DHCP协议介绍

什么是DHCP？

动态主机配置协议DHCP（Dynamic Host Configuration Protocol）是一种网络管理协议，用于集中对用户IP地址进行动态管理和配置。

DHCP于1993年10月成为标准协议，其前身是BOOTP协议。DHCP协议由RFC 2131定义，采用客户端/服务器通信模式，由客户端（DHCP Client）向服务器（DHCP Server）提出配置申请，DHCP Server基于请求的客户端（DHCP Client）的mac地址为它动态分配IP地址、子网掩码、默认网关地址，域名服务器（DNS）地址和其他相关配置参数，以便可以与其他IP网络通信。

与静态IP地址相反的，而关于静态IP和动态IP地址一直以来都是网络技术人员们热议的话题，动态IP地址是一个不断变化的地址，若是要创建动态IP地址，网络必须配置并运行DHCP服务器。DHCP服务器为连接到网络的所有设备分配了一个空闲的IP地址。DHCP是一种向物理网络上的网络设备自动分配动态IP地址的方法，它能自动为网络设备分配或更新IP地址，以及其他配置信息。

静态IP地址允许网络设备始终保持相同的IP地址，网络管理员必须跟踪每个静态分配的设备，从而避免再次使用该IP地址。由于静态IP地址需要手动配置，因此若是对TCP/IP协议不太了解，则可能会出现网络问题。

DHCP是用于自动分配IP地址的协议，对网络管理员来说是非常有利的，因为它能避免网络上的每台设备分配多个IP地址（也就是重复分配IP地址）。通常配置可能只需要一分钟，但是当您配置数百个网络设备时，确实比较麻烦。当网络中接入无线接入点时可利用DHCP自动获取动态IP地址，无需再做配置。对于无线接入点，PoE交换机通常可支持用户定义进行动态绑定，为连接在一起的各个设备分配IP地址。此外，相对于静态IP地址而言，DHCP维护较少且便宜，对于用户而言具备吸引力

动态ip优点

1、成本低。由于静态IP数量有限，所以价格相对而言高一些。由于动态ip可以循环使用，所以使用动态IP更加经济。

2、自动配置。使用动态IP地址，服务器会自动为设备分配可用的IP地址，非常适合家庭使用。

3、更安全。每一次用户登录都会为设备分配一个新的IP地址，相对而言比较安全。

动态ip缺点

1、不太准确的地理定位。很难找到设备的准确位置，因为动态ip地址会变化。

2、限制远程访问。如果您使用动态IP地址，您的程序可能无法连接。

硬件准备

W5500-EVB-Pico开发板
网线
Micro USB数据线

注意：需将W5500-EVB-Pico通过RJ45网口接入到路由器上，电脑也接入到同一路由器下。路由器必须开启DHCP服务

软件环境

Visual Studio Code

W5100S-EVB-Pico使用DHCP协议获取IP地址

步骤1：找到dhcp_client示例程序并打开

主要引用到dhcp.h中的几个函数

void DHCP_init(uint8_t s, uint8_t * buf);
void DHCP_time_handler(void);
uint8_t DHCP_run(void);
void reg_dhcp_cbfunc(void(*ip_assign)(void), void(*ip_update)(void), void(*ip_conflict)(void));

修改网络信息结构体内容，将.dhcp的内容改为NETINFO_DHCP

uint8_t wizchip_version = 0x00;
    wiz_NetInfo net_info = {
        .mac = {0x00, 0x08, 0xdc, 0x1e, 0xed, 0x2e},
        .ip = {192, 168, 1, 235},
        .sn = {255, 255, 255, 0},
        .gw = {192, 168, 1, 1},
        .dhcp = NETINFO_DHCP                      // DHCP enable/disable
    };

定时器函数

bool repeating_timer_callback(struct repeating_timer *t) {
    DHCP_time_handler();
    return true;
}

DHCP运行函数

int main()
{
    /* Initialize */
    uint8_t retval = 0;
    uint8_t dhcp_retry = 0;
    stdio_init_all();
    gpio_config();
    // Enable SPI 0 at 8 MHz and co,nnect to GPIOs
    spi_init(SIP_ID, 8 * 1000 * 1000);
     struct repeating_timer timer;
    add_repeating_timer_ms(1000, repeating_timer_callback, NULL, &timer);
   wizchip_version = getVER();
        printf("wizchip_version = %02X\r\n", wizchip_version);
        sleep_ms(1000);
       if (net_info.dhcp == NETINFO_DHCP) // DHCP
    {
        wizchip_dhcp_init();
    }
   else // static
    {
        wizchip_setnetinfo(&net_info); // apply from DHCP
        printf("mac: %02X%02X%02X%02X%02X%02X\r\n", net_info.mac[0], net_info.mac[1], net_info.mac[2], net_info.mac[3], net_info.mac[4], net_info.mac[5]);
        printf("ip: %d.%d.%d.%d\r\n", net_info.ip[0], net_info.ip[1], net_info.ip[2], net_info.ip[3]);
        printf("mask: %d.%d.%d.%d\r\n", net_info.sn[0], net_info.sn[1], net_info.sn[2], net_info.sn[3]);
        printf("gw: %d.%d.%d.%d\r\n", net_info.gw[0], net_info.gw[1], net_info.gw[2], net_info.gw[3]);
    }

    while (1)
    {
       
          if (net_info.dhcp == NETINFO_DHCP)
        {
            retval = DHCP_run();

            if (retval == DHCP_IP_LEASED)
            {
                if (g_dhcp_get_ip_flag == 0)
                {
                    printf(" DHCP success\n");

                    g_dhcp_get_ip_flag = 1;
                }
            }
            else if (retval == DHCP_FAILED)
            {
                g_dhcp_get_ip_flag = 0;
                dhcp_retry++;

                if (dhcp_retry <= DHCP_RETRY_COUNT)
                {
                    printf(" DHCP timeout occurred and retry %d\n", dhcp_retry);
                }
            }
            if (dhcp_retry > DHCP_RETRY_COUNT)
            {
                printf(" DHCP failed\n");
                DHCP_stop();
                while (1)                   ;
            }

             wiz_delay_ms(1000); // wait for 1 second
        }
    }
}

IP地址请求和更新回调函数

static void wizchip_dhcp_assign(void)
{
    getIPfromDHCP(net_info.ip);
    getGWfromDHCP(net_info.gw);
    getSNfromDHCP(net_info.sn);
    getDNSfromDHCP(net_info.dns);

    net_info.dhcp = NETINFO_DHCP;

    /* Network initialize */
    wizchip_setnetinfo(&net_info); // apply from DHCP
    printf("mac: %02X%02X%02X%02X%02X%02X\r\n", net_info.mac[0], net_info.mac[1], net_info.mac[2], net_info.mac[3], net_info.mac[4], net_info.mac[5]);
    printf("ip: %d.%d.%d.%d\r\n", net_info.ip[0], net_info.ip[1], net_info.ip[2], net_info.ip[3]);
    printf("mask: %d.%d.%d.%d\r\n", net_info.sn[0], net_info.sn[1], net_info.sn[2], net_info.sn[3]);
    printf("gw: %d.%d.%d.%d\r\n", net_info.gw[0], net_info.gw[1], net_info.gw[2], net_info.gw[3]);
    printf(" DHCP leased time : %ld seconds\n", getDHCPLeasetime());
}