首先，我们来探讨一下主机如何获取ip地址。
获取IP地址的方式有两种：一种是静态配置，即从网络管理员处获取一个预设的IP地址，也称为硬编码；另一种是动态配置IP地址，这就是我们将要讨论的DHCP协议，即动态主机配置协议。
关于静态配置硬编码。
image.png
硬编码就像在Windows系统中选择一个特定的IP地址，我们需要指定IP地址、子网掩码和默认网关。默认网关是什么呢？它是指属于同一子网的所有主机，当它们需要离开当前子网时，会被统一转发到默认网关指定的IP地址，我们可以将其视为一个转发路由。如果有多个默认网关，可以选择其中一个即可。
image.png
通过DHCP协议从服务器动态获取的包括：• IP地址 • 子网掩码 • 默认网关地址 • DNS服务器名称与IP地址。这种“即插即用”的方式允许地址重用，支持地址续租，并支持移动用户加入网络。DHCP协议交换信息的基本步骤如下：
主机广播“DHCP discover”（发现报文）；DHCP服务器利用“DHCP offer”（提供报文）进行响应；主机请求IP地址：“DHCP request”（请求报文）；DHCP服务器分配IP地址：“DHCP ack”（确认报文）。下面是一个DHCP工作过程的示例：
image.png
在DHCP discover阶段，客户端源地址为四个0，表示本地机器，端口号68和服务器的67都是DHCP指定的。客户端发送一个广播报文，整个网络中的所有主机包括服务器都会收到这个发现报文，但只有DHCP服务器会对其进行响应。在DHCP offer阶段，服务器的提供报文也是通过广播地址发送的，因为此时请求主机尚未获得IP地址，必须通过广播才能收到，提供报文中会包含所分配的IP地址，如图中的223.1.2.4。主机如何知道这是它请求的服务器发来的提供报文呢？通过transaction ID来确认。在DHCP request阶段，主机依然采用广播方式发送请求，这是因为网络中可能有多个DHCP服务器，广播的方式可以同时告知其他DHCP服务器，请求已经确定，避免收到其他服务器的响应。在DHCP ack阶段，服务器收到请求后，会发送确认报文，主机收到后确认可以使用223.1.2.4作为其IP地址。我们可以看到，DHCP之间的信息交换可以分为两部分：首先是主机通过广播确认找到提供IP的DHCP服务器，然后再从确认的DHCP服务器接收IP地址。
DHCP协议在应用层实现。
请求报文被封装到UDP数据报中，通过IP广播和链路层广播（例如以太网广播）传输。
image.png
DHCP服务器构造ACK报文，包括分配给客户的IP地址、子网掩码、默认网关、DNS服务器地址。
image.png
