この記事の要点

DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) は IP アドレスを自動割当するプロトコル ポート 67 (Server) / 68 (Client)、UDP ベース、ブロードキャストで開始 DORA 4-way: DHCPDISCOVER → DHCPOFFER → DHCPREQUEST → DHCPACK リース時間切れ前に更新（T1=50%、T2=87.5%）、家庭用ルータでは 24h、企業 LAN では 8h など IPv6 では SLAAC (StateLess Address AutoConfiguration) が主流、DHCPv6 は補助的に併用

DHCP とは

DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol) は、ネットワークに接続したクライアントに対し、IP アドレス / サブネットマスク / デフォルトゲートウェイ / DNS サーバなどのネットワーク設定を自動で配布するプロトコルです。RFC 2131 / 2132 で標準化されています。

静的 IP (Static IP) を 1 台ずつ手動設定するのは管理コストが高く、引っ越し / 出張先 / Wi-Fi 切替で値が変わる端末では現実的でないため、ほぼ全ての LAN / Wi-Fi で DHCP が使われています。

動作: DORA 4-way ハンドシェイク

クライアントが起動 / NIC リンクアップしたタイミングで、以下の 4 メッセージが交換されます:

段階	メッセージ	送信元 → 宛先	内容
1. D	DHCPDISCOVER	Client (0.0.0.0:68) → Broadcast (255.255.255.255:67)	「DHCP サーバいる？」
2. O	DHCPOFFER	Server:67 → Broadcast:68	「この IP どう？」（候補提示）
3. R	DHCPREQUEST	Client → Broadcast	「その IP もらいます」
4. A	DHCPACK	Server → Client	「確定。リース X 秒」

ブロードキャストで開始する理由は、クライアントがまだ IP を持っておらず誰がサーバか分からないから。複数 DHCP サーバがある場合は最初に応答した OFFER を採用するのが一般的です。

パケットを Wireshark で観察

Frame 1: DHCP Discover - Transaction ID 0x12345678
  Src: 00:0c:29:ab:cd:ef (Client MAC), Dst: ff:ff:ff:ff:ff:ff (broadcast)
  IPv4: 0.0.0.0 -> 255.255.255.255
  UDP : 68 -> 67
  BOOTP: op=1 (BOOTREQUEST)
  Option 53: DHCP Message Type = Discover (1)
  Option 55: Parameter Request List (subnet, router, DNS, ...)

Frame 2: DHCP Offer
  Src: 192.168.1.1, Dst: 255.255.255.255
  Option 53: Offer (2)
  Option 1 : Subnet Mask 255.255.255.0
  Option 3 : Router 192.168.1.1
  Option 6 : DNS 8.8.8.8, 8.8.4.4
  Option 51: Lease Time 86400 (24h)
  yiaddr   : 192.168.1.123  ← 提示 IP

ポート 67 / 68

ポート	用途
UDP 67	DHCP Server が待ち受け
UDP 68	DHCP Client が待ち受け
UDP 547 / 546	DHCPv6 (Server / Client)

BOOTP (古い IP 自動配布プロトコル) と同じポートを使用しており、後方互換性があります。

リース時間 (Lease Time)

DHCP で配布された IP には有効期限があり、期限切れ前にクライアントが更新します:

• T1 (50%): クライアントは元のサーバに更新リクエスト (Renewing)
• T2 (87.5%): 別のサーバにブロードキャストでリクエスト (Rebinding)
• 期限切れ: IP 解放、DISCOVER から再開

典型的なリース時間: 家庭 Wi-Fi 24h、企業 LAN 8h、ゲスト Wi-Fi 1h、ホットスポット 15分。

Windows / Linux からの操作

# Windows
ipconfig /all                       # 現在の DHCP リース確認
ipconfig /release                   # IP 解放
ipconfig /renew                     # 再取得 (REQUEST -> ACK)
ipconfig /flushdns                  # DNS Cache クリア（DHCP とは別）

# PowerShell
Get-NetIPConfiguration
Get-DhcpServerv4Lease -ScopeId 192.168.1.0   # サーバ側、要 RSAT

# Linux (NetworkManager)
nmcli con show
nmcli con up eth0

# 直接 dhclient
sudo dhclient -r eth0       # 解放
sudo dhclient eth0          # 取得
cat /var/lib/dhcp/dhclient.leases

# systemd-networkd 環境
networkctl status eth0

DHCP Server の構築 (Linux)

Linux で DHCP Server を立てる代表実装は ISC dhcpd と Kea (ISC が ISC dhcpd 後継として開発):

# /etc/dhcp/dhcpd.conf (ISC dhcpd)
default-lease-time 86400;
max-lease-time     604800;
authoritative;

subnet 192.168.1.0 netmask 255.255.255.0 {
    range 192.168.1.100 192.168.1.200;
    option routers              192.168.1.1;
    option domain-name-servers  8.8.8.8, 8.8.4.4;
    option broadcast-address    192.168.1.255;
    option ntp-servers          ntp.nict.jp;
}

# MAC アドレス固定割当
host printer {
    hardware ethernet 00:11:22:33:44:55;
    fixed-address     192.168.1.50;
}

Static IP との比較

項目	DHCP	Static IP
設定の手間	不要（自動）	1 台ずつ手入力
IP の変更	リース毎に変動可	固定
サーバ / プリンタ用途	★ DHCP 予約推奨	★ 安定 (但し管理大変)
IP 競合	サーバが回避	手動で重複設定すると衝突
大規模 LAN	★ 必須	非現実的

複数 DHCP Server の競合

同一 LAN セグメントに DHCP サーバが 2 台以上あると、DISCOVER に対し両方が OFFER を返し、クライアントは早い方を採用します。結果として:

• 意図しないサブネットの IP が配布される
• 家庭ルータと社内 AP が衝突して接続不安定
• 悪意ある不正 DHCP (Rogue DHCP) で MITM 攻撃

対策: DHCP Snooping をスイッチで有効化し、信頼ポート (Trusted) からの OFFER のみ通す。

DHCP Relay Agent

DHCP はブロードキャストで動くため、原則 L3 (ルータ) を越えられません。複数 VLAN / サブネットで 1 台の DHCP サーバを共有するときは DHCP Relay Agent (ip helper-address) をルータに設定します:

# Cisco IOS
interface Vlan10
 ip address 192.168.10.1 255.255.255.0
 ip helper-address 192.168.1.10   # DHCP Server の IP

# 動作:
# Client (VLAN10) -> Broadcast DISCOVER
# Router -> Unicast でリレー -> DHCP Server (VLAN1 の 192.168.1.10)
# Server -> Unicast OFFER -> Router -> Broadcast に戻す

IPv6: SLAAC と DHCPv6

IPv6 では IP 自動取得の主役が変わります:

方式	仕組み	用途
SLAAC	ルータが送る RA (Router Advertisement) から自分で IP 生成	家庭 / 多くの企業
DHCPv6 (Stateful)	IPv4 DHCP と同じ。サーバが割当管理	企業で IP 固定管理したい場合
DHCPv6 (Stateless)	IP は SLAAC、DNS / NTP だけ DHCPv6 で配布	SLAAC 補完

家庭で利用される IPv6 IPoE はほぼ SLAAC のみ。Android が長らく DHCPv6 を実装しなかったのは「SLAAC で十分」という思想の表れ。

主要な DHCP オプション

Option	意味
1	Subnet Mask
3	Default Gateway
6	DNS Server
15	Domain Name
42	NTP Server
43	Vendor Specific (Wi-Fi コントローラ自動検出など)
51	Lease Time
53	DHCP Message Type
66 / 67	TFTP Server / Boot File (PXE Boot)
119	Domain Search List

トラブルシュート

症状	原因	対処
IP が 169.254.x.x になる	DHCP 失敗 (APIPA)	サーバ稼働確認、配線、VLAN
たまに IP 取れない	リースプール枯渇	レンジ拡張、リース時間短縮
固定したいのに変わる	予約未設定	MAC 予約 (host 句)
不審な DNS / ゲートウェイ	Rogue DHCP	DHCP Snooping
無線で取れず有線で取れる	AP 側 DHCP リレー設定漏れ	VLAN / Relay 確認

FAQ

Q: なぜブロードキャストで開始するのか
A: クライアントは IP もサーバアドレスも持っていないので、ユニキャストできません。L2 ブロードキャスト (FF:FF:FF:FF:FF:FF) で「いる人手挙げて」と聞きます。

Q: スマホで「IP アドレスの取得に失敗」
A: 端末側の Wi-Fi プロファイル削除 → 再接続。AP 側 DHCP プール枯渇も多いので AP 再起動も有効。

Q: DHCP リースが期限切れの瞬間ネットが切れる？
A: 通常 T1 (50%) で更新済なので切れません。サーバ停止中に T2 を過ぎると IP 失効しブロードキャストに戻ります。

Q: 自宅で固定 IP にしたい
A: ルータの DHCP 予約機能 (MAC アドレス → 固定 IP) を使うのが楽。端末側で静的 IP を打つと、ルータの DHCP 範囲とぶつかると衝突します。