DHCP协议的基本原理

DHCP动态主机配置协议，从BOOTP（Bootstrap Protocol）协议发展而来，是IETF为实现IP的自动配置而设计的协议，它可以为客户机自动分配IP地址、子网掩码以及缺省网关、DNS服务 器的IP地址等TCP/IP参数。

DHCP协议报文采用UDP方式封装，DHCP服务器所侦听的端口号是67，客户端的端口号是68。

DHCP的原理：

1.  DHCP客户端初次接入网络时,会发送DHCP发现报文（DHCP Discover），用于查找和定位DHCP服务器。

2.  DHCP服务器在收到DHCP发现报文后，会发送DHCP请求报文（DHCP Offer）此报文包含IP地址等配置信息。

3.  在DHCP客户端收到服务器发送的DHCP提供报文后，会发送DHCP请求报文（DHCP Request）另外在DHCP客户端获取IP地址并重启后，同样也会发送DHCP请求报文，用于确认分配的IP地址等配置信息。

4.  DHCP客户端获取的IP地址租期快要到期时，也会发送DHCP请求报文向服务器申请延长IP地址租期。

5.  收到DHCP客户端发送的DHCP请求报文后，DHCP服务器会回复DHCP确认报文（DHCP ACK）客户端收到DHCP确认报文后，会将获取的IP地址等信息进行配置和使用。

6.  如果DHCP服务器收到DHCP-Request报文后，没有找到相应的记录，则发送DHCP-NAK报文作为应答，告知DHCP客户端无法配合适IP地址。

7.  DHCP客户端通过发送DHCP释放报文（DHCP Release）来释放IP地址。收到DHCP释放报文后，DHCP服务器可以把该IP分配给其他DHCP客户端。

DHCP的报文类型：

DHCP客户端和服务器之间的报文交互过程：

为了获取IP地址等配置信息，DHCP客户端需要和DHCP服务器进行报文交互。

首先，DHCP客户端发送DHCP发现报文来发现DHCP服务器。DHCP服务器会选取一个未分配的IP地址，向DHCP客户端发送DHCP提供报文。此报文中包含分配给客户端的IP地址和其他配置信息。如果存在多个DHCP服务器，每个DHCP服务器都会响应。

如果有多个DHCP服务器向DHCP客户端发送DHCP提供报文，DHCP客户端将会选择收到的第一个DHCP提供报文，然后发送DHCP请求报文，报文中包含请求的IP地址。收到DHCP请求报文后，提供该IP地址的DHCP服务器会向DHCP客户端发送一个DHCP确认报文，包含提供的IP地址和其他配置信息。

DHCP客户端收到DHCP确认报文后，会发送免费ARP报文，检查网络中是否有其他主机使用分配的IP地址。如果指定时间内没有收到ARP应答DHCP客户端会使用这个IP地址。如果有主机使用该IP地址，DHCP客户端会DHCP服务器发送DHCP拒绝报文，通知服务器该IP地址已被占用。然后DHCP客户端会向服务器重新申请一个IP地址。

DHCP中继及option82

（1）定义：DHCP Relay即DHCP中继，它实现了不同网段之间的DHCP服务器和客户端之间的报文交互。

（2）作用：DHCP中继承但处于不同网段之间的DHCP客户端和服务器之间中继服务，将DHCP协议报文跨网段透传到目的DHCP服务器，最终使网络上的DHCP客户端可以共同使用一个DHCP服务器。

（3）工作原理：DHCP客户端发送请求报文给DHCP服务器，DHCP中继收到该报文并适当处理后，以单播形式发送给指定的位于其他网段上的DHCP服务器，服务器根据请求报文中提供的必要信息，通过DHCP中继配置信息返回给客户端，完成对客户端的动态配置。

（4）Option82字段：称为中继代理信息选项，该选项记录了DHCP客户端的位置信息，DHCP中继或DHCP Snooping设备接收到DHCP客户端发送给DHCP服务器的请求报文后，在该报文中添加option82，并转发给DHCP服务器。

管理员可以从Option82中获得DHCP客户端的位置信息，以便定位DHCP客户端，实现对客户端的安全和计费等控制。支持Option82的服务器还可以根据该选项的信息制定IP地址和其他参数的分配策略，提供更加灵活的地址分配方案。

Option82最多可以包含255个子选项，若定义了Option82，则至少要定义一个子选项，目前大多设备均支持两个子选项：sub-option1（Circuit ID，电路ID子选项）和sub-option2（Remote ID，远程ID子选项）。

Circuit ID：主要用来标识客户端所在的VLAN，接口等信息。

Remote ID：主要用来标识客户端接入的设备，一般为设备的MAC地址。