dhcp（Dynamic Host Configuration Protocol）：配置一段共享IP地址，为新上线的机器分配IP地址，回收下线机器的IP地址。

正常情况下主机（DHCP client）和DHCP server交互通过四个数据包完成IP的配置，分为DHCP Discover、DHCP Offer、DHCP request、DHCP ACK四步：

如何为新机器分配IP

不完整的包是无法在网络上传输的

一、客户端申请地址（DHCP Discover）

新的机器上线还没有合法的IP地址时，会使用0.0.0.0向255.255.255.255这个地址发送广播包，广播包封装了UDP，UDP封装了BOOTP（Bootstrap Protocol）。这个包发出Boot request，意在告诉局域网中的主机，我还没有IP地址，我的MAC地址是xx:xx:xx:xx:xx:xx，谁能给我一个IP地址？

物理层：包含网卡信息、使用了DHCP协议的UDP包等信息
数据链路层：包含主机MAC地址，广播MAC地址ff:ff:ff:ff:ff:ff等信息
网络层：包含TTL、主机IP地址、广播地址等信息
传输层：udp的端口号等信息
应用层：Boot request中包含当前主机IP地址、DNS服务器地址（此时的主机一无所知，置为0.0.服务器托管网0.0)，需要获取的子网掩码、网关、DNS等信息

后续主机和DHCP传输的四个包都是一步一步对以上信息的填补。

二、DHCPserver分配地址（DHCP Offer）

局域网中的主机收到网络包判断如果不是发给自己的则丢弃，DHCP服务器发现了dhcp类型的包，于是接收并解开分析，发现有一个新主机向自己申请IP地址，于是DHCP server会保留一个IP地址（期间不会分配给别人）。
新主机还没有分配到IP地址，DHCP server仍然需要使用⁄广播包的方式发送，在数据链路层添加自己的MAC地址，设置广播MAC地址。填充自己的IP地址到网络层，设置UDP端口信息，在Boot reply中设置Boot request请求的内容，并附加租约时间。
发送广播包

三、新主机选择DHCP Offer（DHCP request）

为什么叫选择DHCP Offer？因为如果有多个DHCP server，他们都会发送DHCP Offer广播包，此时新主机（DHCP client）会收到多个包，通常会选择最先到达的DHCP Offer。选择好offer之后此时的客户端仍然没有IP地址，继续发送广播包，称为DHCP request。

设置MAC地址信息，设置IP信息（0.0.0.0和255.255.255.255），设置UDP信息
设置Boot request接受的DHCP offer中的IP地址、DHCP server的IP地址、以及要下一次收到ACK的广播或单播模式。
通过广播包告诉所有DHCP server，我接受了那个DHCP server的Offer，请其他DHCP server撤销提供的IP地址

四、最终确认（DHCP ACK）

DHCP server收到DHCP request后会使用广播或单播的模式发送一个ACK包作为最终确认，完成这一步新机器的IP地址就设置完成了。

组装MAC头，根据request要求用单播还是广播（Bootp flags：BROADCAST设1为广播，设0为单播），单播设置新机器的MAC地址，广播则仍然是ff:ff:ff:ff:ff:ff，同理组装IP头，UDP头
组装应用层BOOTP头，包含要分配给主机的IP地址，主机网卡的MAC地址，以及子网掩码、网关、DNS、租期、续约时间等。

DHCP租约更新

通过以上内容我们知道DHCP分配的IP地址有租约一说，租期到了就需要收回地址，如果主机IP在租期到期后还需要继续使用，那么就要主动向DHCP server以单播的形式发送DHCP request来请求续租。

一般在租期过去1/2时发送请求DHCP request请求。
DHCP server收到请求后会发送DHCP ACK，如果续约成功则返回新的租期给主机；如果DHCP server不允许主机继续使用IP，则DHCP ACK应答会告诉主机。申请失败后主机继续使用该IP，直到7/8时主机再次发送DHCP request请求，如果失败则该地址被释放。

HDCP与PXE

通过DHCP server和PXE server（Pre-boot Execution Environment）、TFTP server可以做到批量安装操作系统。

主机启动是通过BIOS读取MBR（Master Boot Record）来启动GRUB -> 通过GRUB加载内核、initramfs文件 -> 再由内核启动初始化操作系统。所以将PXE client放在BIOS里面，BIOS将PXE client调入内存，通过PXE client与PXE server传输数据和执行指令可以完成操作系统的自动安装

PXE安装过程

配置DHCP的next-server指向PXE server的地址，再配置filename指向启动文件pxelinux.0
主机拿到IP地址的同时也会收到PXE server的IP地址和启动文件pxelinux.0路径，主机的PXE client通过TFTP下载pxelinux.0并执行，拿到pxelinux.cfg，该服务器托管网配置文件有内核、initramfs的路径。
PXE client读取配置文件后逐个请求，完成安装后重启并从硬盘启动操作系统。

如果需要一些定制化的配置可以使用kickstart配置文件。

学习自：
《趣谈网络协议》刘超
《图解TCP/IP》
《图解HTTP》
《网络是怎样连接的》

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DHCP和PXE是怎么工作的