DHCP（动态主机配置协议）能使计算机自动获取IP地址，源自BOOTP（引导协议），BOOTP可以让无盘工作站从一个中心服务器上获得IP地址。DHCP服务器有一个IP地址池，可以把池中的IP地址动态地分配给各计算机。

1.DHCP体系结构

DHCP是基于客户/服务器模式的一种协议。网络上至少运行有一台DHCP服务器，负责监听客户端的DHCP请求，并与客户端协商IP地址的设定。DHCP服务器本质上就是一个软件，通常放在路由器上运行。

DHCP采用动态分配的方法为客户端提供（出租）IP地址。当DHCP客户端第一次从DHCP服务器租用到IP地址后，并非永久地使用该地址，只要租约到期，客户端就得释放这个IP地址。动态分配比较适合实际IP地址不足的时候，例如，某一个ISP只能提供200个IP地址用来分配给用户，但并不意味着它的客户最多只能有200个，因为所有的客户不可能全部同一时间上网，同一个IP地址可以分时地被很多用户共享，对网络运营商来说，无疑降低了运营成本。DHCP服务器除了为客户主机分配IP地址外，还可为客户端指定默认网关IP地址、子网掩码、DNS服务器IP地址等网络配置参数。

2.DHCP工作过程

DHCP客户端与服务器之间通过请求/响应报文来传送信息。DHCP定义了8种报文，如DHCP discover（查找DHCP服务器）、DHCP decline（分配的IP地址有冲突）、DHCP release（释放所分配的IP地址）等。下面描述DHCP的工作过程。

1）发送DHCP请求。当DHCP客户端第一次登录网络的时候，也就是客户发现本机上没有任何IP地址设定时，它会向网络发出一个DHCP discover报文，查找DHCP服务器。因为客户端对网络参数一无所知，所以报文的源IP地址设为0.0.0.0，目的IP地址则为广播地址255.255.255.255，向网络进行广播。在Windows系统下，DHCP discover报文的等待时间默认为1s，在1s之内没有得到响应的话，就会进行第二次DHCP discover报文的广播。客户端共有4次DHCP discover广播，等待时间分别是1、9、13、16s。如果都没有得到DHCP服务器的响应，客户端则会显示错误信息，宣告DHCP discover的失败。

2）服务端响应请求。当DHCP服务器监听到客户端发出的DHCP discover广播后，它会从那些还没有租出的地址范围内，选择最前面的空置IP地址，连同其他TCP/IP设定，回送给客户端一个DHCP offer报文。由于客户端在开始的时候还没有IP地址，所以在其DHCP discover报文内会带有其MAC地址信息，并且有一个XID编号来辨别该报文。DHCP服务器响应的DHCP offer报文则会根据这些信息传递给要求租约的客户。根据服务器端的设定，DHCP offer报文会包含一个租约期限的信息。

图9-4是Wireshark抓包软件捕获的一个DHCP offer报文实例，图上部是DHCP交互过程的5个DHCP报文，图下部是DHCP offer报文字段的内容。注意，这个报文仍是以广播方式发送的，并且可以看出DHCP为客户端分配的IP地址是192.168.0.100，DHCP服务器的IP地址为192.168.0.1，图中的时间是IP地址的释放期限（租期）。(www.daowen.com)

图9-4　DHCP offer报文字段内容实例

3）客户端接受返回的IP地址。如果客户端收到网络上多台DHCP服务器的响应，只会挑选其中一个DHCP offer（通常是最先抵达的那个），并且会向网络发送一个DHCP request广播报文，告诉所有DHCP服务器它将指定接受哪一台服务器提供的IP地址。同时，客户端还会向网络发送一个ARP报文，查询网络上有没有其他计算机使用该IP地址。如果发现该IP已经被占用，客户端会送出一个DHCP decline报文给DHCP服务器，拒绝接受其分配的IP地址，并重新发送DHCP discover广播。

4）租约确认。当DHCP服务器接收到客户端的DHCP request之后，会向客户端发出一个DHCPACK响应，以确认IP租约的正式生效，至此结束了一个完整的DHCP过程。

3.跨网络DHCP的实现

DHCP discover报文是以广播方式发送的，只能在同一网络之内进行，因为路由器不会将广播传送出去。如果DHCP服务器安设在其他的网络上，则路由器不会将DHCP广播报文传递出去。为解决这个问题，可以用DHCP代理或DHCP中继主机来接管客户的DHCP请求，然后将此请求传递给真正的DHCP服务器，并将服务器的回复传给客户。

跨网段的DHCP在网络规模较大时是很常见的做法，通常在交换机上配置DHCP中继，将整个网络的DHCP服务器的分配信息进行中继转发。这样就可以实现全网的IP地址的统一分配和管理。