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Linux网络服务02——DHCP原理与配置

2024-09-30 03:23:38   222人阅读

Linux网络服务02——DHCP原理与配置

一、DHCP服务概述

1、DHCP（Dynamic Host Configuration Protocol）动态主机配置协议

DHCP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。

使用DHCP可以减少管理员的工作量，避免IP地址冲突，当网络更改IP地址网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。

 

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服务器地址等。

 

3、DHCP的分配方式

（1）自动分配：分配到一个IP地址后永久使用

（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的租约过程

（1）客户机从DHCP服务器获取IP地址的过程称为DHCP的租约过程。

（2）租约过程分为四个步骤：

 

1>客户机请求IP（客户机发DHCP Discover广播包）

当一个DHCP客户机启动时，客户机还没有IP地址，所以客户机需要通过DHCP 获取一个合法的地址。此时DHCP客户机以广播方式（因为DHCP服务器的IP地址 对客户机来说是未知的）发送DHCP Discover发现信息来寻找DHCP服务器。广播 信息中包含DHCP客户机的MAC地址和计算机名，以便DHCP服务器确定是哪个客 户机发送的请求

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2>服务器响应（服务器发DHCP Offer广播包）

当DHCP服务器接收到来自客户机请求IP地址的信息时，它就在自己的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服务器就会将此IP 地址做上标记，加入到DHCP Offer的消息中，然后DHCP服务器就广播一则包含下 列信息的DHCP Offer消息：DHCP客户机的MAC地址、DHCP服务器提供的合法IP 地址、子网掩码、默认网关、租约的期限、DHCP服务器的IP地址。

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3>客户机选择IP（客户机发DHCP Request广播包）

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。 当客户机从第一个DHCP服务器接收到DHCP Offer消息并提取了IP地址后，客户 机将DHCP Request消息广播到所有的DHCP服务器，表面它接收提供的内容。DHCP Request消息包括为客户机提供IP配置的服务器的服务标识符（服务器IP地址）。 DHCP服务器查看服务器标识符字段，以确定提供的IP是否被接受，如果DHCP Offer 被拒绝，则DHCP服务器取消并保留其IP地址以提供给下一个IP租约的的请求。

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4>服务器确定租约（服务器发DHCP ACK广播包）

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，该消息包括含有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，它就配置了IP地址，完成TCP/IP的初始化。

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（3）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。当DHCP服务器接收到这一信息后，它会尝试让DHCP客户机继续使用原来的IP地址，并回答一个DHCP ACK确认信息。

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如果此IP地址已无法再分配给原来的DHCP客户机使用（如IP地址已经分配给其他的DHCP客户机使用），DHCP服务器给DHCP客户机回答一个DHCP Nack否认信息。当原来的DHCP客户机接收到此DHCP Nack否认信息后，它就必须重新发送DHCP Discover发现信息来请求信的IP地址。

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（4）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。若此时DHCP服务器无法正常回复DHCP客户机的请求，客户机的此IP地址可以继续使用到最大租约时间的87.5%。

 

二、DHCP中继原理

当企业的内部往来规模较大时，通常被划分多个不同的子网，如下图所示。网络内配置了VLAN，VLAN能隔离广播，而DHCP协议使用广播，也就是说，默认情况下DHCP协议只能在VLAN内部使用。DHCP服务器在VLAN 100中，就只有VLAN 100内的所有客户机能从DHCP服务器那里获取IP地址。如果VLAN 2或者VLAN 3的客户机也需要通这台DHCP服务器来获取IP地址，就需要在三层交换机中开机DHCP中继功能。

 

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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服务器那里获取IP地址

在三成交换机上配置DHCP中继转发，操作如下：

……

SW-3L(config)#int vlan 2

SW-3L(config-if)#ip add 192.168.2.1 255.255.255.0

SW-3L(config-if)#ip helper-address 192.168.100.100

SW-3L(config-if)#no sh

……

SW-3L(config)#int vlan 3

SW-3L(config-if)#ip add 192.168.3.1 255.255.255.0

SW-3L(config-if)#ip helper-address 192.168.100.100

SW-3L(config-if)#no sh

……

SW-3L(config)#int vlan 100

SW-3L(config-if)#ip add 192.168.100.1 255.255.255.0

SW-3L(config-if)#no sh

……

除了上述在三层交换机中开启DHCP中继功能的方法以外，也可以在每个不同网段安装一台DHCP服务器，但是这种方式存在资源上的浪费，而且不利于集中管理。

二、Linux中DHCP的安装与配置

1、DHCP的安装

（1）挂载安装光盘

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（2）yum安装光盘中的 dhcp-4.1.1-38.P1.el6.centos.x86_64.rpm（本地yum仓库的建立 此处略，参见第一册Linux系统管理03）

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2、配置DHCP服务

·主配置文件：/etc/dhcp/dhcpd.conf

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

·服务脚本：/etc/init.d/dhcpd、/etc/init.d/dhcrelay

·执行参数配置：/etc/sysconfig/dhcpd

·DHCP中继配置：/etc/sysconfig/dhcrelay

 

（1）修改配置文件/etc/dhcp/dhcpd.conf

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保存退出。（注意，此DHCP服务器必须有一个网络设备的IP地址属于所设置的网段）

 

 

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此处的测试环节，见下文DHCP中继测试，一同进行。

 

三、Linux中DHCP服务启动失败排错

1、排错思路：

观察日志文件/var/log/messages，找出配置文件错误进行修改。

 

2、示例：

（1）DHCP服务器的网卡配置中没有与所配置的网段相匹配的IP地址

1>修改DHCP服务器的eth1的IP地址，使之与配置服务的2.0网段不符，重启DHCP 服务

 

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2>新建一个ssh会话，观察日志文件

 

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3>重现错误，观察日志文件

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/var/log/messages新增的内容如下：

Jan 23 16:49:17 www dhcpd: Internet Systems Consortium DHCP Server 4.1.1-P1

Jan 23 16:49:17 www dhcpd: Copyright 2004-2010 Internet Systems Consortium.

Jan 23 16:49:17 www dhcpd: All rights reserved.

Jan 23 16:49:17 www dhcpd: For info, please visit https://www.isc.org/software/dhcp/

Jan 23 16:49:17 www dhcpd: Not searching LDAP since ldap-server, ldap-port and ldap-base-dn were not specified in the config file

Jan 23 16:49:17 www dhcpd: Internet Systems Consortium DHCP Server 4.1.1-P1

Jan 23 16:49:17 www dhcpd: Copyright 2004-2010 Internet Systems Consortium.

Jan 23 16:49:17 www dhcpd: All rights reserved.

Jan 23 16:49:17 www dhcpd: For info, please visit https://www.isc.org/software/dhcp/

Jan 23 16:49:17 www dhcpd: Wrote 0 deleted host decls to leases file.

Jan 23 16:49:17 www dhcpd: Wrote 0 new dynamic host decls to leases file.

Jan 23 16:49:17 www dhcpd: Wrote 0 leases to leases file.

Jan 23 16:49:17 www dhcpd:

Jan 23 16:49:17 www dhcpd: No subnet declaration for eth1 (192.168.1.11).

Jan 23 16:49:17 www dhcpd: ** Ignoring requests on eth1.  If this is not what

Jan 23 16:49:17 www dhcpd:    you want, please write a subnet declaration

Jan 23 16:49:17 www dhcpd:    in your dhcpd.conf file for the network segment

Jan 23 16:49:17 www dhcpd:    to which interface eth1 is attached. **

Jan 23 16:49:17 www dhcpd:

Jan 23 16:49:17 www dhcpd:

Jan 23 16:49:17 www dhcpd: No subnet declaration for eth0 (192.168.1.108).

Jan 23 16:49:17 www dhcpd: ** Ignoring requests on eth0.  If this is not what

Jan 23 16:49:17 www dhcpd:    you want, please write a subnet declaration

Jan 23 16:49:17 www dhcpd:    in your dhcpd.conf file for the network segment

Jan 23 16:49:17 www dhcpd:    to which interface eth0 is attached. **

Jan 23 16:49:17 www dhcpd:

Jan 23 16:49:17 www dhcpd:

Jan 23 16:49:17 www dhcpd: Not configured to listen on any interfaces!

Jan 23 16:49:17 www dhcpd:

Jan 23 16:49:17 www dhcpd: This version of ISC DHCP is based on the release available

Jan 23 16:49:17 www dhcpd: on ftp.isc.org.  Features have been added and other changes

Jan 23 16:49:17 www dhcpd: have been made to the base software release in order to make

Jan 23 16:49:17 www dhcpd: it work better with this distribution.

Jan 23 16:49:17 www dhcpd:

Jan 23 16:49:17 www dhcpd: Please report for this software via the CentOS Bugs Database:

Jan 23 16:49:17 www dhcpd:     http://bugs.centos.org/

Jan 23 16:49:17 www dhcpd:

Jan 23 16:49:17 www dhcpd: exiting.

 

 

分析：日志文件中记录在DHCP服务器中的两块网卡均与dhcp.conf配置文件中的 网段不符，导致启动失败。

解决方法：修改任意一块网卡IP地址，或者修改/etc/dhcp/dhcpd.conf配置文件。

 

 

（2）配置文件编写错误

1>模拟错误，删除一些字符。

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删除第一行第一个字母“o”，第四行结尾的“；”。

 

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2>启动DHCP服务，观察日志文件

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/var/log/messages中新增的内容如下：

Jan 23 17:18:06 www dhcpd: Internet Systems Consortium DHCP Server 4.1.1-P1

Jan 23 17:18:06 www dhcpd: Copyright 2004-2010 Internet Systems Consortium.

Jan 23 17:18:06 www dhcpd: All rights reserved.

Jan 23 17:18:06 www dhcpd: For info, please visit https://www.isc.org/software/dhcp/

Jan 23 17:18:06 www dhcpd: /etc/dhcp/dhcpd.conf line 1: semicolon expected.

Jan 23 17:18:06 www dhcpd: ption domain-name-servers

Jan 23 17:18:06 www dhcpd:        ^

Jan 23 17:18:06 www dhcpd: /etc/dhcp/dhcpd.conf line 6: semicolon expected.

Jan 23 17:18:06 www dhcpd: log-facility

Jan 23 17:18:06 www dhcpd:  ^

Jan 23 17:18:06 www dhcpd: /etc/dhcp/dhcpd.conf line 6: expecting a parameter or declaration

Jan 23 17:18:06 www dhcpd: log-facility local7;

Jan 23 17:18:06 www dhcpd:                     ^

Jan 23 17:18:06 www dhcpd: Configuration file errors encountered -- exiting

Jan 23 17:18:06 www dhcpd:

Jan 23 17:18:06 www dhcpd: This version of ISC DHCP is based on the release available

Jan 23 17:18:06 www dhcpd: on ftp.isc.org.  Features have been added and other changes

Jan 23 17:18:06 www dhcpd: have been made to the base software release in order to make

Jan 23 17:18:06 www dhcpd: it work better with this distribution.

Jan 23 17:18:06 www dhcpd:

Jan 23 17:18:06 www dhcpd: Please report for this software via the CentOS Bugs Database:

Jan 23 17:18:06 www dhcpd:     http://bugs.centos.org/

Jan 23 17:18:06 www dhcpd:

Jan 23 17:18:06 www dhcpd: exiting.

 

分析：line1 line6附近有错误。Configuration file errors encountered -- exiting，配置 文件错误--退出。

解决方案：修改配置文件，在日志文件报错行附近多加关注，若差不出哪里出错， 可以与/usr/share/doc/dhcp-4.1.1.1/dhcp.conf.sample进行对比。

 

四、Linux中DHCP中继配置

1、搭建实验环境

（1）三台CentOS 6.5 64-bit虚拟机，一台Windows XP虚拟机，配置要求如下：

1>DHCP-Server（DHCP服务器）:

eth1：192.168.2.254/24 （VMnet1）

 

2>DHCP-Relay（DHCP中继）：

eth1：192.168.2.10/24（VMnet1）

eth2：192.168.10.1/24（VMnet2）

eth3：192.168.20.1/24（VMnet3）

eth4：192.168.20.1/24（VMnet4）

3>Linux客户机（用于测试主机声明是否生效）：

eth1：BOOTPROTO=dhcp （VMnet1）

4>Windows XP客户机：

网卡设置为自动获取IP地址

 

注意：先关闭虚拟机本身的DHCP服务

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第一步，在DHCP-Server（DHCP服务器）中配置，并启动DHCP服务

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第二步，修改DHCP-Relay（DHCP中继）网络连接模式

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【注意】当网卡较多时，此时选择的VMnet与前面所规划的网段不一定是一一对应的，可以选择停用三块网卡，观察剩下唯一一块网卡的IP地址网段，属于规划时的哪个VMnet，将其一一对应。

 

 

第三步，配置DHCP-Relay（DHCP中继）网卡IP地址结果为下图，具体过程略

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第四步，在DHCP-Relay（DHCP中继）上安装dhcp服务，具体安装过程详见前文，此处略。

 

第五步，vi编辑/etc/sysconfig/dhcrelay文件

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第六步，关闭防火墙与selinux服务，启动中继服务

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虚拟机中需增加此步骤：

 

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第七步，测试

【Linux客户机中测试，之前DHCP服务配置的主机声明中】

[root@www ~]# vi /etc/dhcp/dhcpd.conf

 

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注：dhclient -d 获取IP租约

dhclient -r 释放IP租约

 

 

【Windows XP客户机实验】

VMnet2、3、4关闭本地DHCP服务

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【虚拟机中DHCP中继配置失败的可能原因】

1、虚拟机与真实环境相比，在DHCP中继调试好后需要多用一条命令，dhcrelay 加DHCP服务器的IP，例如：dhcrelay 192.168.2.254

 

2、虚拟机中添加的网卡顺序，与所选VMnet不一定是一一对应的顺序。所以在实验中若遇到不对应的情况，可以先停用其他网卡，只留下一块，观察剩下网卡的IP地址网段是规划时的VMnet几，将其修改，。以此类推，将所有网卡的IP地址网段与事先规划的VMnet相对应，修改后重启网络服务即可。

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