本文档说明了DHCP中继代理的基本操作。它涵盖了当设备和DHCP服务器位于不同子网中时，使用DHCP中继代理进行IP地址分配/租赁，IP地址更新和IP地址释放的过程。它还描述了在此类过程中如何用DHCP中继代理替换DHCP消息的参数。
概述
本文档提供了对DHCP中继代理的技术理解，在该环境中，DHCP客户端和DHCP服务器位于不同的子网中。第二章介绍了为什么在DHCP操作中需要这些DHCP中继代理。第三章介绍了使用DHCP中继代理进行DHCP操作的基本原理。最后，在附录中，将介绍每个DHCP过程中DHCP中继代理使用的特定消息参数。
为什么在DHCP操作中需要DHCP中继代理？
通常，广播DHCP消息。因此，为了在DHCP客户端（PC）和DHCP服务器之间交换消息，客户端和服务器都必须驻留在同一子网中。这是因为路由器不会将任何广播IP数据包（即目标MAC地址为FF：FF：FF：FF：FF：FF且目标IP地址为255.255.255.255的数据包）转发到其他接口。
因此，DHCP客户端发送的广播DHCP数据包无法通过路由器传递到不同子网中的DHCP服务器（如图1-（a）所示）。此限制要求所有单个子网都具有自己的DHCP服务器以进行DHCP操作，这在网络运营商的网络或公司计算机网络中实际上是不可行的（网络中需要太多的DHCP服务器！）。
为了解决这个问题，长期以来一直采用DHCP中继代理的概念[1]。如图1-（b）所示，启用路由器中的DHCP中继代理功能可以使DHCP消息在不同子网中的DHCP客户端和DHCP服务器之间交换。 此DHCP中继代理的核心功能是将广播的DHCP数据包转换为单播，并将其转发到DHCP服务器。
图1.具有和不具有DHCP中继代理的网络之间的DHCP操作比较
DHCP中继代理的基本操作
本章介绍“ 1.1.1.0/24”子网中的PC（例如PC1）如何如图1-（b）所示使用DHCP中继代理与DHCP服务器进行所有DHCP操作（例如IP地址）的通信分配/租赁，IP地址更新和IP地址释放。
3.1 IP地址分配/租赁过程
DHCP中继代理位于PC和DHCP服务器之间，如图2所示。DHCP中继代理接收PC广播的DHCP Discover和Request消息，并将它们直接单播到DHCP服务器。此时，DHCP中继代理将其IP地址（接收DHCP发现/请求消息的接口地址）存储在要中继的DHCP消息的“中继代理IP（=网关IP = giaddr）”字段中。
DHCP服务器将目标IP地址设置为中继IP地址的DHCP Offer / Ack消息单播到DHCP中继。DHCP中继代理在检查接收到的消息的“广播标志”字段后，根据具体情况，将目标IP地址替换为PC的IP地址（广播标志= 0）或广播IP地址（广播标志= 1）。 “广播标志”值。还将源IP地址替换为DHCP中继代理的IP地址，并将修改后的消息转发到PC。
图2.使用DHCP中继代理的网络中的IP地址分配/租赁过程
1. DHCP发现
DHCP客户端在物理以太网子网上广播DHCP Discover消息以发现所有DHCP服务器。在子网中可用。在收到将UDP目标端口设置为67（DHCP发现/请求）的数据包后，DHCP中继代理会按以下方式替换数据包字段中的值，然后将修改后的消息单播到DHCP服务器：
- 目的MAC地址：PC发送的广播MAC地址被DHCP服务器MAC地址（m5）代替。
- 源MAC地址：将PC MAC地址（m1）替换为DHCP中继代理（m3）的上行MAC地址。
- 目标IP地址：PC发送的广播IP地址（255.255.255.255）被替换为DHCP服务器IP地址（100.1.1.1）。
- 源IP地址：将PC发送的IP地址（0.0.0.0）替换为DHCP中继代理的上行IP地址（100.1.1.254）。
- 中继代理IP地址：将PC发送的IP地址（0.0.0.0）替换为DHCP中继代理的下行链路IP地址（1.1.1.254），即DHCP发现消息所在的中继代理接口的IP地址。收到。
2. DHCP提供
DHCP服务器通过参考DHCP Discover消息中的中继代理IP地址（giaddr），从IP池中选择要分配给DHCP客户端的IP地址，并发送目标地址设置为DHCP IP的DHCP Offer消息。中继代理IP地址。DHCP中继代理收到消息后，按如下所示替换数据包字段中的值，然后将修改后的消息发送到DHCP客户端（PC）：
- 目的MAC地址：如果DHCP服务器发送的DHCP Offer消息的“广播标志”字段为0（零），则DHCP中继代理将该字段中的值替换为PC MAC地址（客户端MAC字段：m1），并单播消息。但是，如果“广播标志”值为1（一），则中继代理将其替换为广播MAC地址（FF：FF：FF：FF：FF：FF），并广播消息。
- 源MAC地址：将DHCP服务器的MAC地址（m5）替换为DHCP中继的下行MAC地址（m2）。
- 目标IP地址：DHCP服务器将DHCP优惠消息（在DHCP发现消息（1.1.1.254）中将目标地址设置为中继代理IP地址）发送到DHCP中继代理。如果消息中的“广播标志”值为0，则中继代理用分配给PC的IP地址（您的IP字段：1.1.1.10）替换该值以进行单播。但是，如果“广播标志”值为1，则中继代理将其替换为广播IP地址（255.255.255.255）进行广播。
- 源IP地址：将DHCP服务器IP地址（100.1.1.1）替换为DHCP中继代理的下行IP地址（1.1.1.254）。
3. DHCP请求
收到DHCP提供消息的DHCP客户端（PC）在物理以太网子网上广播DHCP请求消息，以请求网络信息数据（例如IP地址）。DHCP中继代理收到此消息后，按如下所示替换数据包字段中的值（与DHCP Discover消息中的值相同），然后将消息单播到DHCP服务器：
- 目的MAC地址：PC发送的广播MAC地址被DHCP服务器MAC地址（m5）代替。
- 源MAC地址：将PC MAC地址（m1）替换为DHCP中继代理（m3）的上行MAC地址。
- 目标IP地址：PC发送的广播IP地址（255.255.255.255）被替换为DHCP服务器IP地址（100.1.1.1）。
- 源IP地址：将PC发送的IP地址（0.0.0.0）替换为DHCP中继的上行IP地址（100.1.1.254）
- 中继代理IP地址：将PC发送的IP地址（0.0.0.0）替换为DHCP中继代理的下行链路IP地址（1.1.1.254），即DHCP发现消息所在的中继代理接口的IP地址。收到。
4. DHCP确认
DHCP服务器发送DHCP Ack消息，其中目的地IP地址被设置为中继代理IP地址（giaddr）。DHCP中继代理收到此消息后，按如下所示替换数据包字段中的值，然后将消息单播到DHCP客户端（PC）：
- 目的MAC地址：如果DHCP服务器发送的DHCP Ack消息的“广播标志”字段为0（零），则DHCP中继代理将该字段中的值替换为PC MAC地址（客户端MAC字段：m1），并单播消息。但是，如果“广播标志”值为1（一），则中继代理将其替换为广播MAC地址（FF：FF：FF：FF：FF：FF），并广播消息。
- 源MAC地址：将DHCP服务器的MAC地址（m5）替换为DHCP中继的下行MAC地址（m2）。
- 目标IP地址：DHCP服务器将DHCP Ack消息（目标地址设置为DHCP请求消息（1.1.1.254）中的中继代理IP地址）发送到DHCP中继代理。如果消息中的“广播标志”值为0，则中继代理用分配给PC的IP地址（您的IP字段：1.1.1.10）替换该值以进行单播。但是，如果“广播标志”值为1，则中继代理将其替换为广播IP地址（255.255.255.255）进行广播。
- 源IP地址：将DHCP服务器IP地址（100.1.1.1）替换为DHCP中继代理的下行IP地址（1.1.1.254）。
3.2 IP地址更新流程
根据参考文献[1]，DHCP客户端（PC）在IP地址分配过程中保留/存储通过DHCP Ack消息获取的DHCP服务器IP地址（在DHCP服务器标识符字段中）。然后，如果需要在租用期限之外使用IP地址，则会通过单播而不是广播的方式向DHCP服务器发送DHCP请求消息。DHCP服务器响应该消息，将DHCP Ack消息单播到DHCP客户端。
这样，如果要单播DHCP消息，则DHCP中继代理无需为DHCP操作扮演其角色（将广播消息转换为单播消息）。因此，如图3所示，在IP地址更新过程中，DHCP中继代理不参与任何DHCP操作。
图3.使用DHCP中继代理的网络中的IP地址更新过程
1. DHCP请求
DHCP客户端（PC）以目标IP地址设置为DHCP服务器的IP地址单播DHCP请求消息。因此，DHCP中继代理不会收到此消息。换句话说，在IP地址更新过程中，DHCP中继代理不会替换DHCP请求消息的任何字段。
2. DHCP确认
DHCP服务器以目标IP地址设置为DHCP客户端（PC）的IP地址的方式单播DHCP Ack消息。同样，DHCP中继代理不会收到此消息。换句话说，在IP地址更新过程中，DHCP中继代理不会替换DHCP Ack消息的任何字段。
3.3 IP地址释放步骤
根据参考文献[1]，RFC 1542，当释放IP地址时，DHCP客户端（PC）直接将DHCP释放消息单播到DHCP服务器。因此，如图4所示，DHCP中继代理不参与IP地址释放过程。
图4.使用DHCP中继代理的网络中的IP地址释放过程
1. DHCP版本
DHCP客户端以目标IP地址设置为DHCP服务器的IP地址单播DHCP Release消息。因此，DHCP中继代理不会收到此消息。换句话说，在IP地址释放过程中，DHCP中继代理不会替换DHCP Ack消息的任何字段。
注释
1.通常，路由器和L3交换机支持所有DHCP中继代理功能。
2. 除非将DHCP中继代理的IP地址设置为“ 0.0.0.0”，否则DHCP服务器始终将DHCP提议消息单播到DHCP中继代理，而不管广播标志值如何。
3. 除非将DHCP中继代理的IP地址设置为“ 0.0.0.0”，否则DHCP服务器将始终向DHCP中继代理单播DHCP Ack消息，而不管广播标志值如何。
