在工业以太网网络中，无论是 PLC、工业计算机、工业相机，还是交换机本身的管理接口，只要接入网络，就离不开 IP 地址。
如果每台设备都手动配置 IP，不仅效率低，还极易出错。
这正是 DHCP（动态主机配置协议）存在的意义。
DHCP 是什么？它解决了什么问题？
DHCP（Dynamic Host Configuration Protocol）是一种用于自动分配IP地址和网络参数的网络协议，采用典型的客户端—服务器模式。
通过 DHCP，设备在接入网络时，可以自动获得：
- IP 地址
- 子网掩码
- 默认网关
- DNS 服务器
- IP 租约期限
在工业以太网场景中，DHCP 的最大价值在于：
集中管理、自动分配、减少人工配置和 IP 冲突风险。
为什么工业网络同样需要 DHCP？
在很多人的印象中，工业网络“全是静态 IP”。
但在实际工程中，DHCP 的使用非常普遍，例如：
- 项目调试阶段，设备频繁上下线
- 大量终端需要快速接入网络
- 交换机管理口 IP 统一分配
- 边缘计算、工业网关批量部署
DHCP 并不取代静态 IP，而是作为一种高效的辅助配置机制，与工业以太网交换机配合使用。
DHCP 是如何工作的？（核心流程）
DHCP 的工作流程可以概括为四个步骤，通常被称为DORA流程。
第一步：发现 DHCP 服务器（Discover）
当一台新设备接入工业以太网时，它还没有 IP 地址，也不知道 DHCP 服务器在哪里。
于是设备会发送一个广播请求，用于查找网络中的 DHCP 服务器。
这个广播报文会在同一个 VLAN 内，由工业以太网交换机转发。
第二步：服务器提供地址（Offer）
DHCP 服务器收到请求后，会：
- 从地址池中选择一个可用 IP
- 将该 IP 以及相关参数发送给客户端
需要注意的是，这一步只是“提供候选地址”，并未最终生效。
第三步：客户端请求使用（Request）
如果网络中存在多个 DHCP 服务器，客户端可能会收到多个地址建议。
此时，客户端会明确选择其中一个，并发送请求，表示：
“我准备使用你提供的这个 IP 地址。”
第四步：服务器确认分配（ACK）
DHCP 服务器收到请求后，会正式确认：
- 该 IP 地址分配给该设备
- 设置租约期限
- 下发完整网络参数
至此，设备即可正常通信。
DHCP 为什么要引入“租约”机制？
与静态 IP 不同，DHCP 分配的 IP 是有期限的，这被称为租约（Lease）。
租约机制的好处在于：
- 避免长期占用 IP 资源
- 设备离线后地址可自动回收
- 提高地址池利用率
在工业网络中，通常会设置较长的租约时间，以减少频繁续租带来的网络开销。
工业以太网交换机在 DHCP 中扮演什么角色？
1. VLAN 决定 DHCP 的作用范围
DHCP 请求属于广播流量，而工业交换机通过 VLAN 进行隔离：
- 不同 VLAN 互不影响
- 每个 VLAN 可对应独立的 DHCP 地址池
- 提升网络结构清晰度和安全性
2. DHCP Relay：跨网段分配地址
当 DHCP 服务器与终端设备不在同一网段时，广播报文无法直接到达。
此时，需要由三层工业交换机或网关启用 DHCP Relay 功能：
- 接收客户端广播
- 转换为单播
- 转发给指定 DHCP 服务器
这是大型工业网络中非常常见的部署方式。
3. DHCP Snooping：防止“假 DHCP 服务器”
在工业现场，一旦出现非法 DHCP 服务器，可能导致：
- 设备获取错误 IP
- 网络中断
- 控制系统异常
工业以太网交换机通过DHCP Snooping功能，可以：
- 只允许可信端口下发 DHCP 响应
- 阻断非法 DHCP 服务器
- 记录 IP 与端口的绑定关系
大幅提升工业网络的安全性。
工业网络中，DHCP 要不要用？
一个常见的工程经验是：
控制层设备偏向静态 IP，管理和接入层更适合 DHCP。
合理搭配 DHCP 与静态 IP，才是工业网络稳定与效率的平衡点。
总结
DHCP 并不是“办公网络专属”的技术。
在工业以太网环境中，它与工业以太网交换机、VLAN、三层转发和安全机制紧密结合，成为提升网络部署效率、降低维护成本的重要工具。
理解 DHCP 的工作原理，有助于我们更合理地设计工业网络结构，而不仅仅是“把功能打开”。
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