DHCP原理与配置

一、DHCP工作原理

1、DHCP的定义

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

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可以自动获取服务器分配的 IP 地址和子网掩码。在默认情况下，DHCP作为Windows Server 的一个服务组件是不会被系统自动安装的，需要管理员手动安装并进行配置。

典型的C/S模式：
在网络中假设一台专用的DHCP服务器，负则集中分配各种网络地址参数（主要包括 IP、子网掩码、广播地址、默认网关、DNS服务器地址），其他主机作为DHCP的客户机，将网卡配置为自动获取地址，即可与DHCP服务器进行通讯，完成自动配置的过程

DHCP是C/S模式，DHCP服务端和客户端需要保持通信，DHCP基于UDP协议，双方都有可能回主动向对方发起通信，因此双方都需要监听端口
Server端：DHCP Server(运行dhcp服务)
UDP服务：监听端口67（bootps）
Client端：DHCP Client（运行dhcp程序）
UDP服务：监听端口68（bootpc）

2 、使用DHCP的好处

减少管理员的工作量
避免输入错误的可能
避免IP地址冲突
当更改IP地址段时，不需要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

3、DHCP的分配方式

1、自动分配：分配到一个IP地址以后永久使用

2、手动分配：由DHCP服务器管理员专门指定IP地址

3、动态分配：使用完后释放该IP，供其他客户机使用

4、DHCP工作原理

客户机从DHCP服务器获得IP地址的过程称为DHCP的租约过程
1、客户机请求IP地址

• 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

2、服务器响应

• DHCP服务器接收到来自客户机请求lP地址的信息时，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服务器将此IP地址做上标记，加入到DHCP Offer的消息中，然后广播一则DHCP Offer消息

3、客户机选择IP地址

• 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。之后 DHCP 客户机会向服务器发送 DHCP Request 消息。

4、服务器确定租约

• 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信息
• 当客户机收到DHCP ACK消息时,配置IP地址,完成TCP/IP 的初始化

重新登陆：

• DHCP客户机每次重新登录网络时，不需要再发送DHCP 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

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

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

二、DHCP服务器的位置

●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
1、主配置文件: letc/dhcpd.conf
2、执行程序:/usrlsbin/dhcpd、lusr/sbin/dhcrelay

三、安装DHCP服务过程（适用于所有服务）

1、 yum安装dhcp服务
2、配置dhcp配置文件
3、启动服务
4、查看端口
5、验证服务

• 安装DHCP服务前的准备

rpm -q dhcp #查看是否有服务
未安装软件包 dhcp 
yum -y install dhcp #下载服务
rpm -q dhcp
dhcp-4.2.5-83.el7.centos.1.x86_64

rpm -qc dhcp #查看配置文件有哪些

cat /etc/dhcp/dhcpd.conf //服务刚安装好，配置文件是没有任何东西的，需要把模板拷贝过来
cp -fp /usr/share/doc/dhcp*/dhcpd.conf.example /etc/dhcp/dhcpd.conf //拷贝模板起名为dhcpd.conf

vim /etc/dhcp/dhcpd.conf //编辑配置文件
7 option domain-name “example.org”; //指定默认搜索域，本地域名
8 option domain-name-servers ns1.example.org, ns2.example.org; //指定 DNS 服务器地址，多台用逗号隔开
10 default-lease-time 600; //默认租约为600秒
11max-lease-time 7200; //最大租约为2小时，在客户端没有特殊的租约时间请求的时候，都会统一的指 派默认租约时间（多数情况）。 如果客户端请求了自定义的租约时间，服务器将会启用最大租约时间作为限制，客户端自己请求的租约时间不能大于该值

ddns-update-style none; /禁用 DNS 动态更新，提高DHCP的效率，减少带宽的使用，默认注释了
ignore client-updates： //与ddns-update-style设定相关，客户端可以通过DHCP服务器来更新DNS相关信息，这里暂时不予考虑，所以设置成igo
注：以上为DHCP全局配置

• subnet 网段声明
  一台 DHCP 服务器可以为多个网段提供服务，因此 subnet 网段声明必须有而且可以有多个。
  注意别少了每行结尾的分号！

vi /etc/dhcp/dhcpd.conf 
subnet 192.168.10.0 netmask 255.255.255.0 { //声明网段地址 
#default-lease-time 6000;   //默认租约为6000秒，当和全局设置重复时，subnet里的配置生效
range 192.168.10.100 192.168.10.110;     //设置地址池 
#option broadcast-address 192.168.10.255;   //定义广播地址
option routers 192.168.10.105;     //指定默认网关地址
option domain-name-servers 114.114.114.114;  //定义DNS服务器
}

• 启动DHCP和服务查看端口

• 客户端验证：
  ipconfig /release
  ipconfig /renew
  ipconfig /all #查看所有

补：
客户机预留指定的固定ip地址

host 声明用于设置单个主机的网络属性，通常用于为网络打印机或个别服务器分配固定的 IP 地址（保留地址），这些主机的共同特点是要求每次获取的 IP 地址相同，以确保服务的稳定性。

vim /etc/dhcp/dhcpd.conf

host win10{
hardware ethernet 00:0C:29:BE:10:C7; #hardware ethernet：mac地址
fixed-address 192.168.10.105; #保留地址
}
#host 后面可自定义名称

• 验证并且查看

less /var/lib/dhcpd/dhcpd.leases 

• 查看到DHCP 请求过程

dhclient -d ens33         ##-d 选项使其在前台运行

在服务器端可以通过查看租约文件/var/lib/dhcpd/dhcpd.leases 来了解服务器的IP 地址分配情况
租约文件中记录了分配出去的每个 IP 地址信息（租约记录）， 包括 IP 地址、客户端的 MAC 地址、租用的起始时间和结束时间等。
客户端需要通过 dhclient 命令释放获取的 IP 租约时，可以结合“-r”选项。此时再通过执行ifconfig 命令就看不到分配的 IP 地址了。

 dhclient -r ens33
vim /var/lib/dhclient/dhclient.leases     //linux的dhcp客户端租约文件

例子：
renew 3 2021/05/19 20:42:06; renew：下一次去找dhcpd服务器续约的时间点 = 租约时间的50%

rebind 3 2021/05/19 20:46:36; rebind：renew失败后，重试的时间点 =租约时间的 85% 左右

expire 3 2021/05/19 20:47:51; expire：过期的时间点

四、DHCP客户端的使用

• 方法一:
  vi /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-ens33
  DEVICE=ens33
  ONBOOT=yes
  BOOTPROTO=dhcp
  ifdown ens33 ; ifup ens33

• 方法二:
  dhclient -d ens33
  

四、DHCP中继原理与配置

1、DHCP原理

■当企业的内部网络规模较大时，通常被划分为多个不同的子网，网络内配置了VLAN，VLAN能隔离广播，而DHCP协议使用广播

■DHCP服务器在VLAN 100中，就只有VLAN 100内的客户机能从在此获取lP地址

■如果VLAN 2或VLAN 3的客户机也需要通过这台DHCP服务器来获取IP地址，应该怎么办?

■两种解决办法
●为每个网段安装一台DHCP服务器，但这种方式存在资源上的浪费，而且不利于集中管理
●在连接不同网段的设备上开启DHCP中继功能，将DHCP这种特殊的广播信息在VLAN之间转发，让其他VLAN的客户机也能从DHCP服务器获得IP地址

2、DHCP中继配置命令

语法格式：ip helper-address DHCPsrv=IPAddress

●DHCPsrv-IPAddress 为DHCP服务器的IP地址

3、DHCP 中继器配置（ensp实现）

利用三层交换机作为不同vlan之间的dhcp中继，ensp里用云朵绑定vmnet网卡实现与linux的dhcp服务器通信（linux服务器使用仅主机模式）

基本网卡配置：
vim /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-ens33 #修改

Linux中设置：

vim /etc/dhcp/dhcpd.conf 

option domain-name “kgc.com”;
option domain-name-servers 8.8.8.8;

subnet 192.168.1.0 netmask 255.255.255.0 {
range 192.168.1.100 192.168.1.120;
option routers 192.168.1.254;
}

subnet 192.168.2.0 netmask 255.255.255.0 {
range 192.168.2.100 192.168.2.120;
option routers 192.168.2.254;
}

subnet 192.168.100.0 netmask 255.255.255.0 {
range 192.168.100.200 192.168.1.230;
option routers 192.168.100.254;
}
SW1：

#
sysname SW1
#
undo info-center enable
#
vlan batch 10 20 100
#
cluster enable
ntdp enable
ndp enable
#
drop illegal-mac alarm
#
dhcp enable
#
diffserv domain default
#
drop-profile default
#
aaa
 authentication-scheme default
 authorization-scheme default
 accounting-scheme default
 domain default
 domain default_admin
 local-user admin password simple admin
 local-user admin service-type http
#
interface Vlanif1
#
interface Vlanif10
 ip address 192.168.1.254 255.255.255.0
 dhcp select relay
 dhcp relay server-ip 192.168.100.100
#
interface Vlanif20
 ip address 192.168.2.254 255.255.255.0
 dhcp select relay
 dhcp relay server-ip 192.168.100.100
#
interface Vlanif100
 ip address 192.168.100.254 255.255.255.0
#
interface MEth0/0/1
#
interface GigabitEthernet0/0/1
 port link-type trunk
 port trunk allow-pass vlan 2 to 4094

SW2：

#
sysname SW2
#
undo info-center enable
#
vlan batch 10 20 100
#
cluster enable
ntdp enable
ndp enable
#
drop illegal-mac alarm
#
diffserv domain default
#
drop-profile default
#
aaa
 authentication-scheme default
 authorization-scheme default
 accounting-scheme default
 domain default
 domain default_admin
 local-user admin password simple admin
 local-user admin service-type http
#
interface Vlanif1
#
interface MEth0/0/1
#
interface Ethernet0/0/1
 port link-type trunk
 port trunk allow-pass vlan 2 to 4094
#
interface Ethernet0/0/2
 port link-type access
 port default vlan 10
#
interface Ethernet0/0/3
 port link-type access
 port default vlan 20
#
interface Ethernet0/0/4
 port link-type access
 port default vlan 100
#
interface Ethernet0/0/5
 port link-type access
 port default vlan 100

云配置：

结果：
PC1

PC2

PC3

总结

1.DHCP的定义以及好处

2.DHCP的分配方式：自动分配，手动分配，动态分配

3.DHCP的工作原理：

4.DHCP中继原理与配置