前言
提到應用層的協議，我首先把DHCP（Dynamic Host Configuration Protocol）協議作爲了首選，爲什麼呢？因爲我覺得這是上網的第一步。生活在這個時代人，大家或多或少的聽說過ip地址。瞭解的更多一點的人，他們應該知道上網都是通過IP地址，以及IP地址分爲IPv4和IPv6。但是我相信大部分人應該還是沒有配置過IP地址的。一方面這要求人們對基本的計算機網絡知識有一點點了解，另一方面是比較麻煩。試想，開機之後先配個地址，再配個掩碼，配個網關，配個dns的地址。一般人他不知道這些是什麼，也比較繁瑣，在網絡剛剛出現的時候，對於非專業人士來說，他們可能面對這個就會知難而退。
面對這個問題有兩種方案：
1、要麼計算機等網絡設備出廠時就同一設置好IP地址，那樣用戶就不需要設置了，很方便。但是這種情況很顯然是不現實的，首先IPv4地址不一定夠（廣大的朋友知道不夠就行了，後來到網絡層我會解釋一下），其次他們不知道你所在的地方的dns，如果都設置成根（這裏可以理解爲dns服務器中幾乎全知全能的一臺服務器）的地址那麼如果根服務器離你的很遠，那麼你想上網，可能會有一定的延遲。大家知道這麼個情況就行了，我會在後文解釋。最重要的是各大廠家不是一家的，那個年代他們並沒有達成共識，也沒有同一的組織。
2、有一個軟件，自動的根據本地的網絡情況，爲主機自動的分配地址DHCP協議橫空出世，軟件自動的幫助人們配置好一系列基本操作，極大的極高了便利性。顯然這種情況比上一種情況好了很多。只要各大操作系統的廠家支持這種軟件就行了。於是就變成了DHCP協議。
根據前面的描述，DHCP出現的使命就是它要極大的方便去上網。省去那些繁瑣的掩碼、網關（或者是默認路由器的 IP 地址）、域名服務器以及傳說中的IP地址的配置。總的來說它提供了一種即插即用連網機制。這樣一來計算機加入一個網絡，會通過軟件自行獲取，極大的簡化了使用者的操作。後來各個廠商們把DHCP協議集成到BIOS系統裏，電腦開機就開始調用這個協議，進而電腦開機完畢，地址等信息已經拿到手了。同時呢，地址賦予的方式是採取租用的方式，服務器會給你一個臨時的地址，你一直在使用。你電腦關機了，那麼它就會知道這個地址不用了，就收回來。服務器維持一個DHCP地址池，裏面放着可用的DHCP地址。就像是現實中去飯店吃飯一樣，你去吃飯，飯店會給你安排個座位，你吃好了，座位就釋放了，你的飯吃完了，理論上來說你該走了，但是你沒吃飽，那麼就再續一段時間。
下面說一下DHCP協議：
首先是它的工作模式：根據前文提到的，應用層的工作模式有兩種：C/S模式和P2P模式。
這裏呢，客戶機需要向DHCP服務器請求IP地址，那麼雙方基本上就是不對等的了。使用的是C/S模式。
下面的分析中：所有的報文都可以理解爲服務器端或者是客戶機端說的“話”，話的意思可以從名字中看出來。
工作方式：
情況1：請求IP地址。
1、最最一開始，DHCP服務器啓動，被動的打開了UDP67號口。不斷地監聽這個端口，等待客戶機發送請求。
2、然後電腦啓動時，需要使用IP地址的主機會向DHCP服務器廣播發現報文（DHCPDISCOVE）。（注：廣播：就是向所有人都發送；發現報文：可以理解爲一種消息。參考現實中的一句話：“誰是DHCP服務器？請告訴我，我的地址的0.0.0.0”）這個時候，主機就是DHCP客戶機了。
這個時候有兩個操作，一方面是主機在進行廣播，所有主機都能知道。另一方面，因爲主機的源地址比較特殊全爲0，故而只有DHCP服務器纔會對此報文進行回覆。
3、DHCP服務器在收到了此報文之後，DHCP服務器首先看看這個主機的發送的發現報文裏的其他信息，看看這個機子以前有沒有在我這裏租過IP地址（回頭客），要是以前有的話，切那個IP地址沒有被分配出去，那麼服務器就會將這個地址放在**提供報文(DHCPOFFER)**裏，發給那個主機。要是這個主機是個新客人，那麼就從自己的IP地址池中找一個現在未被使用的地址，放在提供報文中，單獨發送給這個主機（單播）。之後DHCP服務器會等待客戶機的迴應。
4、當客戶機收到了DHCP提供報文之後，客戶機就會明白自己找到自己要找的人了。理論上來說這個時候客戶機就可以使用IP地址了。但是還有後面的階段。因爲協議的設計者考慮到，因爲一開始的發現報文是廣播，一個網絡中有可能是存在多臺DHCP服務器的，那麼這個時候多個服務器都向客戶機發送了提供報文，客戶機怎麼辦呢？於是就有了這個階段的操作，客戶機會從幾個DHCP服務器中選擇一個，並廣播DHCP請求報文，意思就是告訴所有人，我跟他走了，在一起了。其他人就不考慮了。這裏的選擇標準基本上是先到先得。
5、被選中的DHCP服務器收到了廣播報文時，會向該客戶機發送一個同意（DHCPACK）或者拒絕報文（DHCPNACK）。一般來說都是同意的。偶爾因爲一些故障，無法將事先約定的IP地址進行綁定會回覆拒絕報文。沒有被選中的主機則會在收到報文後，將之前準備給該主機的IP記錄清除，等待其他主機請求。
6、此時如果本主機收到了DHCP服務器的同意報文，則DHCP客戶機和這個IP進入已綁定狀態，客戶機可以開始使用臨時的地址。同時同意報文中包含着租用期。協議要求客戶機在半個租用期和87.5%個租用期的時候發送更新租用期請求。 如果收到了NACK報文，客戶機衝第一步重新來過，開始廣播DHCP發現報文。
情況2：續租IP地址
7、當客戶機在租用期過了一半的時候，會發送DHCPREQUEST報文即重新請求報文。
8、DHCP服務器收到該請求報文之後，會抉擇是否續約，大部分情況是續的。然後再次發送DHCPACK報文。 如果服務器拒絕續約，則發送NACK報文。
９、客戶機如果收到了DHCP服務器的ACK報文時，則重新計時。待到下一個租約期的一半時，再次發送重新請求報文。
若收到NACK報文時，客戶機必須立即停止使用當前IP地址並將其釋放，然後重新進行DHCP發現報文的廣播。
若客戶機一直沒有收到報文時，則在87.5%個租用期時，再次發送重新請求報文。看DHCP服務器是否響應。若至地址租期到期，DHCP服務器仍未響應，則客戶機發送DHCP RELEASE報文。主動向DHCP服務器釋放地址.然後開始新一輪的IP地址獲取.
中繼：
如果一個大的網絡中，有一些大網絡的子網絡怎麼辦呢？每個子網絡都建立一個DHCP服務器很明顯不太合適，這個時候就有了DHCP服務器中繼。
這個被人爲指定的中繼會承擔分擔網絡流量的作用。它知道DHCP服務器的具體信息（就是他知道DHCP服務器在哪裏，能找到他），如果中繼收到了一個主機的廣播請求，那麼該代理會以單播的形式，向DHCP服務器發送此報文，等待DHCP服務器回覆了之後，中繼仍會以單播的形式發回給主機。大大的緩解了網絡的壓力。
爲什麼是緩解壓力呢？你想想，你去要地址，肯定是要讓所有人都知道。你如果在全校範圍內尋找校長，肯定要買功率十分大的喇叭。但是如果你們班有代理，那麼你只需要一個小喇叭在全班範圍內大喊，代理聽到了之後自然會把你的需求上報給校長。
