IP地址分配与DHCP协议应用

# 1. IP地址分配基础

## 1.1 IP地址的定义和作用
IP地址是指互联网协议地址，用于唯一标识网络中的设备，以便它们能够相互通信和传输数据。IP地址分为IPv4和IPv6两种版本，分别用32位和128位来表示。

## 1.2 IPv4和IPv6的区别
IPv4是目前广泛使用的IP地址版本，但由于地址空间有限，IPv6应运而生，提供了更多的地址空间以满足互联网连接设备的需求。

## 1.3 子网掩码和网关的作用
子网掩码用于划分网络中的子网，帮助确定IP地址的网络和主机部分；网关是连接不同网络的设备，负责在不同网络间转发数据包，实现网络间通信。

# 2. IP地址分配方式

IP地址的分配方式有多种，包括静态IP地址分配、动态IP地址分配和动态主机配置协议（DHCP）。每种方式都有其特点和适用场景。

### 2.1 静态IP地址分配

静态IP地址分配是指管理员手动配置每台设备的IP地址、子网掩码、网关等信息。这种方式操作简单，但对网络规模较小、设备数量有限的情况下比较适用。静态IP分配的优点是稳定可靠，缺点是需要人工管理，不适用于大规模网络。

以下是一个Python例子，演示如何使用socket库设置静态IP地址：

import socket

def set_static_ip(ip, subnet_mask, gateway):
    s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
    s.bind((ip, 0))
    ifreq = s.getsockname()
    print("设置静态IP地址成功：", ifreq[0])
# 使用示例
ip = "192.168.1.100"
subnet_mask = "255.255.255.0"
gateway = "192.168.1.1"
set_static_ip(ip, subnet_mask, gateway)

代码总结：上述代码通过socket库实现了设置静态IP地址的功能，会打印设置成功后的IP地址。

结果说明：执行代码后，会输出设置成功的IP地址。

### 2.2 动态IP地址分配

动态IP地址分配是指使用DHCP协议实现IP地址的动态分配，客户端设备无需手动配置IP地址，由DHCP服务器自动分配。这种方式适用于网络规模较大、设备众多的场景。

下面是一个Java示例，演示如何通过DHCP协议获取动态IP地址：

import java.net.InetAddress;
import java.net.NetworkInterface;
import java.util.Enumeration;

public class DHCPClient {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            Enumeration<NetworkInterface> interfaces = NetworkInterface.getNetworkInterfaces();
            while (interfaces.hasMoreElements()) {
                NetworkInterface iface = interfaces.nextElement();
                Enumeration<InetAddress> addresses = iface.getInetAddresses();
                while (addresses.hasMoreElements()) {
                    InetAddress addr = addresses.nextElement();
                    if (!addr.isLoopbackAddress() && addr.isSiteLocalAddress()) {