DHCP協議詳解
定義：DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol)動態主機配置協議，主要作用是爲局域網內的主機自動分配IP地址。DCHP工作在應用層，是BOOTP(Bootscrap Protocol)的一種擴展，使用UDP協議進行運輸，UDP67和UDP68端口分別作爲DHCPServer和DHCP Client的服務端口。DHCP協議內容在RFC2131中定義，而DHCP Options在RFC2132中定義。
DHCP的4次握手
測試方法：爲了抓到DCHP工作過程的包，在cmd中使用ipconfig/release命令釋放客戶端ip地址，接着使用ipconfig/renew重新通過DHCP自動獲得ip，使用wireshark抓到以下的包（如圖1）。
圖1：DCHP抓包結果
結合上圖可以知道DHCP的4次握手內容如下：
1、客戶端廣播一個DHCPDiscover包，用來尋找DCHP服務器。
●源MAC: 固有MAC地址，源IP: 未分配，初始0.0.0.0
●目標MAC:FF-FF-FF-FF-FF-FF，目標IP: 255.255.255.255
2、服務器向發送Discover包的客戶端MAC地址發送Offer，如圖2(可能有多個DHCP服務器，但一般只處理最先收到的Offer)。
●通過分析包數據，目標MAC爲客戶端MAC，目標IP爲將分配給客戶端的IP(由於此時客戶端還沒有獲得IP，因此，雖然IP不匹配也不會丟棄)。
●Offer的內容中有將分配給客戶端的IP，其中的Options提供了DHCP服務器IP、租約時長、子網掩碼、路由IP、DNS等內容。
3、客戶端收到Offer後，廣播一個Request租約請求，內容中Option包括客戶端MAC、DHCP服務器IP、服務器提供的IP等內容。
●源MAC: 固有MAC地址，源IP: 仍然未分配，爲0.0.0.0
●目標MAC: FF-FF-FF-FF-FF-FF，目標IP:255.255.255.255
4、DCHP服務器確認Request中的IP是否與發出的Offer相同，若相同，則向客戶端發送DHCPACK確認信息，DHCPACK包與DHCPOFFER包的內容幾乎完全一樣，除了Option53：DHCP Message Type。客戶端收到DHCP ACK後，通過ARP廣播檢測租約中IP是否衝突，若無衝突，則使用該IP。(RFC2131提到另一種衝突解決方案，DHCP服務器在發offer前，SHOULD ping一下租約IP，我的實驗中沒有抓到ICMP包)
圖2：DCHP Offer內容
對於以前接入過的客戶端
若原IP可用
測試方法：將DHCP客戶端網線插拔。
對於連接過的設備，設備記憶有以前分配過的ip，則無需前兩步，只進行客戶端請求租用原先ip和服務端確認租用這兩步，如圖3。
若原IP被佔用
測試方法：電腦使用DHCP獲得IP後斷開網線，將手機IP設爲靜態的電腦所獲IP，然後插上網線，抓包結果如圖4。
若原IP被佔用，雖然收到DHCP服務器ACK確認報文，但仍被客戶端拒絕，重新進行4次握手的過程。這裏是客戶端拒絕租約而不是DHCP服務器拒絕，如圖5所示，客戶端收到DHCP ACK報文，會廣播針對租約IP的ARP解析包，檢測到IP已被佔用後，會廣播DHCP Decline報文拒絕該租約，並在至少10秒後重新Discover。
圖3：接入過的設備跳過DHCP握手前兩步
圖4：客戶端拒絕DHCP ACK
圖5：客戶端Decline的過程
DHCP客戶端釋放IP
測試方法：cmd中輸入ipconfig/release，或者將客戶端IP由DHCP改爲靜態。
客戶端會向服務器發送DHCP Release報文釋放掉現有IP，如圖6。
圖6：客戶端釋放IP
附1：DHCP報文格式
DHCP Options Field
DHCP報文中的Options字段可以用來存放普通協議中沒有定義的控制信息和參數。如果用戶在DHCP服務器端配置了Options字段，DHCP客戶端在申請IP地址的時候，會通過服務器端迴應的DHCP報文獲得Options字段中的配置信息。Option的格式由Type、Length、Value三部分組成。類型的取值範圍爲1-255。
Option 66：
通過option 66字段攜帶TFTP server的ip地址。從而使設備可以從TFTP server上下載配置文件，通過TFTP server實現自動配置。
圖6：FRC2132中的關於Option 66的定義
這種自動配置是如何實現的呢？首先要給DHCP服務器設置Option 66選項，當一個新的設備接入網絡，它會發送DHCPDISCOVER廣播尋找DHCP服務器來獲得IP，這時DHCP服務器的Offer報文利用Option 66給設備提供TFTP服務器的地址，設備通過訪問TFTP服務器獲得預設的配置。
Option 66的值可以是TFTP服務器域名或IP，需要注意的是Option66的值通常不作爲Option 66出現在DHCP packet中，而是被移到DHCP包中的sname(服務器主機名)中，而且域名可能已經被解析成IP地址放於siaddr(服務器IP地址)中。Option 67指定了從Option 66提供的服務器下載的文件名，通常被放在file(文件名)中。
還需要注意的是Option 66字段的Value值使用ascii編碼，舉例：若TFTP服務器IP爲10.10.10.1，則翻譯成16進製爲31 30 2E 31 30 2E 31 30 2E 31。