Linux网络服务--DHCP原理与配置

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IP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IP地址和子网掩码。默认情况下，DHCP作为Windows Server的一个服务组件不会被系统自动安装，还需要管理员手动安装并进行必要的配置。

一、了解DHCP服务

1.1、DHCP概述

DHCP（Dynamic Host Configuration Protocol，动态主机配置协议），是由Internet工作任务小组设计开发的，专门用于为TCP/IP网络中的计算机自动分配TCP/IP参数的协议

DHCP一般作用在局域网中，若在广域网中使用DHCP，需要在路由器上面配置

1.2、使用DHCP好处

Internet的用户数量众多，所以不可能给每个用户固定一个IP地址，同时也为了避免浪费，我们使用DHCP服务来解决这个问题。具有以下好处：

减少管理员的工作量

避免IP地址冲突

当网络更改IP地址段时，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

分配到一个IP地址后永久使用

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，就永久的使用这个IP地址

例如：局域网中的打印机，局域网中的座机

1.3.2、手动分配

由DHCP服务器管理员专门指定IP地址

1.1.3、动态分配

使用完后释放该IP，供其他客户机使用

二、DHCP的工作原理

2.1、租约过程概述

客户机从DHCP服务器获得IP地址的过程称为DHCP的租约过程

租约过程分为四个步骤

1.客户端在网络中发送discover广播，以此来搜索DHCP服务器
2.DHCP服务器接收到广播后，因不知道客户端的IP地址，所以同样以广播的形式将offer发送，来响应主机
3.客户机收到offer后，开始发出request广播
4.DHCP收到广播后，依旧不知道客户机IP地址，发送回复request的ACK确认广播

2.2、租约过程详解4-1

客户机请求IP地址：发送DHCP discover广播
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客户机以广播方式发送DHCP discover发现信息来寻找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

2.3、租约过程详解4-2

服务器响应：发送DHCP offer广播
当DHCP服务器接收到来自客户机请求IP地址的信息时，他就在自己的IP地址池中查找是否有合法的IP地址提供给客户机，如果有，DHCP服务器就将此IP地址做上标记，加入到DHCP offer的消息中，然后DHCP服务器就广播一则DHCP offer消息

2.4、租约过程详解4-3

客户机选择IP地址：发送DHCP request广播
DHCP客户机从接收到的第一个DHCP 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DHCP客户机
第一个DHCP offer表示：若局域网中同时存在两个DHCP，那么客户机根据收到DHCP offer的顺序来确定使用哪个DHCP服务器的地址
客户机发送DHCP request 广播，选择IP地址，并附上租约期限信息（默认8天）

2.5、租约过程详解4-4

服务器确定租约：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

2.6、租约过程详解-重新登录情况

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。

2.7、租约过程详解–更新租约

更新租约

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
若DHCP服务器宕机，客户机租约到期后，会自动释放地址，然后使用169.254.0.0–169.254.255.255网段的地址

三、使用DHCP动态配置主机地址

3.1、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

3.2、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

3.3、安装DHCP服务器

3.3.1、DHCP服务器软件

●CentOS光盘中的dhcp-4.2.5-47.el7 .centos .x86_ 64.rpm

●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

3.3.2、subnet网段声明，作用于整个子网段

range参数：设置用于分配的IP地址池

option subnet-mask 参数： 设置客户机的子网掩码

option routers 参数： 设置客户机的默认网关地址

3.3.3、host主机声明，作用于单个主机

hardware ethernet 参数：指定对应主机的MAC地址

fixed-address参数：指定为该主机保留的IP地址

3.3.4、查看租约文件

启动DHCP

查看租约文件 /var/lib/dhcpd/dhcpd.lease

四、DHCP实验

实验步骤

先安装dhcp包
关闭防护墙
清空防火墙规则

[root@localhost ~]# rpm -q dhcp
dhcp-4.2.5-79.el7.centos.x86_64
[root@localhost ~]# setenforce 0
[root@localhost ~]# iptables -F

安装完成后在虚拟机中将CentOS 7改成仅主机模式

再将客户机win 7也设置成仅主机模式，这时VMnet1相当于一个交换机

查看DHCP是否安装成功，并查看配置文件

里面有个DHCP引导模板

将dhcp文件复制到dhcp.conf中

[root@localhost dhcp]# cp /usr/share/doc/dhcp--/dhcpd.conf.example
dhcp-4.2.5/        dhcp-common-4.2.5/ dhcp-devel-4.2.5/  
[root@localhost dhcp]# cp /usr/share/doc/dhcp-4.2.5/dhcpd.conf.example /etc/dhcp/dhcpd.conf
cp：是否覆盖"/etc/dhcp/dhcpd.conf"？ yes

编辑网卡信息

配置DNS地址

配置实验所需的IP地址池和网关

设置完成后重启服务

[root@localhost ~]# systemctl restart dhcpd

在客户机配置成自动获取IP地址

注意！！

发现客户机通过DHCP获取到IP地址

通过输入ipconfig /all命令可以查看网卡所有信息

这时我们DNS地址宣告子网段，验证优先是执行子网段DNS服务地址还是全局DNS服务地址，再次编辑dhcpd文件，添加子网端的DNS地址为9.9.9.9，保存退出

添加完记得重启DHCP服务

[root@localhost ~]# systemctl restart dhcpd

这时切换至win7 虚拟机记得先释放地址再重新获取地址，这时我们用ipconfig /all 发现子段宣告成功

我们给win7固定分配一个boss的 IP地址，先获取对方的mac地址，我们复制win7系统的MAC地址,然后给BOSS 分配一个固定的IP地址192.168.11.66

配置完成重启DHCP服务

[root@localhost ~]# systemctl restart dhcpd

在BOSS的客户机查看IP地址

实验结束
实验总结：设置完DHCP服务完都要重启DHCP服务
两个命令：

重启网卡方法1 ：systemctl restart network
重启网卡方法2 ：service  network restart