服务器一定在这个局域里吗