介绍

DHCP协议即动态主机配置协议(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协议采用客户端/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为网络上的每个设备动态分配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，以便和其他IP网络通信。

为什么要有DHCP协议？

在局域网内的每台设备都有一个内网ip，该ip具有唯一性，如果让网络管理员手动配置岂不是要花费大量的精力和时间，还要承担配置错误的风险。

最好的解决办法就是实现一个服务，可以管理多个网段的配置信息，当某个网段的配置发生变化时，管理员只需要更新DHCP服务器上的相关配置即可，实现集中化管理，这就是DHCP。

因此DHCP有如下优势：

• 准确的IP配置：IP地址配置参数必须准确，点分十进制的ip在配置时很容易出错，使用DHCP服务器可以最大程度的降低这种风险。
• 减少IP地址冲突：每个连接的设备都必须有一个IP地址，但是每个地址只能使用一次，手动配置地址时，在面对大量仅定期连接的端点(移动设备)时，会发生冲突情况，DHCP可以确保每个地址仅使用一次。
• IP地址管理的自动化：没有DHCP，网络管理员需要手动分配和撤销地址，这工作量太大了。DHCP允许集中化管理。
• 高效的变更管理：DHCP的使用时更换地址，范围或端点变得非常简单，只需要更改DHCP服务器的配置即可！

DHCP协议工作流程原理

DHCP协议采用UDP作为传输协议，DHCP客户端使用源端口号为68，目的端口号为67发送请求消息到DHCP服务器，DHCP服务器使用源端口号为67，目的端口号为68回应DHCP客户端。
DHCP的客户端和DHCP的服务器必须在同一个网段下才可以工作，当DHCP客户端和DHCP服务器不在同一个网段时，必须部署DHCP中继来转发DHCP客户端和DHCP服务器之间1的DHCP报文，在DHCP客户端看来，DHCP中继就像DHCP服务器；在DHCP服务器看来DHCP中继就像DHCP客户端。

触发DHCP协议分配IP地址的常见场景

• 设备首次接入网络，比如电脑、手机连接网络，若未配置静态IP。
• DHCP租约到期，DHCP分配的IP地址具有租期，租期过半时，客户端发送DHCP Request请求续约，若未续约，IP会被回收并重新分配。
• 网络接口(Wi-Fi/网卡)重启和设备重启，会触发DHCP请求确认或更新IP地址。
• 强制释放与重新获取，用户手动执行命令，(ipconfig/release + ipconfig/renew)。
• 切换子网。

DHCP流程

• 客户端首先发起DHCP发现报文(DHCP DISCOVER)的IP数据包，由于客户端没有IP地址，也不知道DHCP服务器的地址，所以使用的是UDP广播通信，其使用广播目的地址255.255.255.255(端口67)并且使用0.0.0.0(端口68)作为源IP地址。
• DHCP服务器用DHCP提供报文(DHCP OFFER)向客户端做出响应，该报文仍然使用IP地址IP广播地址255.255.255.255，该报文信息携带服务器提供可租约的IP地址、子网掩码、默认网关、DNS服务器以及IP地址租用期。
• 客户端收到一个或多个DHCP服务器后选择一个服务器，发送DHCP请求报文DHCP REQUEST进行响应。
• 最后，DHCP服务器用DHCP ACK报文对DHCP请求报文进行响应。

在DHCP交互全程，使用的都是UDP广播通信。

疑问

如果DHCP服务器和客户端不在同一个局域网内，路由器无法转发广播包，那岂不是就无法分配ip了吗？难道说每一个局域网都要分配一个DHCP服务器吗？

为了解决这一问题，就出现了DHCP中继代理，有了中继代理之后，对不同网段的IP地址分配也可以由一个DHCP服务器进行统一管理。

• DHCP客户端向DHCP中继代理发送DHCP请求包，而DHCP中继代理在收到广播包之后，再以单播的形式发给DHCP服务器。
• 服务器端收到该包之后向DHCP中继代理返回应答，并由DHCP以广播给DHCP客户端。