DHCP租期管理：了解租期、续租和释放

# 1. DHCP租期概述

## 1.1 什么是DHCP租期？

动态主机配置协议（Dynamic Host Configuration Protocol，DHCP）是计算机网络中常用的一种网络协议，用于自动分配IP地址和其他网络配置参数。在DHCP中，租期指的是IP地址分配给客户端的有效时间段。

DHCP租期控制了IP地址的使用时间，在租期内，客户端可以使用分配到的IP地址进行网络通信，超过租期后，该IP地址将被收回并重新分配给其他客户端使用。租期的概念使得网络管理员能够更好地管理网络资源，防止IP地址浪费和冲突。

## 1.2 租期对网络效率的影响

租期的长短直接影响着网络的效率和资源利用率。如果租期设置过短，会频繁触发IP地址的重新分配，增加了网络负担和延迟，降低了网络的吞吐量。而如果租期设置过长，可能使得一些已经离线的客户端仍然继续占用IP地址，浪费了可用资源。

因此，合理设置租期是十分重要的。在设置租期时，需要考虑网络规模、客户端数量和网络负载等因素，并根据实际需求进行调整。

# 2. 租期管理原理

DHCP租期管理是通过为客户端动态分配IP地址的方式来实现的。在这一章节中，我们将介绍DHCP租期分配方式以及租期续租和释放的基本原理。

### 2.1 DHCP租期分配方式

DHCP租期分配方式有两种：手动分配和自动分配。

#### 2.1.1 手动分配

手动分配是指管理员手动指定客户端的IP地址和租期。这种方式适用于需要固定IP地址的设备，如服务器。管理员可以在DHCP服务器上创建地址池，并手动分配固定的IP地址给指定的设备。然而，手动分配方式需要管理员管理和维护每个设备的IP地址，当设备数量较多时，工作量将会非常大。

下面是一个示例代码，演示了如何使用Python的`dhcpkit`库来实现手动分配IP地址：

import dhcpkit.ipv4
import dhcpkit.ipv4.server.handlers.basic
import dhcpkit.ipv4.server.transaction
import dhcpkit.ipv4.server.backend.ip_pool

# 创建IP池并手动添加一个地址
ip_pool = dhcpkit.ipv4.server.backend.ip_pool.SimpleIPPool(start_ip='192.168.0.100', end_ip='192.168.0.200', lease_time=3600)
ip_pool.add_address(dhcpkit.ipv4.Address('192.168.0.150'))

# 创建DHCP服务器
server = dhcpkit.ipv4.server.BasicIPv4DHCPHandler()
server.add_backend(ip_pool)

# 处理DHCP请求
request = dhcpkit.ipv4.server.transaction.ServerTransaction.from_udp_datagram(bytes.fromhex('01010600000100000000000000257379736e657420636f6e666967688202047573656d7400000000000000000000000000000000000000'))
response = server.handle_message(request)

# 打印分配的IP地址
print(response.generated_packets[0].yiaddr)

#### 2.1.2 自动分配

自动分配是指DHCP服务器根据预设的配置自动分配IP地址给客户端，并指定相应的租期。这种方式适用于大多数设备，如个人电脑、手机、平板等。DHCP服务器会根据地址池中可用的IP地址和租期信息，按需为客户端分配IP地址。

下面是一个示例代码，演示了如何使用Python的`dhcpy`库来实现自动分配IP地址：

from dhcpy import DhcpServer, DhcpPacket, DhcpOption
from scapy.all import Ether

class DynamicIPPool:
    def __init__(self):
        self.available_ips = [f'192.168.0.{i}' for i in range(100, 201)]
        self.allocated_ips = {}

    def get_ip_address(self, mac_address):
        if mac_address in self.allocated_ips:
            return self.allocated_ips[mac_address]
        elif self.available_ips:
            ip_address = self.available_ips.pop(0)
            self.allocated_ips[mac_address] = ip_address
            return ip_address
        else:
            return None

    def release_ip_address(self, mac_address):
        if mac_address in self.allocated_ips:
            ip_address = self.allocated_ips.pop(mac_address)
            self.available_ips.append(ip_address)

ip_pool = DynamicIPPool()

def handle_dhcp_request(packet: Ether):
    dhcp_packet = DhcpPacket.from_udp_packet(packet)
    if dhcp_packet.has_option(DhcpOption.CLIENT_MAC_ADDRESS):
        mac_address = dhcp_packet.get_option(DhcpOption.CLIENT_MAC_ADDRESS)