HCIA的DHCP原理

1.什么是DHCP？

DHCP动态主机配置协议（Dynamic Host Conf iguration Protocol）是一个局域网的网络协议，使用UDP协议工作。

功能

1.给内部网络或网络服务供应商“自动”分配IP地址。

2.给用户或内部网络管理员作为对所有计算机作中央管理的手段。

好处：

减少管理员的工作量。

避免配置IP输入错误的可能。

避免IP地址冲突。

为更改IP地址段时，不需要重新配置每个用户的IP地址。

提高了IP地址的利用率。

方便客户端的配置。

DHCP的典型应用模式如下：在网络中假设一台专用的DHCP服务器，负责集中分配各种网络地址参数（主要包括IP地址、子网掩码、广播地址、默认网关地址、DNS服务器地址）；其他主机作为DHCP的客户机，将网卡配置为自动获取地址，即可与DHCP服务器进行通信，完成自动配置过程。

DHCP协议采用UDP作为传输协议，主机发送请求信息到DHCP服务器67号端口，DHCP服务器回应应答信息给客户端68端口。

2.DHCP工作原理

1.DHCP discover:DHCP发现报文

客户端找服务器端口67的DHCP服务器，要求分配地址

这时的封装的报文内容：

传输层端口号：自己的端口号为68，请求的目标端口号是67

网络层IP地址：源IP地址是0.0.0.0（ 此时客户端没有IP地址，用0.0.0.0占位），目标IP地址是255.255.255.255（广播，不知道到谁是DHCP服务器）

数据链路层MAC地址：源MAC地址是自己的MAC地址，目标MAC地址是ff:ff:ff:ff:ff:ff（此时不知道到服务器的MAC地址，使用全f） 

这时，PC2,PC3,AR1都会收到这个报文，它们会从第一层开始解封装，将第一层bit流转换成第二层frame数据帧，在第二层，查看MAC地址，发现是全f，选择继续解封装，到了第三层，发现是广播地址，继续解封装，到了第四层，PC2,PC3发现目标端口号是67，选择丢弃，而AR1作为DHCP服务器，会继续，发现是Discover报文，就会进行下一步DHCP offer,回应客户端。

2.DHCP offer:DHCP应答

此时AR1会从它自己的地址池里面捞一个IP地址和配套的相关信息（网关，掩码，DNS等等），发给客户端。

四层端口号：源端口67（AR1自己），目标端口68.

三层网络层：源IP200.1.1.1，目标IP255.255.255.255（此时客户端的IP是广播地址，而不是0.0.0.0，因为0.0.0.0是无效的，在discover报文里是起一个占位的作用）

二层MAC地址：源MAC地址，AR1自己的MAC地址，目标MAC地址是全f（按理来说，这时AR1从discover里面已经知道了PC1的MAC地址，这里的目标MAC地址理应是PC1的，但在抓包过程中，确实全f，这里我的理解是数据的封装是由上往下封装，但第三层的目标IP地址是255.255.255.255，所以第二层的MAC地址就是IP255.255.255.255的MAC，4个255对应的MAC就是全f），这时又有个问题了，下面的主机在收到offer时，怎么知道哪个offer才是自己的offer呢？那就是在offer报文里面，除了有给客户端分发的IP地址以外，还包含了客户端的MAC地址，这个MAC地址就意味着这个IP地址是给哪个MAC地址客户端分的。

3.DHCP request:DHCP请求（上面到offer是预分配，还没有真正的分配）

一般DHCP服务器不止一个，多个DHCP服务器可以保证一个DHCP服务器宕机了后，还有其他的DHCP继续工作，保证网络的可用，但这就导致了在DHCP discover时，有多个DHCP服务器响应，发来offer，这时客户端选择用哪一个DHCP服务器发来的IP地址，就是先接收到那个DHCP服务器的offer就先用谁的。

四层端口号：源端口号68，目标端口67

三层IP地址：源IP地址0.0.0.0（此时的IP是预分配，但还没有分配，还得用0.0.0.0占位），目标IP地址255.255.255.255。

二层MAC地址：源MAC地址客户端自己，目标MAC全f。

此时，所有的DHCP服务器都收到了这个request，这时，只有客户端准备使用哪个DHCP的IP地址时，那个DHCP才会给客户端做下一步的回复，其它的DHCP服务器就不会回复客户端了，收回IP地址。

4.DHCP ACK：DHCP确认（隐式确认）

就相当于DHCP说，你可以用这个IP地址了，只有当客户端收到这个ACK确认包时，才能使用这个IP地址。

四层端口号：源端口67，目标端口68.

三层IP地址：源IP是DHCP自己的IP地址，目标IP地址广播（还在确认中，客户端依旧还不能使用IP地址）

二层MAC地址：源MAC是DHCP自己的MAC地址，目标MAC还是全f。

综上所诉，四个包全是广播，但在华为和华三不是这样说的，华为的第二个包，在应答上，目标IP居然是已经给主机分配了的那个IP地址，此时主机还不知道自己是这个IP，但华为把这个给强行置成了一个单播位，IP地址不重要，只要MAC地址对，就得接收；在第三个包里，主机的IP却还是0.0.0.0，第四个和第二个包也一样。二四包是单播。