一、为什么需要DHCP？

手工配置ip地址可以通过ifconfig eth0 10.0.0.1/24 或者 ip addr add 10.0.0.1/24 dev eth1 设置ip地址。但是手动配置ip地址，会存在IP冲突的情况，IP冲突会导致通信异常。

二、DHCP （Dynamic Host Configuration Protocol）

DHCP采用中心化租约的形式，首先局域网中有DHCP server，在家中，通常由路由器扮演这种角色。当你的计算机接入路由器，如果路由器采用的是DHCP协议，计算机会向整个局域网广播Boot request，因为你的计算机刚开始，也不知道DHCP server的地址在哪，因此只能广播，报文格式如下所示：
image.png
DHCP是应用层协议，搭载在UDP头上，因为UDP不面向连接，很适合广播，可以看到不但2层是广播支持，3层也是广播地，这样在这个局域网所有的网络设备都能收到这个请求。当然了除了DHCP server，其他节点当然不会回这个消息。当DHCP server收到Boot request，首先会看这个MAC存不存在，如果MAC都重了，DHCP也没办法了，DHCP会将IP地址分配给这个MAC，会做记录,确保这个IP地址不会分给其他设备。
DHCP offer 报文格式如下： image.png
可以看到2层是继续广播，为啥2层继续广播呢？因为这个消息不仅仅是发给目标机器的，也是发给其他DHCP server的，也要让其他DHCP server收到，如果还没有分配ip地址，就不要分配了。

计算机收到DHCP offer之后，还需要再发一次确认报文，格式如下：
image.png
同样的也是2、3层广播，也是需要让所有DHCP服务器知道，该IP他已经使用了，不要再提供给其他租用者了。

最后DHCP服务器收到request，会回一个ack。报文格式如下：
image.png
继续广播所有DHCP服务器，同步一下消息。

二、总结

  1. 为啥都是广播呢，因为一个局域网可能存在多个DHCP server，广播之后，可以选择一个最快的来申请。
  2. 广播的目的还有同步给其他DHCP server 一次租约的情况，其他DHCP server可以将信息记录一下，来实现DHCP的一致性。
  3. 正常情况下，一旦有了IP地址，DHCP Server还是希望通过单播的方式发送OFFER和ACK。但是不幸的是，有的客户端协议栈的实现，如果还没有配置IP地址，就使用单播。协议栈是不接收这个包的，因为OFFER和ACK的时候，IP地址还没有配置到网卡上。