Dynamic Host Configuration Protocol
DHCPサーバがIPアドレスを割り当てる方法には以下の3つがあり、サーバの設定により選択することができる。
2000年頃から増加してきた形態で、ルータ内部にDHCPサーバ機能を組み込んだものである。特に、家庭向けのルータ(いわゆる「ブロードバンドルータ」)では必ずといってよいほど実装されており、現在家庭内で利用されているDHCPサーバでもっとも一般的なものと思われる。
DHCPサーバが実装されている環境としては、大きく分けて以下の三種類がある。
UNIX系環境
Windows系環境
ルータ内実装
DHCPはDHCPサーバの検索にブロードキャストを使用する関係上、通常はクライアントとサーバが同一ブロードキャスト・ドメイン上にないと正常に動作しない。しかしながら、企業や大学など比較的大規模なネットワークでは、サーバを1カ所に集中させたい等の理由でDHCPクライアントとサーバとが全く異なるネットワーク上に設置されることがある。
このような場合に使用されるのがDHCP Relay Agent(DHCPリレーエージェント) である。DHCP Relay Agent はサーバまたはルータ(L3スイッチ)上にBootp relay, IP helper, DHCP relay などの呼称で実装されている。「DHCPヘルパー」とも呼ばれる。
AgentがDHCPクライアントからのブロードキャスト(DHCP Request)を受信すると、宛先IPアドレスを設定されているDHCPサーバのアドレスに変換し、送信元を自己のLAN側(クライアントと同一サブネット)のIPアドレスに変換して転送する。また、リクエストデータ内に自己IPアドレスを書き込む。(ここで、注目したいのは、宛先IP/送信元IP/データを書き換えるという荒業をエレガントに行っていることである。
DHCPは、User Datagram Protocol(UDP)を使用した、コネクションレスサービスモデルを採用している。Bootstrap Protocol(BOOTP)と同じ動作をするために、2つのUDPポート番号で実装されている。UDPポート番号67はサーバの宛先ポートであり、UDPポート番号68はクライアントによって使用される。
DHCPの動作は、サーバ探索、IPリース提示、IPリース要求、IPリース確認の4段階に分けられる。これは、discovery(探索), offer(提示), request(要求), acknowledgement(確認)の頭文字をとって"DORA"とよばれることがある。
DHCPの動作は、クライアントが要求をブロードキャストで送信することから始まる。クライアントとサーバが異なるサブネット上にある場合は、DHCPリレーエージェントを使用する。既存のリースの更新を要求しているクライアントは、その時点ですでに確立されたIPアドレスを持っているので、UDPユニキャストによって直接サーバと通信することができる。また、BROADCASTフラグ(2バイトフィールドの第1ビット。他のビットは通常は0になっている)によってクライアントがDHCPOFFERをブロードキャスト・ユニキャストのどちらで受け取りたいかをサーバに通知することができる。0x8000であればブロードキャスト、0x0000であればユニキャストである。通常、DHCPOFFERはユニキャストで送信される。IPアドレスが設定される前にユニキャストパケットを受け入れることができないホストの場合、このフラグを使って問題を回避することができる。
クライアントはDHCP情報を解放(リリース)するようにDHCPサーバに要求を送信し、それを受信したクライアントはそのIPアドレスを無効にする。通常、クライアントデバイスは、ユーザーがネットワークからデバイスを取り外すことができるかどうかを知らないので、プロトコルではDHCP Releaseの送信を義務付けていない。