Linux服务篇之DHCP原理与配置

1 了解DHCP服务

1.1 定义

DHCP（Dynamic Host Configuration Protocol，动态主机配置协议）是应用层协议，DHCP 使用 UDP 传输,端口号是67和68，其中67端口是 server 使用,68端口是 client 使用。由 Internet 工作任务小组设计开发，专门用于为 TCP/IP 网络中的计算机自动分配 TCP/IP 参数的协议

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，双方都有可能会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）

典型的 C/S 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、默认网关地址、DNS 服务器地址、广播地址），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

1.2 DHCP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 lP 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

1.3 DHCP的分配方式

• 自动分配：分配到一个 IP 地址后永久使用
• 手动分配：由 DHCP 服务器管理员专门指定IP地- 址
• 动态分配：使用完后释放该 IP，供其它客户机使用

2 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

2.1 四个步骤

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 r发现信息来寻找 DHCP 服务器

服务器响应

• DHCP 服务器接收到来自客户机请求 IP 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

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

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
  

2.2 重新登录

• 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
  

2.3 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

3 DHCP动态主机地址配置

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

3.1 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
执行序：/usr/sbin/dhcpd、/usr/sbin/dhcrelay

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 设置全局配置参数

default-lease-time 21600； //默认租约为6小时，单位为秒
max-lease-time 43200；  //最大租约为12小时，单位为秒
option domain-name "benet.com"； //指定默认域名
option domain-name-servers 202.106.0.20，202.106.148.1；  //指定DNS服务器地址
ddns-update-style none；  //禁用DNS动态更新

#subnet网段声明(作用于整个子网段，部分配置参数优先级高于全局配置参数)
subnet 192.168.25.0 netmask 255.255.255.0 {         //声明要分配的网段地址
range 192.168.25.100 192.168.25.150;               //设置地址池
option routers 192.168.25.2;               //指定默认网关地址

#host主机声明（给单机分配固定的IP地址）
host hostname {   //指定需要分配固定IP地址的客户机名称
hardware ethernet 00:c0:c3:22:46:81；//指定该主机的MAC地址
fixed-address 192.168.4.100； //指定保留给该主机的IP地址

3.4 同一网段DHCP服务器分配地址实验

第一步：关闭防火墙和selinux

[root@fyr ~]# systemctl stop firewalld.service 
[root@fyr ~]# setenforce 0

第二步： 安装服务并查看相关配置文件

[root@fyr ~]# rpm -qa | grep dhcp
[root@fyr ~]# yum install -y dhcp  //安装DHCP服务

第三步：修改虚拟机仅主机模式

更改完成后Xshell就断开了，需要进虚拟机的终端去更改配置

第四步：进入虚拟机配置

[root@fyr ~]# vim /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-ens33

第五步：重启并查看

这个时候就可以Xshell连接了


第六步：拷贝并修改 /etc/dhcp/dhcpd.conf 配置文件

[root@fyr ~]# rpm -qc dhcp  //查看相关配置文件
[root@fyr ~]# systemctl status dhcpd  //查看DHCP的状态

方法一
[root@fyr ~]# cd /etc/dhcp/
[root@fyr dhcp]# ls
[root@fyr dhcp]# cat dhcpd.conf  //查看具体配置文件

方法二
[root@fyr dhcp]# cd /usr/share/doc/dhcp-4.2.5/  //进入/usr/share/doc/dhcp-4.2.5/目录中
[root@fyr usr]#ls
[root@fyr dhcp]# less dhcpd.conf.example //查看具体配置文件

#拷贝并修改 
[root@fyr dhcp]# cp /usr/share/doc/dhcp-4.2.5/dhcpd.conf.example /etc/dhcp/dhcpd.conf
[root@fyr dhcp]# vim /etc/dhcp/dhcpd.conf

第七步：修改配置文件

[root@fyr dhcp]# vim /etc/dhcp/dhcpd.conf
或者
[root@localhost ~]# cd /etc/dhcp/                 //切换至dhcpd.conf所在目录
[root@localhost dhcp]# vim dhcpd.conf       

#末行模式下：set nu显示行号
subnet 192.168.25.0 netmask 255.255.255.0 {  //声明要分配的网段地址
  range 192.168.25.100 192.168.25.150; //设置地址池
  option routers 192.168.25.2;；  //指定默认网关地址
  option domain-name-servers 114.114.114.114;
}

第八步：重启服务并查看状态

[root@fyr dhcp]# systemctl restart dhcpd                //重启dhcp服务
[root@fyr dhcp]# systemctl status dhcpd              //查看是否成功启动

#如果DHCP服务启动失败，可以查看日志文件
tail -f /var/log/messages

第九步：进入 windows10或7 查看是否获取分配的 IP 地址

#windows设置虚拟网卡为仅主机模式
#虚拟网络编辑器里也设置成仅主机模式，一定要把使用本地DHCP选项勾掉
#改一下windows虚拟机的网卡配置

#在windows系统的cmd里测试，然后释放并重启一下网络
ipconfig  查看网卡信息
ipconfig /release  释放地址
ipconfig /renew    重新获取地址
ipconfig /all  可以看到详情信息，

按win+r，然后输入cmd进行测试

3 DHCP中继原理与配置

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 IP 地址
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 DHC 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。

3.1不同网段DHCP服务器分配地址实验

拓扑图：

第一步：更改网卡连接模式为仅主机

第二步： 修改网卡

[root@fyr ~]# vim /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-ens33
#修改网卡ip地址及网关，然后保存退出
[root@fyr ~]# systemctl restart network               #重启网络服务
root@localhost ~]# ifconfig       #查看ip地址

第三步：设置全局配置参数

[root@fyr dhcp]# vim /etc/dhcp/dhcpd.conf
#末行模式下：set nu显示行号
subnet 192.168.100.0 netmask 255.255.255.0 {  //声明要分配的网段地址
  range 192.168.100.128 192.168.100.150; //设置地址池
  option routers 192.168.100.254;  //指定默认网关地址
  option domain-name-servers 8.8.8.8;
}

subnet 192.168.10.0 netmask 255.255.255.0 {
range 192.168.10.100 192.168.10.200;
option routers 192.168.10.254;
} 

subnet 192.168.20.0 netmask 255.255.255.0 {
range 192.168.20.100 192.168.20.150;
option routers 192.168.20.254;
} 

第四步： 启动并查看 DHCP

[root@fyr dhcp]# systemctl start dhcpd                //启动dhcp服务
[root@fyr dhcp]# systemctl status dhcpd             //查看是否成功启动
[root@fyr dhcp]# netstat -anup  | grep "dhcp"      //查看网络状态，过滤出dhcp端口

#如果DHCP服务启动失败，可以查看日志文件
tail -f /var/log/messages

第五步：在 ensp 中配置 DHCP 中继



第六步：配置 SW2

<Huawei>undo t m    //关闭提示信息
<Huawei>sys     //进入系统视图
[Huawei]vlan batch 10 20 100    //创建三个vlan                      
[Huawei]int e0/0/2  //进入e0/0/2接口
[Huawei-Ethernet0/0/2]undo shutdown  //开启接口  
[Huawei-Ethernet0/0/2]port link-type access   //配置接口为access类型
[Huawei-Ethernet0/0/2]port default vlan 10  //给接口默认划分vlan10，只让vlan10进入

[Huawei-Ethernet0/0/2]int e0/0/3   //进入e0/0/3接口
[Huawei-Ethernet0/0/3]undo shutdown    //开启接口  
[Huawei-Ethernet0/0/3]port link-type access    //配置接口为access类型
[Huawei-Ethernet0/0/3]port default vlan 20  //给接口默认划分vlan20，只让vlan20进入

[Huawei-Ethernet0/0/3]int e0/0/4      //进入e0/0/4接口
[Huawei-Ethernet0/0/4]undo shutdown  //开启接口     
[Huawei-Ethernet0/0/4]port link-type access    //配置接口为access类型
[Huawei-Ethernet0/0/4]port default vlan 100    //给接口默认划分vlan100只让vlan100进入

[Huawei-Ethernet0/0/4]int e0/0/1      //进入e0/0/1接口
[Huawei-Ethernet0/0/1]undo shutdown    //开启接口 
[Huawei-Ethernet0/0/1]port link-type trunk   //配置接口为trunk类型
[Huawei-Ethernet0/0/1]port trunk allow-pass vlan all   //允许所有vlan通过   

第七步：配置 SW1

<Huawei>u t m    //关闭提示信息.
<Huawei>sys     //进入系统视图
[Huawei]vlan batch 10 20 100    //创建三个vlan
[Huawei]display vlan     //查看vlan                    
[Huawei]dhcp enable     //开启DHCP服务

[Huawei]int g0/0/1     //进入g0/0/1接口
[Huawei-GigabitEthernet0/0/1]undo shutdown  //开启接口 
[Huawei-GigabitEthernet0/0/1]port link-type trunk  //配置接口为trunk类型
[Huawei-GigabitEthernet0/0/1]port trunk allow-pass vlan all  //允许所有vlan通过  
[Huawei-GigabitEthernet0/0/1]dis this    //查看接口信息

[Huawei-GigabitEthernet0/0/1]int vlan 10   //进入虚拟接口vlanif10
[Huawei-Vlanif10]ip add 192.168.10.254 24  //配置IP地址以及子网掩码长度
[Huawei-Vlanif10]dhcp select relay    //开启HCP中继功能
[Huawei-Vlanif10]dhcp relay server 192.168.100.10  //指定DHCP服务器地址
[Huawei-Vlanif10]dis this

[Huawei-Vlanif10]int vlan 20     //进入虚拟接口vlanif20
[Huawei-Vlanif20]ip add 192.168.20.254 24     //配置IP地址以及子网掩码长度
[Huawei-Vlanif20]dhcp select relay      //开启HCP中继功能
[Huawei-Vlanif20]dhcp relay server 192.168.100.10   //指定DHCP服务器地址

[Huawei-Vlanif20]int vlan 100    //进入虚拟接口vlanif100
[Huawei-Vlanif100]ip add 192.168.100.254 24   //配置IP地址以及子网掩码长度
[Huawei-Vlanif100]dhcp select relay   //开启HCP中继功能
[Huawei-Vlanif100]dhcp relay server 192.168.100.10   //指定DHCP服务器地址

第八步：测试连通性

[Huawei-Vlanif100]ping 192.168.10.254   //测试是否能与其他网段互通
[Huawei-Vlanif100]ping 192.168.20.254

第九步：使用 DHCP 方式获取 ip 地址

第十步：测试