DHCP报文交互一共有四个报文，分别是Discover、Offer、Request和Ack。DHCP Discover是客户端连入网络之后（配的自动获取），会对外发送Discover，其实这个报文的作用可以理解为网络当中谁是服务器，用广播去发，服务器给我个地址，我要租地址；服务器收到之后会通过Offer报文来告诉你分配的地址，把参数一起给你；这个时候你会再去发送一个DHCP Request，告诉我要使用这个地址了，这个时候你记得接收一下。（服务器回一个Offer报文时单波的，一个网络当中多台DHCP服务器很正常，可靠性更高）

一、DHCP简介

DHCP（动态主机配置协议）是一种用于集中管理和分配用户IP地址的技术。它有效简化了手动配置IP地址的繁琐操作，即便在小规模网络环境中，DHCP也能够使新增设备的IP地址配置过程更加简便高效。

1、DHCP的作用

DHCP用一块IP地址区间分配IP给所有的终端，实现对IP地址动态统一的管理和配置。

2、DHCP的应用场景

DHCP（动态主机配置协议）采用客户端/服务器（C/S）架构，主要应用于局域网中。它位于OSI参考模型的应用层，并通过UDP协议进行通信。

3、租期

DHCP服务器为每个客户端分配的IP地址都有一个使用期限，这个期限称为租期。在租期到期前，若客户端仍需继续使用该IP地址，可以向服务器请求延长租期；若不再需要，则可主动释放该IP地址。当没有其他空闲地址时，服务器会将主动释放的IP地址分配给其他客户端。

DHCP服务器动态分配的IP地址都受租期限制，不同的服务器租期配置可能不同。而静态分配的IP地址则没有租期限制，可以永久使用。

为避免租期到期后IP地址被回收并重新分配给其他客户端，DHCP客户端会在租期结束前提前申请续期，以保证继续使用相同的IP地址。

4、地址池

地址池是指DHCP服务器可用于分配给客户端的所有IP地址的集合。除了IP地址，地址池中还可以包含租期、子网掩码、默认网关等网络参数。在DHCP服务器为客户端分配IP地址时，这些网络参数也会同时分配给客户端。

5、DHCP的报文介绍

Op：表示报文的类型，取值为1或2，1为客户端请求报文，2为服务器响应报文
Htype：表示硬件类型。不同的硬件类型取值不同，最常见的值是1，表示以太网(10Mb)。
Hlen：表示硬件地址长度，以太网的值为6。
Hops：表示当前的DHCP报文经过的DHCP中继的数目。该字段由客户端或服务器设置为0，每经过一个DHCP中继时，该字段加1。此字段的作用是限制DHCP报文所经过的DHCP中继数目。服务器和客户端之间的DHCP中继数目不能超过16个，也就是Hops值不能大于16，否则DHCP报文将被丢弃。
Xid：表示DHCP客户端选取的随机数，使DHCP服务器的回复与DHCP客户端的报文相关联。
Secs：表示客户端从开始获取地址或地址续租更新后所用的时间。单位是秒。
Flags：表示标志字段。只。
Ciaddr：表示客户端的IP地址。可以是服务器分配给客户端的IP地址或者客户端已有的IP地址。客户端在初始化状态时没有IP地址，此字段为0.0.0.0。
Yiaddr：表示服务器分配给客户端的IP地址。当服务器进行DHCP响应时，将分配给客户端的IP地址填入此字段。
Siaddr：DHCP客户端获得启动配置信息的服务器的IP地址。
Giaddr：表示第一个DHCP中继的IP地址。
Chaddr：表示客户端的MAC地址。
Sname：表示客户端获取配置信息的服务器名字。
File：表示客户端需要获取的启动配置文件名。
Options：表示DHCP的选项字段，最多为312字节。

二、DHCP的工作流程和原理描述

1、DHCP客户端接入服务器的过程。

如下图描述一般场景时DHCP的工作流程。主要分为四步。

（1）发现阶段

首次接入网络的DHCP客户端并不清楚DHCP服务器的IP地址，为了得到DHCP服务器的IP地址，DHCP客户端以广播方式发送DHCP DISCOVER报文。（DHCP DISCOVER报文中携带了客户端的MAC地址、请求参数表项、广播标志位等信息）。

（2）提供阶段

与DHCP客户端位于同意网段的DHCP服务器都会收到DHCP DISCOVER报文，DHCP服务器选择跟接收DHCP DISCOVER报文接口的IP地址处于同一网段的地址池，并且从中选择一个可用的IP地址，然后通过DHCP OFFER报文发送给DHCP客户端。

（3）请求阶段

如果有多个DHCP服务器向DHCP客户端回应DHCP OFFER报文，DHCP客户端一般只接收第一个收到的DHCP OFFER报文。在收到DHCP OFFER报文之后，DHCP 客户端以广播方式发送DHCP REQUEST报文，DHCP REQUEST报文中包含客户端想选择的DHCP服务器标识符和客户端IP地址。
DHCP客户端广播发送DHCP REQUEST报文通知所有的DHCP服务器，它将选择某个DHCP服务器提供的IP地址，其他的DHCP服务器则会将分配给该DHCP客户端的IP地址分配给其他DHCP客户端。

（4）确认阶段

当DHCP服务器收到DHCP客户端发送的DHCP REQUEST报文后，DHCP服务器回应DHCP ACK报文，表示DHCP REQUEST报文中请求的IP地址，分配给客户端使用。

2、在有中继场景时DHCP客户端接入服务器的过程

DHCP中继在DHCP服务器和DHCP客户端之间转发DHCP报文，以保证DHCP服务器和DHCP客户端可以正常交互。下面仅针对DHCP中继的工作原理进行介绍。这种情况出现在DHCP客户端无法直接连接到DHCP服务器，需要通过中继进行沟通。
在有中继场景时DHCP客户端接入网络实例如下图所示。

在有中继的场景下，第一步的发现阶段和第二部的选择阶段会出现一些小小的变动。具体如下。

（1）发现阶段

DHCP中继接收到DHCP客户端广播发送的DHCP DISCOVER报文后。
①首先检查DHCP报文中的hops（表示当前的DHCP报文经过的DHCP中继的数目）字段，如果大于16，则丢弃DHCP报文。否则，将hops字段加1；
②检查DHCP报文中的giaddr（表示第一个DHCP中继的IP地址。）字段，如果是0，将giaddr字段设置为接收DHCP DISCOVER报文的接口IP地址。如果不是0，则不修改该字段。
③将DHCP报文的目的IP地址改为DHCP服务器或下一跳中继的IP地址，源地址改为中继连接客户端的接口地址，通过路由转发将DHCP报文单播发送到DHCP服务器或下一跳中继。

（2）选择阶段

DHCP服务器接收到DHCP DISCOVER报文后，选择与报文中giaddr（表示第一个DHCP中继的IP地址。）字段为同一网段的地址池，并为客户端分配IP地址等参数，然后向giaddr字段标识的DHCP中继单播发送DHCP OFFER报文。
DHCP中继收到DHCP OFFER报文后，会进行如下处理：
1.检查报文中的giaddr字段，如果不是接口的地址，则丢弃该报文；
2.DHCP中继检查报文的广播标志位。如果广播标志位为1，则将DHCP OFFER报文广播发送给DHCP客户端；否则将DHCP OFFER报文单播发送给DHCP客户端。

（3）请求阶段

如果有多个DHCP服务器向DHCP客户端回应DHCP OFFER报文，DHCP客户端一般只接收第一个收到的DHCP OFFER报文。在收到DHCP OFFER报文之后，DHCP 客户端以广播方式发送DHCP REQUEST报文，DHCP REQUEST报文中包含客户端想选择的DHCP服务器标识符和客户端IP地址。
DHCP客户端广播发送DHCP REQUEST报文通知所有的DHCP服务器，它将选择某个DHCP服务器提供的IP地址，其他的DHCP服务器则会将分配给该DHCP客户端的IP地址分配给其他DHCP客户端。

（4）确认阶段

当DHCP服务器收到DHCP客户端发送的DHCP REQUEST报文后，DHCP服务器回应DHCP ACK报文，表示DHCP REQUEST报文中请求的IP地址，分配给客户端使用。