DHCP原理

DHCP租約四部曲

A：客戶端進行IP請求

當一個DHCP客戶機啟動時，會自動將自己的IP地址配置成0.0.0.0，由于使用0.0.0.0不能進行正常通信，所以客戶機就必須通過DHCP服務器來獲取一個合法的地址。由于客戶機不知道DHCP服務器的IP地址，所以它使用0.0.0.0的地址作為源地址，使用UDP68端口作為源端口，使用255.255.255.255作為目標地址，使用UDP67端口作為目的端口來廣播請求IP地址信息。廣播信息中包含了DHCP客戶機的MAC地址和計算機名，以便使DHCP服務器能確定是哪個客戶機發送的請求。

B：服務器響應

當DHCP服務器接收到客戶機請求IP地址的信息時，它就在自己的IP地址池中查找是否有合法的IP地址提供給客戶機。如果有，DHCP服務器就將此IP地址做上標記，加入到DHCPOFFER的消息中，然后DHCP服務器就廣播一則包括下列信息的DHCPOFFER消息：DHCP客戶機的MAC地址；DHCP服務器提供的合法IP地址；子網掩碼；默認網關（路由）；租約的期限；DHCP服務器的IP地址。因為DHCP客戶機還沒有IP地址，所以DHCP服務器使用自己的IP地址作為源地址，使用UDP67端口作為源端口，使用255.255.255.255作為目標地址，使用UDP68端口作為目的端口來廣播DHCPOFFER信息。

C：客戶機選擇IP

DHCP客戶機從接收到的第一個DHCPOFFER消息中選擇IP地址，發出IP地址的DHCP服務器將該地址保留，這樣該地址就不能提供給另一個DHCP客戶機。當客戶機從第一個DHCP服務器接收DHCPOFFER并選擇IP地址后，DHCP租約的第三過程發生。客戶機將DHCPREQUEST消息廣播到所有的DHCP服務器，表明它接受提供的內容。DHCPREQUEST消息包括為該客戶機提供IP配置的服務器的服務標識符（IP地址）。DHCP服務器查看服務器標識符字段，以確定它自己是否被選擇為指定的客戶機提供IP地址，如果那些DHCPOFFER被拒絕，則DHCP服務器會取消提供并保留其IP地址以用于下一個IP租約請求。

在客戶機選擇IP的過程中，雖然客戶機選擇了IP地址，但是還沒有配置IP地址，而在一個網絡中可能有幾個DHCP服務器，所以客戶機仍然使用0.0.0.0的地址作為源地址，使用UDP68端口作為源端口，使用255.255.255.255作為目標地址，使用UDP67端口作為目的端口來廣播DHCPREQUEST信息。

D：服務器確認租約

DHCP服務器接收到DHCPREQUEST消息后，以DHCPACK消息的形式向客戶機廣播成功的確認，該消息包含有IP地址的有效租約和其他可能配置的信息。雖然服務器確認了客戶機的租約請求，但是客戶機還沒有收到服務器的DHCPACK消息，所以服務器仍然使用自己的IP地址作為源地址，使用UDP67端口作為源端口，使用255.255.255.255作為目標地址，使用UDP68端口作為目的端口來廣播DHCPACK信息。當客戶機收到DHCPACK消息時，它就配置了IP地址，完成了TCP/IP的初始化。

服務器確認租約：DHCPNACK（DHCPNAK）

如果DHCPREQUEST不成功，例如客戶機試圖租約先前的IP地址，但該IP地址不再可用，或者因為客戶機移到其他子網，該IP無效時，DHCP服務器將廣播否定確認消息DHCPNACK。當客戶機接收到不成功的確認時，它將重新開始DHCP租約過程。

DHCP續租

DHCP客戶機會在租期過去50%的時候，直接向為其提供IP地址的DHCP服務器發送DHCPREQUEST消息包。如果客戶機接收到該服務器回應的DHCPACK消息包，客戶機就根據包中所提供的新的租期以及其它已經更新的TCP/IP參數，更新自己的配置，IP租用更新完成。如果沒有收到該服務器的回復，則客戶機繼續使用現有的IP地址，因為當前租期還有50%。

如果在租期過去50%的時候沒有更新，則DHCP客戶機將在租期過去75%的時候再次向為其提供IP地址的DHCP服務器聯系。如果還不成功，到租約的100%時候，DHCP客戶機必須放棄這個IP地址，重新申請。如果此時無DHCP服務器可用，DHCP客戶機會使用169.254.0.0/16中隨機的一個地址，并且每隔5分鐘再進行嘗試。