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一、概述
DHCP ：动态主机设置协议（英语：Dynamic Host Configuration Protocol，DHCP）是一个局 域网的网络协议，使用UDP协议工作，主要有两个用途：用于内部网或网络服务供应商自动 分配IP地址；给用户用于内部网管理员作为对所有计算机作中央管理的手段。 DHCP协议采用客户端/服务器模型，主机地址的动态分配任务由网络主机驱动。当DHCP服 务器接收到来自网络主机申请地址的信息时，才会向网络主机发送相关的地址配置等信息， 以实现网络主机地址信息的动态配置。 1、DHCP具有以下功能：（1）保证任何IP地址在同一时刻只能由一台DHCP客户机所使用。 （2）DHCP可以给用户分配永久固定的IP地址。 （3）DHCP可以同用其他方法获得IP地址的主机共存（如手工配置IP地址的主机）。 （4）DHCP服务器应当向现有的BOOTP客户端提供服务。 2、DHCP有三种机制分配IP地址：1) 自动分配方式（Automatic Allocation），DHCP服务器为主机指定一个永久性的IP地址， 一旦DHCP客户端第一次成功从DHCP服务器端租用到IP地址后，就可以永久性的使用该地 址。 2) 动态分配方式（Dynamic Allocation），DHCP服务器给主机指定一个具有时间限制的IP地 址，时间到期或主机明确表示放弃该地址时，该地址可以被其他主机使用。 3) 手工分配方式（Manual Allocation），客户端的IP地址是由网络管理员指定的，DHCP服务 器只是将指定的IP地址告诉客户端主机。三种地址分配方式中，只有动态分配可以重复使用客户端不再需要的地址。 DHCP消息的格式是基于BOOTP（Bootstrap Protocol）消息格式的，这就要求设备具BOOTP 中继代理的功能，并能够与BOOTP客户端和DHCP服务器实现交互。BOOTP中继代理的功 能，使得没有必要在每个物理网络都部署一个DHCP服务器。RFC 951和RFC 1542对BOOTP协 议进行了详细描述。 3、DHCP的运作方式：客户端传输广播包给整个物理网络段内的所有主句，如局域网内有DHCP服务器时，才会响 应客户端的IP参数要求，所以DHCP服务器与客户端应该在同一个物理网段内。 客户端与DHCP服务器之间连接的过程如下图：
1）客户端：利用广播包发送搜索DNCP服务器的包 2）服务器端：提供客户端网络相关的租约选择 3）客户端：决定选择的DHCP服务器提供的网络参数租约并汇报给服务器 4）服务器端：记录这次租约并回报给客户端相关的封包信息 4、简单来说下DHCP工作原理：(1)客户机寻找服务器：广播发送discover包，寻找dhcp服务器 (2)服务器响应请求：单播发送offer包，对客户机做出响应。提供客户端网络相关的租约以 供选择其中服务器在收到客户端的请求后，会针对客户端的mac地址与本身的设定数据进行 一下工作： a)到服务器的登录文件中寻找该用户之前曾经使用过的ip，若有且该ip目前没有人使用，这 提供此ip为客户机 b)若配置文件中有针对该mac提供额外的固定ip，且该ip没有被使用，则提供此ip给客户机 c)如果没有符合以上两个条件，则随机取用目前没有被使用的ip参数给客户机并记录leases 文件中。 (3)客户机发送ip请求：广播request包，选择一个服务器提供的网络参数租约回报服务器 此外，客户机会发送一个广播封包给局域网内的所有主机，告知自己已经接受服务器的租 约。 (4)服务器确认租约：单播Ack包，服务器与客户机确认租约关系并记录到服务器的leases文 件中 。 5、DHCP涉及概念简介：DHCP Client：DHCP客户端，通过DHCP协议请求IP地址的客户端。DHCP客户端是接口级的 概念，如果一个主机有多个以太接口，则该主机上的每个接口都可以配置成一个DHCP 客户 端。交换机上每个Vlan接口也可以配置成一个DHCP客户端。 DHCP Server：DHCP 服务端，负责为DHCP客户端提供IP地址，并且负责管理分配的IP地 址。 DHCP Relay：DHCP中继器，DHCP客户端跨网段申请IP地址的时候，实现DHCP报文的转发功 能。 DHCP Security：DHCP安全特性，实现合法用户IP地址表的管理功能 DHCP Snooping：DHCP监听，记录通过二层设备申请到IP地址的用户信息 二、DHCP工作原理DHCP工作大致可以分为一下几个阶段：
1、发现阶段： 即DHCP客户端寻找DHCP服务端的过程，对应于客户端发送DHCP Discovery，因为DHCP Server对应于DHCP客户端是未知的，所以DHCP 客户端发出的DHCP Discovery报文是广播 包，源地址为0.0.0.0目的地址为255.255.255.255。网络上的所有支持TCP/IP的主机都会收到 该DHCP Discovery报文，但是只有DHCP Server会响应该报文。 如果网络中存在多个DHCP Server，则多个DHCP Server均会回复该DHCP Discovery报文。 如果同一个vlan内没有DHCP Server，而该VlanIf配置了DHCP Relay功能，则该Vlanif即为 DHCP中继，DHCP中继会将该DHCP报文的源IP地址修改为该Vlanif的IP地址，而目的地址则 为DHCP Relay配置的DHCP Server的IP地址。同时修改DHCP报文中，giaddress为VlanIf的IP地 址。并以单播将DHCP Discovery发送到DHCP Server端。 2、DHCP Server 提供阶段：DHCP Server提供阶段，即为DHCP Server响应DHCP Discovery所发的DHCP Offer阶段 DHCP Server收到DHCP Discovery报文后，解析该报文请求IP地址所属的Subnet。并从 dhcpd.conf文件中与之匹配的subnet中取出一个可用的IP地址(从可用地址段选择一个IP地址 后，首先发送ICMP报文来ping该IP地址，如果收到该IP地址的ICMP报文，则抛弃该IP地址， 重新选择IP地址继续进行ICMP报文测试，直到找到一个网络中没有人使用的IP地址，用以达 到防治动态分配的IP地址与网络中其他设备IP地址冲突，这个IP地址冲突检测机制，(可配 置)，设置在DHCP Discovery报文中yiaddress字段中，表示为该客户端分配的IP地址，并且为 该Lease设置该Subnet配置的Option，例如默认leases租期，最大租期，router等信息。 DHCP从地址池中选择IP地址，以如下优先级进行选择： 1）当前已经存在的Ip Mac的对应关系 2）Client以前的IP地址 3）读取Discovery报文中的Requested Ip Address Option的值，如果存在并且IP地址可用 4）从配置的Subnet中选择IP地址： DHCP Server解析DHCP Discovery请求的IP所属的Subnet，首先看该DHCP Discovery报文中 giaddress是否有DHCP Relay，如果有，则从giaddress所述的subnet中可用IP地址段中获取， 并分配IP。如果giaddress没有IP地址，则从该DHCP Server绑定的接口的IP地址所属的网段分 配IP地址。 3、DHCP Client 选择阶段：DHCP Client收到若干个DHCP Server响应的DHCP Offer报文后，选择其中一个DHCP Server作 为目标DHCP Server。选择策略通常为选择第一个响应的DHCP Offer报文所属DHCPServer。 然后以广播方式回答一个DHCP Request报文，该报文中包含向目标DHCP请求的IP地址等信 息。之所以是以广播方式发出的，是为了通知其他DHCP Server自己将选择该DHCP Server所 提供的IP地址。 4、DHCP Server确认阶段：当DHCP Server收到DHCP Client发送的DHCP Request后，确认要为该DHCP Client提供的IP地 址后，便想该DHCP Client响应一个包含该IP地址以及其他Option的报文，来告诉DHCP Client 可以使用该IP地址了。然后DHCP Client即可以将该IP地址与网卡绑定。另外其他DHCP Server都将收回自己之前为DHCP Client提供的IP地址。 5、DHCP Client重新登录网络：当DHCP Client重新登录后，发送一个以包含之前DHCP Server分配的IP地址信息的DHCP Request报文，当DHCP Server收到该请求后，会尝试让DHCP客户端继续使用该IP地址。并 回答一个ACK报文。 但是如果该IP地址无法再次分配给该DHCP Client后，DHCP回复一个NAK报文，当DHCP Client收到该NAK报文后，会重新发送DHCP Discovery报文来重新获取IP地址。 6、DHCP Client更新租约：DHCP获取到的IP地址都有一个租约，租约过期后，DHCP Server将回收该IP地址，所以如果 DHCP Client如果想继续使用该IP地址，则必须更新器租约。更新的方式就是，当前租约期 限过了一半后，DHCP Client都会发送DHCP Renew报文来续约租期。 三、DHCP服务实践某公司决定在内部网络中架设一台DHCP服务器，用于给局域网中的100台主机动态分配IP地址和网络环境配置信息。服务端操作系统选用Linux，客户端中有50台是Windows系统，还有50台是Linux系统。网管员为局域网规划的IP地址段是192.168.x.0/24，DHCP服务器地址是192.168.x.11/24，网关地址是192.168.x.254/24，公司还部署了内部的主从DNS服务器两台，进行内部域名y.com的名称解析，主DNS服务器地址是192.168.x.11/24，从DNS服务器地址是192.168.x.12/24，地址租期默认1天，最大3天；另外需要为老板的主机（MAC是00:0C:29:51:E6:BD）绑定IP地址192.168.x.188/24。 一、环境准备 1、实验规划 角色主机名操作系统网卡IP地址备注在实验中所起的作用主机的名称操作系统类型和版本网络连接模式：网卡标识IP地址/子网掩码虚拟机或者物理机DHCP服务器gc1.test.comCentOS 7.4仅主机：ens32192.168.233.11/24虚拟机DHCP客户机gc2.test.comCentOS 7.4仅主机：ens32动态获取虚拟机DHCP客户机BOSSWindows 10仅主机：vmnet1动态获取物理机 2、初始化配置（1）主机1DHCP服务器 修改静态地址 [root@loccalhost ~]# vi /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-ens32 TYPE=Ethernet PROXY_METHOD=none BROWSER_ONLY=no BOOTPROTO=none IPADDR=192.168.233.11 NETMASK=255.255.255.0 DEFROUTE=yes IPV4_FAILURE_FATAL=no NAME=ens32 DEVICE=ens32 ONBOOT=yes修改主机名 [root@localhost ~]# hostnamectl set-hostname gc1.test.com [root@localhost ~]# hostname gc1.test.com禁用防火墙 [root@gc1 ~]# systemctl stop firewalld [root@gc1 ~]# systemctl disable firewalld Removed symlink /etc/systemd/system/multi-user.target.wants/firewalld.service. Removed symlink /etc/systemd/system/dbus-org.fedoraproject.FirewallD1.service.禁用SELINUX [root@gc1 ~]# vi /etc/selinux/config # This file controls the state of SELinux on the system. # SELINUX= can take one of these three values: # enforcing - SELinux security policy is enforced. # permissive - SELinux prints warnings instead of enforcing. # disabled - No SELinux policy is loaded. SELINUX=disabled # SELINUXTYPE= can take one of three two values: # targeted - Targeted processes are protected, # minimum - Modification of targeted policy. Only selected processes are protected. # mls - Multi Level Security protection. SELINUXTYPE=targeted配置本地YUM仓库 [root@gc1 ~]# rm -fv /etc/yum.repos.d/*.repo [root@gc1 ~]# mkdir /dvd [root@gc1 ~]# ehco "/dev/sr0 /dvd iso9660 defaults,ro 0 0" >> /etc/fstab [root@gc1 ~]# mount -a [root@gc1 ~]# cat >> /etc/yum.repos.d/dvd.repo name=local > baseurl=file:///dvd > gpgcheck=0 > EOF [root@gc1 ~]# yum clean all ;yum makecache ; yum repolist all 安装常用工具 [root@gc1 ~]# yum install vim lrzsz wget elinks tree net-tools zip unzip bash-completion -y [root@gc1 ~]# yum groups install 'Development Tools' -y（2）主机2 客户机 修改静态地址 [root@localhost ~]# vi /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-ens32 TYPE=Ethernet PROXY_METHOD=none BROWSER_ONLY=no BOOTPROTO=dhcp DEFROUTE=yes IPV4_FAILURE_FATAL=no NAME=ens32 DEVICE=ens32 ONBOOT=yes修改主机名 [root@localhost ~]# hostnamectl set-hostname gc2.test.com [root@localhost ~]# hostname gc2.test.com禁用防火墙 [root@localhost ~]# systemctl stop firewalld [root@localhost ~]# systemctl disable firewalld Removed symlink /etc/systemd/system/multi-user.target.wants/firewalld.service. Removed symlink /etc/systemd/system/dbus-org.fedoraproject.FirewallD1.service.禁用SELINUX [root@gc2 ~]# vi /etc/selinux/config # This file controls the state of SELinux on the system. # SELINUX= can take one of these three values: # enforcing - SELinux security policy is enforced. # permissive - SELinux prints warnings instead of enforcing. # disabled - No SELinux policy is loaded. SELINUX=disabled # SELINUXTYPE= can take one of three two values: # targeted - Targeted processes are protected, # minimum - Modification of targeted policy. Only selected processes are protected. # mls - Multi Level Security protection. SELINUXTYPE=targeted配置本地YUM仓库 [root@localhost ~]# rm -f /etc/yum.repos.d/*.repo [root@localhost ~]# mkdir /dvd [root@localhost ~]# echo "/dev/sr0 /dvd iso9660 defaults,ro 0 0" >> /etc/fstab [root@localhost ~]# mount -a [root@localhost ~]# cat >> /etc/yum.repos.d/dvd.repo [DVD] > name=local > baseurl=file:///dvd > gpgcheck=0 > EOF [root@localhost ~]# yum clean all ;yum makecache ;yum repolist all安装常用工具 [root@localhost ~]# yum install vim lrzsz wget elinks tree net-tools zip unzip bash-completion -y [root@localhost ~]# yum groups install 'Development tools' -y 二、配置DHCP服务 1、安装服务软件包 [root@gc1 ~]# rpm -qa dhcp [root@gc1 ~]# yum install dhcp -y 2、查看软件包的文件列表 [root@gc1 ~]# rpm -ql dhcp /etc/NetworkManager /etc/NetworkManager/dispatcher.d /etc/NetworkManager/dispatcher.d/12-dhcpd /etc/dhcp/dhcpd.conf /etc/dhcp/dhcpd6.conf /etc/dhcp/scripts /etc/dhcp/scripts/README.scripts /etc/openldap/schema/dhcp.schema /etc/sysconfig/dhcpd /usr/bin/omshell /usr/lib/systemd/system/dhcpd.service /usr/lib/systemd/system/dhcpd6.service /usr/lib/systemd/system/dhcrelay.service /usr/sbin/dhcpd /usr/sbin/dhcrelay /usr/share/doc/dhcp-4.2.5 /usr/share/doc/dhcp-4.2.5/dhcpd.conf.example /usr/share/doc/dhcp-4.2.5/dhcpd6.conf.example /usr/share/doc/dhcp-4.2.5/ldap /usr/share/doc/dhcp-4.2.5/ldap/README.ldap /usr/share/doc/dhcp-4.2.5/ldap/dhcp.schema /usr/share/doc/dhcp-4.2.5/ldap/dhcpd-conf-to-ldap /usr/share/man/man1/omshell.1.gz /usr/share/man/man5/dhcpd.conf.5.gz /usr/share/man/man5/dhcpd.leases.5.gz /usr/share/man/man8/dhcpd.8.gz /usr/share/man/man8/dhcrelay.8.gz /usr/share/systemtap/tapset/dhcpd.stp /var/lib/dhcpd /var/lib/dhcpd/dhcpd.leases /var/lib/dhcpd/dhcpd6.leases 3、修改配置文件 [root@gc1 ~]# vim /etc/dhcp/dhcpd.conf subnet 192.168.233.0 netmask 255.255.255.0 { range 192.168.233.51 192.168.233.160; option domain-name-servers 192.168.233.11,192.168.233.12 option domain-name "gongchi1.com"; option routers 192.168.233.254; option broadcast-address 192.168.233.255; default-lease-time 86400; max-lease-time 259200; } host boss { hardware ethernet 00:50:56:c0:00:01; fixed-address 192.168.233.188; } 4、配置文件检测 [root@gc1 ~]# dhcpd | grep error Internet Systems Consortium DHCP Server 4.2.5 Copyright 2004-2013 Internet Systems Consortium. All rights reserved. For info, please visit https://www.isc.org/software/dhcp/ Not searching LDAP since ldap-server, ldap-port and ldap-base-dn were not specified in the config file Wrote 0 deleted host decls to leases file. Wrote 0 new dynamic host decls to leases file. Wrote 0 leases to leases file. Listening on LPF/ens32/00:0c:29:fd:0b:a0/192.168.233.0/24 Sending on LPF/ens32/00:0c:29:fd:0b:a0/192.168.233.0/24 Sending on Socket/fallback/fallback-net 5、启用服务 [root@gc1 ~]# systemctl start dhcpd [root@gc1 ~]# systemctl status dhcpd ● dhcpd.service - DHCPv4 Server Daemon Loaded: loaded (/usr/lib/systemd/system/dhcpd.service; disabled; vendor preset: disabled) Active: active (running) since Thu 2021-03-04 22:24:14 CST; 11s ago Docs: man:dhcpd(8) man:dhcpd.conf(5) Main PID: 12953 (dhcpd) Status: "Dispatching packets..." CGroup: /system.slice/dhcpd.service └─12953 /usr/sbin/dhcpd -f -cf /etc/dhcp/dhcpd.conf -user dhcpd -group dhcpd --no-pid Mar 04 22:24:14 gongchi1.test.com dhcpd[12953]: All rights reserved. Mar 04 22:24:14 gongchi1.test.com dhcpd[12953]: For info, please visit https://www.isc.org/software/dhcp/ Mar 04 22:24:14 gongchi1.test.com dhcpd[12953]: Not searching LDAP since ldap-server, ldap-port and ldap-base-dn were not specified in ...ig file Mar 04 22:24:14 gongchi1.test.com dhcpd[12953]: Wrote 0 deleted host decls to leases file. Mar 04 22:24:14 gongchi1.test.com dhcpd[12953]: Wrote 0 new dynamic host decls to leases file. Mar 04 22:24:14 gongchi1.test.com dhcpd[12953]: Wrote 0 leases to leases file. Mar 04 22:24:14 gongchi1.test.com dhcpd[12953]: Listening on LPF/ens32/00:0c:29:fd:0b:a0/192.168.233.0/24 Mar 04 22:24:14 gongchi1.test.com dhcpd[12953]: Sending on LPF/ens32/00:0c:29:fd:0b:a0/192.168.233.0/24 Mar 04 22:24:14 gongchi1.test.com dhcpd[12953]: Sending on Socket/fallback/fallback-net Mar 04 22:24:14 gongchi1.test.com systemd[1]: Started DHCPv4 Server Daemon. Hint: Some lines were ellipsized, use -l to show in full. 6、设置服务开机自启动 [root@gc1 ~]# systemctl enable dhcpd Created symlink from /etc/systemd/system/multi-user.target.wants/dhcpd.service to /usr/lib/systemd/system/dhcpd.service. 三、客户端测试 1、Linux客户端 [root@gc2 ~]# systemctl restart network [root@gc2 ~]# ifconfig ens32 ens32: flags=4163 mtu 1500 inet 192.168.233.51 netmask 255.255.255.0 broadcast 192.168.233.255 inet6 fe80::20c:29ff:fead:c567 prefixlen 64 scopeid 0x20 ether 00:0c:29:ad:c5:67 txqueuelen 1000 (Ethernet) RX packets 2793 bytes 180044 (175.8 KiB) RX errors 0 dropped 0 overruns 0 frame 0 TX packets 118 bytes 18844 (18.4 KiB) TX errors 0 dropped 0 overruns 0 carrier 0 collisions 0 [root@gongchi2 ~]# route -n Kernel IP routing table Destination Gateway Genmask Flags Metric Ref Use Iface 0.0.0.0 192.168.233.254 0.0.0.0 UG 100 0 0 ens32 192.168.233.0 0.0.0.0 255.255.255.0 U 0 0 0 ens32 192.168.233.0 0.0.0.0 255.255.255.0 U 100 0 0 ens32 [root@gongchi2 ~]# cat /etc/resolv.conf ; generated by /usr/sbin/dhclient-script search gongchi1.com test.com nameserver 192.168.233.11 nameserver 192.168.233.12 2、Windows客户端 以太网适配器 VMware Network Adapter VMnet1: 连接特定的 DNS 后缀: gongchi1.com 描述: VMware Virtual Ethernet Adapter for VMnet1 物理地址: •00-50-56-C0-00-01 已启用 DHCP: 是 IPv4 地址: 192.168.233.188 IPv4 子网掩码: 255.255.255.0 获得租约的时间: 2021年3月4日 23:30:14 租约过期的时间: 2021年3月5日 23:30:14 IPv4 默认网关: 192.168.233.254 IPv4 DHCP 服务器: 192.168.233.11 IPv4 DNS 服务器: 192.168.233.11, 192.168.233.12 IPv4 WINS 服务器: 已启用 NetBIOS over Tcpip: 是 连接-本地 IPv6 地址: fe80::2cdb:180b:695b:f220%3 IPv6 默认网关: IPv6 DNS 服务器: |
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