在工業(yè)以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)中，無(wú)論是 PLC、工業(yè)計(jì)算機(jī)、工業(yè)相機(jī)，還是交換機(jī)本身的管理接口，只要接入網(wǎng)絡(luò)，就離不開(kāi) IP 地址。

如果每臺(tái)設(shè)備都手動(dòng)配置 IP，不僅效率低，還極易出錯(cuò)。
這正是 DHCP（動(dòng)態(tài)主機(jī)配置協(xié)議）存在的意義。

DHCP 是什么？它解決了什么問(wèn)題？

DHCP（Dynamic Host Configuration Protocol）是一種用于自動(dòng)分配IP地址和網(wǎng)絡(luò)參數(shù)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，采用典型的客戶(hù)端—服務(wù)器模式。

通過(guò) DHCP，設(shè)備在接入網(wǎng)絡(luò)時(shí)，可以自動(dòng)獲得：

• IP 地址
• 子網(wǎng)掩碼
• 默認(rèn)網(wǎng)關(guān)
• DNS 服務(wù)器
• IP 租約期限
  

在工業(yè)以太網(wǎng)場(chǎng)景中，DHCP 的最大價(jià)值在于：
集中管理、自動(dòng)分配、減少人工配置和 IP 沖突風(fēng)險(xiǎn)。

為什么工業(yè)網(wǎng)絡(luò)同樣需要 DHCP？

在很多人的印象中，工業(yè)網(wǎng)絡(luò)“全是靜態(tài) IP”。
但在實(shí)際工程中，DHCP 的使用非常普遍，例如：

• 項(xiàng)目調(diào)試階段，設(shè)備頻繁上下線(xiàn)
• 大量終端需要快速接入網(wǎng)絡(luò)
• 交換機(jī)管理口 IP 統(tǒng)一分配
• 邊緣計(jì)算、工業(yè)網(wǎng)關(guān)批量部署
  

DHCP 并不取代靜態(tài) IP，而是作為一種高效的輔助配置機(jī)制，與工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)配合使用。

DHCP 是如何工作的？（核心流程）

DHCP 的工作流程可以概括為四個(gè)步驟，通常被稱(chēng)為 DORA 流程。

第一步：發(fā)現(xiàn) DHCP 服務(wù)器（Discover）

當(dāng)一臺(tái)新設(shè)備接入工業(yè)以太網(wǎng)時(shí)，它還沒(méi)有 IP 地址，也不知道 DHCP 服務(wù)器在哪里。

于是設(shè)備會(huì)發(fā)送一個(gè)廣播請(qǐng)求，用于查找網(wǎng)絡(luò)中的 DHCP 服務(wù)器。
這個(gè)廣播報(bào)文會(huì)在同一個(gè) VLAN 內(nèi)，由工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)。

第二步：服務(wù)器提供地址（Offer）

DHCP 服務(wù)器收到請(qǐng)求后，會(huì)：

• 從地址池中選擇一個(gè)可用 IP
• 將該 IP 以及相關(guān)參數(shù)發(fā)送給客戶(hù)端

需要注意的是，這一步只是“提供候選地址”，并未最終生效。

第三步：客戶(hù)端請(qǐng)求使用（Request）

如果網(wǎng)絡(luò)中存在多個(gè) DHCP 服務(wù)器，客戶(hù)端可能會(huì)收到多個(gè)地址建議。

此時(shí)，客戶(hù)端會(huì)明確選擇其中一個(gè)，并發(fā)送請(qǐng)求，表示：

“我準(zhǔn)備使用你提供的這個(gè) IP 地址?！?/p>

第四步：服務(wù)器確認(rèn)分配（ACK）

DHCP 服務(wù)器收到請(qǐng)求后，會(huì)正式確認(rèn)：

• 該 IP 地址分配給該設(shè)備
• 設(shè)置租約期限
• 下發(fā)完整網(wǎng)絡(luò)參數(shù)
  

至此，設(shè)備即可正常通信。

DHCP 為什么要引入“租約”機(jī)制？

與靜態(tài) IP 不同，DHCP 分配的 IP 是有期限的，這被稱(chēng)為租約（Lease）。

租約機(jī)制的好處在于：

• 避免長(zhǎng)期占用 IP 資源
• 設(shè)備離線(xiàn)后地址可自動(dòng)回收
• 提高地址池利用率
  

在工業(yè)網(wǎng)絡(luò)中，通常會(huì)設(shè)置較長(zhǎng)的租約時(shí)間，以減少頻繁續(xù)租帶來(lái)的網(wǎng)絡(luò)開(kāi)銷(xiāo)。

工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)在 DHCP 中扮演什么角色？

1. VLAN 決定 DHCP 的作用范圍

DHCP 請(qǐng)求屬于廣播流量，而工業(yè)交換機(jī)通過(guò) VLAN 進(jìn)行隔離：

• 不同 VLAN 互不影響
• 每個(gè) VLAN 可對(duì)應(yīng)獨(dú)立的 DHCP 地址池
• 提升網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)清晰度和安全性
  

2. DHCP Relay：跨網(wǎng)段分配地址

當(dāng) DHCP 服務(wù)器與終端設(shè)備不在同一網(wǎng)段時(shí)，廣播報(bào)文無(wú)法直接到達(dá)。

此時(shí)，需要由三層工業(yè)交換機(jī)或網(wǎng)關(guān)啟用 DHCP Relay 功能：

• 接收客戶(hù)端廣播
• 轉(zhuǎn)換為單播
• 轉(zhuǎn)發(fā)給指定 DHCP 服務(wù)器
  

這是大型工業(yè)網(wǎng)絡(luò)中非常常見(jiàn)的部署方式。

3. DHCP Snooping：防止“假 DHCP 服務(wù)器”

在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，一旦出現(xiàn)非法 DHCP 服務(wù)器，可能導(dǎo)致：

• 設(shè)備獲取錯(cuò)誤 IP
• 網(wǎng)絡(luò)中斷
• 控制系統(tǒng)異常
  

工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)通過(guò) DHCP Snooping 功能，可以：

• 只允許可信端口下發(fā) DHCP 響應(yīng)
• 阻斷非法 DHCP 服務(wù)器
• 記錄 IP 與端口的綁定關(guān)系
  

大幅提升工業(yè)網(wǎng)絡(luò)的安全性。

工業(yè)網(wǎng)絡(luò)中，DHCP 要不要用？

一個(gè)常見(jiàn)的工程經(jīng)驗(yàn)是：

控制層設(shè)備偏向靜態(tài) IP，管理和接入層更適合 DHCP。

合理搭配 DHCP 與靜態(tài) IP，才是工業(yè)網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定與效率的平衡點(diǎn)。

總結(jié)

DHCP 并不是“辦公網(wǎng)絡(luò)專(zhuān)屬”的技術(shù)。
在工業(yè)以太網(wǎng)環(huán)境中，它與工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)、VLAN、三層轉(zhuǎn)發(fā)和安全機(jī)制緊密結(jié)合，成為提升網(wǎng)絡(luò)部署效率、降低維護(hù)成本的重要工具。

理解 DHCP 的工作原理，有助于我們更合理地設(shè)計(jì)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，而不僅僅是“把功能打開(kāi)”。