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Linux网络服务：DHCP原理配置与实验（详细）

文章目录

前言：
一、什么是DHCP

1.1 DHCP概述
1.2 DHCP的好处
1.3 DHCP的分配方式

1.3.1 自动分配
1.3.2 手动分配
1.3.3 动态分配

二、DHCP工作原理（租约过程）

2.1 租约过程分为以下四个步骤：
2.2 租约过程详解

2.2.1 客户端广播寻找DHCP服务器（第一阶段）
2.2.2 DHCP响应（第二阶段）
2.2.3 客户机选择IP地址
2.2.4 DHCP确认租约

2.3 租约过程详解

2.3.1 重新登录
2.3.2 租约更新

三、DHCP服务器配置

3.1 使用DHCP动态配置主机地址
3.2 安装DHCP服务器

3.21 主配置文件
3.2.2 Subnet网段声明
3.2.3 主机声明
3.2.4 租约文件

四、DHCP中继实验

4.1 实验环境：
4.2 开始实验：

4.2.1 配置 SW1
4.2.2 配置SW2
4.2.3 配置DHCP服务器

总结：

前言：

DHCP（动态主机配置协议）是一个局域网的网络协议。指的是由服务器控制一段lP地址范围，客户机登录服务器时就可以自动获得服务器分配的lP地址和子网掩码。

一、什么是DHCP

1.1 DHCP概述

DHCP是一个自动分发IP地址的协议。主要作用于局域网内，如果想要在广域网使用DHCP的功能需要在路由器上进行配置。

DHCP种会有地址池，地址池内容是网段或连续IP需要人为设置。

1.2 DHCP的好处

减少管理员的工作量
避免IP地址冲突
当网络更改IP地址时，不需要再重新配置每个用户的IP地址
提高了IP地址的利用率
方便客户端的配置

1.3 DHCP的分配方式

DHCP的典型应用模式

在网络中假设一台专用的DHCP服务器，负责集中分配各种网络地址参数（主要包括IP地址，子网掩码，广播地址，默认网关地址，DNS服务器地址）

其他主机作为DHCP客户机，将网卡配置为自动获取地址，即可与DHCP服务器进行通信，完成自动配置过程

这就产生了三种分配方式：自动分配，手动分配，动态分配

1.3.1 自动分配

自动分配是当DHCP客户机第一次成功的从DHCP服务器获取到一个IP地址后，就永久使用中这个IP地址。

例如：工作环境中，局域网内的打印机、座机

1.3.2 手动分配

由DHCP服务器管理员专门指定的IP地址

1.3.3 动态分配

动态分配是当DHCP客户机第一次从DHCP服务器获取到IP地址后，并非永久的使用该地址，而是在每次使用完成后，DHCP客户机就会释放这个IP地址，供其他客户机使用。

二、DHCP工作原理（租约过程）

客户机从DHCP服务器获得IP地址的过程称为DHCP的租约过程

2.1 租约过程分为以下四个步骤：

客户端在局域网中发出广播，称为discover，通过此种方式查看是否有DHCP服务器存在
DHCP收到广播后进行回应，但因为不知道客户端的IP地址，所以同样以广播的形式发出的offer（响应，包括有哪些IP地址）响应客户机
客户端收到offer后，开始发出request广播请求
DHCP收到广播后，再次发出ACK确认广播来回应客户端。

2.2 租约过程详解

2.2.1 客户端广播寻找DHCP服务器（第一阶段）

当一个DHCP客户机启动时，客户机还没有IP地址，所以客户机要通过DHCP获取一个合法的地址

此时DHCP客户机以广播的形式发送DHCP discover来寻DHCP服务器
因为自己没有IP地址，所以源IP地址为：0.0.0.0
同时也不知道DHCP服务器地址，所以发送广播255.255.255.255

2.2.2 DHCP响应（第二阶段）

当与客户机同局域网种的DHCP服务器收到广播后，就会在自己的IP地址池种查找是否由合法的IP地址供给客户机，若有，则DHCP服务器会将此IP地址做上标记，加入DHCP offer的消息中，并且以广播的形式发送一条offer消息。
此时客户端还未有IP地址，所以发送广播

2.2.3 客户机选择IP地址

DHCP客户机从接收到的第一个DHCP的Offer消息中提取IP地址，发出IP地址的DHCP服务器将该地址保留，这样该地址就不能再分配给另一个客户机
如果局域网中存在1个以上的DHCP服务器，那么客户机会根据收到DHCP offer的第一顺序来确定使用哪个DHCP服务器的地址
客户机确认地址后，发送DHCP request广播，选择地址，并附上租约期限信息(默认为8天)

2.2.4 DHCP确认租约

DHCP服务器确认租约：发送DHCP ACK广播
DHCP服务器接收到DHCP request消息后，以DHCP ACK消息的形式向客户机广播成功确认，该消息包含有IP地址的有效租约和其他可配置的消息
当客户机收到DHCP ACK消息时，他就配置了IP地址，完成TCP/IP的初始化
此时服务器发出的仍旧是广播，因为客户机还没有IP地址

2.3 租约过程详解

2.3.1 重新登录

DHCP客户机每次重新登录网络时，不需要在发送DHCP的discover信息，而是直接发送包含前一次所分配的IP地址的DHCP request请求信息
DHCP服务器收到请求后，检查IP地址资源池

1.发现客户机请求中的IP地址仍旧存在，便发送ACK，将IP地址分配给客户机

2.发现客户机请求中的IP地址已被占用，便返回一个Nack否认信息，然后客户机重新开始请求IP地址的步骤。

2.3.2 租约更新

当DHCP服务器向客户机出租的IP地址租期达到50%时，就需要更新租约
客户机直接向提供租约的服务器发送DHCP request包，要求更新现有的地址租约

如果客户机发送请求更新租约小心时，DHCP服务器宕机，再默认租约期限（8天）到期时，会自动释放地址。然后客户机中的dhcp会自动分配一个169.254.0.0~169.254.255.255网段的地址（此地址无意义，仅为了有IP地址而分配的IP地址）

三、DHCP服务器配置

3.1 使用DHCP动态配置主机地址

DHCP服务：

为大量客户机自动分配地址，提供集中管理

减轻管理和维护成本、提高网络配置效率

可分配的地址信息主要包括：

网卡的IP地址、子网掩码

对应的网络地址、广播地址

默认网关地址

DNS服务器地址

3.2 安装DHCP服务器

DHCP软件包的主要文件：

主配置文件：/etc/dhcpd.conf

执行程序：/usr/sbin/dhcpd/ /usr/sbin/dhcrelay

执行参数配置：/etc/sysconfig/dhcpd

3.21 主配置文件

dhcpd.conf 的内容构成

3.2.2 Subnet网段声明

subnet网段声明，作用于整个子网段，参数：

range ：设置用于分配的IP地址池

option subnet-mask：设置客户机的子网掩码

option routers ：设置客户机的默认网关地址

3.2.3 主机声明

host主机声明，作用于单个主机，参数：

hardware ethernet ：指定对应主机的MAC地址

fixed-address：指定为该主机保留的IP地址

示例：

host prtsvr{
  hardware ethernet 00:c0:c3:22:46:81;
  fixed-address 192.168.4.100;
}

3.2.4 租约文件

查看租约文件方法：

vim /var/lib/dhcpd/dhcpd.lease

或

less /var/lib/dhcpd/dhcpd.lease

四、DHCP中继实验

4.1 实验环境：

打开2台win10虚拟机，将win10-1设置为VMnet2网卡，win10-2设置为VMnet3网卡。

CentOS7使用yum install dhcp* -y 安装后配置VMnet1网卡。作为DHCP服务器

同时关闭所有“使用本地DHCP服务将IP地址分配给虚拟机”选项。

配置拓扑图：

4.2 开始实验：

4.2.1 配置 SW1

关闭路由功能

创建vlan10，20，100

配置f1/2连接模式为access，同时设置为vlan10

配置f1/3连接模式为access，同时设置为vlan20

配置f1/4连接模式为access，同时设置为vlan100

配置f1/0连接模式为trunk，同时设置封装模式为dot1q

SW_2(config)#no ip routing
SW_2(config)#vlan 10,20,100
SW_2(config-vlan)#ex
SW_2(config)#int f1/2
SW_2(config-if)#sw m acc
SW_2(config-if)#sw acc vlan 10
SW_2(config-if)#int f1/3
SW_2(config-if)#sw m acc
SW_2(config-if)#sw acc vlan 20
SW_2(config-if)#int f1/4 
SW_2(config-if)#sw m acc 
SW_2(config-if)#sw acc vlan 100
SW_2(config-if)#int f1/0
SW_2(config-if)#sw m t
SW_2(config-if)#sw t en do

4.2.2 配置SW2

配置f1/1连接模式为trunk，同时设置封装模式为dot1q

SW2(config-if)#int f1/0		
SW2(config-if)#sw mo t
SW2(config-if)#sw t en d