Dynamic Host Configuration Protocol (DHCP) för IPv4 automatiserar tilldelningen av IP-adresser, nätmasker, gateways och andra inställningar. Detta kallas dynamisk adressering, i motsats till statisk adressering, där administratören manuellt anger adresser.

När en host ansluter till nätverket kontaktas DHCP-servern som tilldelar en adress från ett förkonfigurerat adressintervall (pool) och ”leasar” den till hosten. I större nätverk eller miljöer där användare ofta byts ut är DHCP mycket effektivare än statisk adressering. Nya användare kan snabbt ansluta utan manuell konfiguration.

DHCP tilldelar adresser under en leasing-period. När perioden löper ut eller servern får ett DHCPRELEASE-meddelande, frigörs adressen för återanvändning. Detta gör det enkelt för användare att flytta mellan olika nätverk och automatiskt få en ny adress.

Som figuren visar kan flera olika typer av enheter fungera som DHCP-servrar.
I de flesta medelstora och stora nätverk används en dedikerad server – ofta en PC-baserad systemserver – som hanterar DHCP-tjänsten lokalt i nätet.

I hemnätverk är DHCP-servern däremot oftast inbyggd i routern som kopplar hemnätet till internetleverantören (ISP).

På större nätverk är DHCP-servern ofta en dedikerad server, medan i hemnätverk fungerar routern som DHCP-server.

Det är vanligt att nätverk använder både DHCP och statisk adressering:

• DHCP används för klienter (t.ex. datorer och mobila enheter).
• Statisk adressering används för nätverksutrustning som routrar, switchar, servrar och skrivare.

För IPv6 finns DHCPv6, som fungerar på liknande sätt. En viktig skillnad är att DHCPv6 inte tilldelar standard-gateway – den fås via Router Advertisement från routern.

DHCP-förloppet

Som visas i figuren sänder en IPv4-klient som är konfigurerad att använda DHCP ut ett DHCPDISCOVER-meddelande när den startar eller ansluter till nätverket.
Detta är ett broadcast-meddelande som används för att hitta eventuella tillgängliga DHCP-servrar i nätet.

En DHCP-server som tar emot förfrågan svarar med ett DHCPOFFER-meddelande, där servern erbjuder klienten en tillfällig IP-adress (lease). Detta erbjudande innehåller flera viktiga parametrar:

• den IPv4-adress och subnätmask som tilldelas,
• adressen till DNS-servern,
• adressen till standardgatewayen,
• samt leasingtiden – det vill säga hur länge klienten får behålla adressen innan den måste förnyas.

Om det finns flera DHCP-servrar i det lokala nätverket kan klienten ta emot flera DHCPOFFER-meddelanden. Klienten måste då välja vilket erbjudande den vill acceptera och skickar ett DHCPREQUEST-meddelande som anger vilken server och vilket erbjudande som valts.

En klient kan också begära att få tillbaka en adress som den tidigare haft, om den fortfarande är tillgänglig.

Om den begärda eller erbjudna IPv4-adressen fortfarande är ledig, svarar servern med ett DHCPACK-meddelande (acknowledgment) som bekräftar att adressen nu är tilldelad och leasing-perioden är aktiv.
Om erbjudandet inte längre är giltigt svarar servern i stället med ett DHCPNAK-meddelande (negative acknowledgment). När ett DHCPNAK tas emot måste klienten börja om processen genom att skicka ett nytt DHCPDISCOVER-meddelande.

När klienten väl fått sin adress måste leasing-perioden förnyas innan den löper ut, genom att klienten skickar ett nytt DHCPREQUEST-meddelande. 

DHCP-servern ser alltid till att alla IP-adresser är unika, så att ingen adress används av två enheter samtidigt. Därför de flesta internetleverantörer (ISP) använder DHCP för att tilldela adresser till sina kunder.

För IPv6 finns ett motsvarande protokoll, DHCPv6, som använder liknande meddelanden:
SOLICIT, ADVERTISE, INFORMATION REQUEST och REPLY.

Förnyelse av DHCP-leasing (Renewal och Rebinding)

När en DHCP-klient har fått en IP-adress från servern gäller den endast under en viss leasing-period (lease time). För att inte riskera att förlora sin adress måste klienten förnya leasingen innan den går ut.
Detta sker automatiskt i tre faser som styrs av två tidsgränser – T1 och T2.

T1 – Renewal (förnyelsefasen)

• Tidpunkt: Vid 50 % av leasing-perioden (T1 = 0,5 × lease time).
• Händelse: Klienten skickar ett DHCPREQUEST direkt till den DHCP-server som ursprungligen tilldelade adressen för att förlänga leasingen med samma adress.
• Svar: Om servern godkänner, svarar den med ett DHCPACK, och leasing-tiden startar om.
• Kommunikation: Detta är unicast (direkt till serverns IP-adress), inte broadcast.

Exempel: Om leasing-perioden är 24 timmar försöker klienten förnya efter 12 timmar.

T2 – Rebinding (återbindningsfasen)

• Tidpunkt: Vid 87,5 % av leasingperioden (T2 = 0,875 × lease time).
• Händelse: Om klienten inte fick svar under T1-fasen, börjar den sända broadcast-DHCPREQUEST till alla servrar i nätet för att försöka förnya leasingen från vilken DHCP-server som helst – inte bara den ursprungliga.
• Svar: Den första servern som svarar med ett DHCPACK förlänger leasingen. Om ingen server svarar innan leasing-tiden löper ut, måste klienten släppa adressen och börja om från början med ett nytt DHCPDISCOVER.

Tidsförlopp i praktiken

Skillnader mellan plattformar