主机的IP地址是怎么来的？

当一台新的主机接入局域网时，它是怎么获取IP地址的呢？如果熟悉所处网络的话，可以手动配置主机的IP地址；但大部分时候，这是通过应用层的DHCP协议，即动态分配实现的。

一台新的主机加入局域网时，它会向局域网广播一个DHCP发现报文。

应用层的DHCP发现报文被放入UDP报文段，目的端口是67(DHCP服务器默认端口)，源端口是68(DHCP客户端默认端口)。

传输层的UDP报文段被放入IP数据报，目的IP地址是255.255.255.255(广播地址)，源IP地址是0.0.0.0。

网络层的IP数据报被放入链路层帧，目的MAC地址是FF-FF-FF-FF-FF-FF(广播MAC)，源MAC地址为主机的MAC地址。

经过一层层封装，最终链路层帧会向局域网中广播，所有该局域网中的主机(包括交换机和路由器)都会收到该帧。

上一步广播到局域网中的帧，如果是其他主机收到该帧，会直接丢弃。如果是交换机收到该帧，会转发该帧到交换机的其他端口上。

如果是DHCP服务器收到该帧，会生成一个DHCP提供报文，向新加入的主机作出响应。DHCP提供报文包括为主机分配的IP地址，DNS服务器，默认网关，子网掩码以及IP地址租期等信息。

应用层的DHCP提供报文被放入UDP报文段，源端口是68，目的端口是67.

传输层的UDP报文段被放入IP数据报，目的IP同样是广播地址255.255.255.255，源IP是DHCP服务器IP。

网络层的IP数据报被放入链路层帧，源MAC是服务器MAC地址，目的地址是新主机的MAC地址。

最终，经过不同层封装的链路层帧被发往新加入的主机。

如果局域网中存在多台DHCP服务器，那么主机会收到多条DHCP提供报文，这时主机需要从这些服务器中选择一个。

无论是一台还是多台DHCP服务器，主机需要向选中的DHCP服务器发送一个DHCP请求报文，请求报文中携带提供报文的配置参数。

DHCP请求报文同样会经过层层封装，目的IP/MAC为DHCP服务器的对应地址，源IP/MAC为主机的对应地址，发往被选中的DHCP服务器。

DHCP服务器用DHCP ACK消息对主机发出来DHCP请求报文进行响应，证实所请求的参数。

经过上述4步，主机最终拿到了自己的IP地址，同时它会记录DNS服务器的IP地址，并在自己的转发表中安装默认网关(子网掩码对应的默认网关)。

另外，上述4步中只有最后两步DHCP Request和DHCP ACK是必须的，此时主机发出的DHCP Request会向局域网进行广播，而DHCP服务器响应的DHCP ACK报文中会包含为主机分配的IP地址，DNS服务器，默认网关，子网掩码等信息。

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