Linux网络服务：DHCP

网络服务-DHCP

1.DHCP简介

	DHCP（Dynamic Host Configuration Protocol，动态主机配置协议）是一个工作在应用层的局域网网络协议，数据传输时使用UDP不可靠传输协议工作，通常被应用在大型的局域网络环境中，主要作用是集中的管理、分配网络资源，使网络环境中的主机能动态的获得IP地址、Gateway地址、DNS服务器地址等信息，并能够提升地址的使用率。

2.DHCP工作原理

2.1 DHCP客户端进行IP请求

	当一个DHCP客户机启动时，会自动将自己的IP地址配置成0.0.0.0，由于使用0.0.0.0不能进行正常通信，所以客户机就必须通过DHCP服务器来获取一个合法的地址。由于客户机不知道DHCP服务器的IP地址，所以它使用0.0.0.0的地址作为源地址，使用255.255.255.255作为目标地址，使用UDP 67端口作为目的端口来广播请求IP地址信息。广播信息DHCP Discover中包含了DHCP客户机的MAC地址和计算机名，以便使DHCP服务器能确定是哪个客户机发送的请求。

2.2 DHCP 服务器响应请求

	当DHCP服务器接收到客户机请求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括下列信息的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（路由）；租约的期限；DHCP服务器的IP地址-MAC。
	因为DHCP客户机还没有IP地址，所以DHCP服务器使用自己的IP地址作为源地址，使用255.255.255.255作为目标地址，使用UDP 68端口作为源端口来广播DHCP OFFER信息

2.3 DHCP 客户机选择 IP

	 DHCP客户机从接收到的第一个DHCP OFFER消息中选择IP地址，发出IP地址的DHCP服务器将该地址保留，这样该地址就不能提供给另一个DHCP客户机。当客户机从第一个DHCP服务器接收DHCP OFFER并选择IP地址后，DHCP租约的第三过程发生。客户机将DHCP REQUEST消息广播到所有的DHCP服务器，表明它接受提供的内容。DHCP REQUEST消息包括为该客户机提供IP配置的服务器的服务标识符（IP地址）。DHCP服务器查看服务器标识符字段，以确定它自己是否被选择为指定的客户机提供IP地址，如果那些DHCP OFFER被拒绝，则DHCP服务器会取消提供并保留其IP地址以用于下一个IP租约请求。
	在客户机选择IP的过程中，虽然客户机选择了IP地址，但是还没有配置IP地址，而在一个网络中可能有几个DHCP服务器，所以客户机仍然使用0.0.0.0的地址作为源地址，使用255.255.255.255作为目标地址，使用UDP 67端口作为目的端口来广播DHCP REQUEST信息

2.4 DHCP 服务器确认租约

服务器确认租约：DHCP ACK

	DHCP服务器接收到DHCP REQUEST消息后，以DHCPACK消息的形式向客户机广播成功的确认，该消息包含有IP地址的有效租约和其他可能配置的信息。虽然服务器确认了客户机的租约请求，但是客户机还没有收到服务器的DHCPACK消息，所以服务器仍然使用自己的IP地址作为源地址，使用255.255.255.255作为目标地址，使用UDP 68端口作为源端口来广播DHCP ACK信息。当客户机收到DHCP ACK消息时，它就配置了IP地址，完成了TCP/IP的初始化。

服务器拒绝租约：DHCP NACK（DHCP NAK）

	如果DHCP REQUEST不成功，例如客户机试图租约先前的IP地址，但该IP地址不再可用，或者因为客户机移到其他子网，该IP无效时，DHCP服务器将广播否定确认消息DHCP NACK。当客户机接收到不成功的确认时，它将重新开始DHCP租约过程。
  • 注1：如果DHCP客户机无法找到DHCP服务器，它将从TCP/IP的B类网段169.254.0.0/16中挑选一个IP地址作为自己的IP地址，继续每隔5分钟尝试与DHCP服务器进行通讯，一旦与DHCP服务器取得联系，则客户机放弃自动配置的IP地址，而使用DHCP服务器分配的IP地址。
  • 注2：DHCP客户机收到DHCP服务器回应的ACK报文后，通过地址冲突检测（arp）发现服务器分配的地址冲突或者由于其他原因导致不能使用，则发送DECLINE报文，通知服务器所分配的IP地址不可用。

2.5 DHCP 客户机续租

	DHCP客户机会在租期过去50%的时候，直接向为其提供IP地址的DHCP服务器发送DHCP REQUEST消息包。如果客户机接收到该服务器回应的DHCP ACK消息包，客户机就根据包中所提供的新的租期以及其它已经更新的TCP/IP参数，更新自己的配置，IP租用更新完成。如果没有收到该服务器的回复，则客户机继续使用现有的IP地址，因为当前租期还有50%。
	如果在租期过去50%的时候没有更新，则DHCP客户机将在租期过去87.5%的时候再次向为其提供IP地址的DHCP服务器联系。如果还不成功，到租约的100%时候，DHCP客户机必须放弃这个IP地址，重新申请。如果此时无DHCP服务器可用，DHCP客户机会使用169.254.0.0/16中随机的一个地址，并且每隔5分钟再进行尝试。

3.DHCP服务搭建

3.1 实验环境

  • 两台虚拟机
  • 关闭防火墙
  • 关闭SELinux
  • 关闭Vmware虚拟网络编辑器的DHCP功能

3.2 DHCP相关信息

软件名：
	dhcp				#DHCP服务软件包
	dhcp-common			#DHCP命令软件包（默认已安装）
服务名:
	dhcpd				#DHCP服务名
	dhcrelay			#DHCP中继服务名
端口号：
	udp 67				#作为客户端的目标端口，接收客户端的请求DHCP请求
	udp 68				#作为服务器的源端口，用来向客户端回复数据包
配置文件：
	dhcpd/etc/dhcp/dhcpd.conf		
	#此配置文件默认是空的，需要找模板文件重新生成
	dhcpd.conf.sample/usr/share/doc/dhcp-4.*.*/dhcpd.conf.sample
	#DHCP的模板配置文件
	dhcrelay/etc/sysconfig/dhcrelay
	#该文件时中继配置文件，中继实验中用到

3.3 DHCP配置文件详解

subnet 192.168.100.0 netmask 255.255.255.0{			#声明要分配的网段和子网掩码.
	range 192.168.100.100 192.168.100.200;			#声明可用 IP 地址池
	option domain-name "ajaj.com";					#设置 DNS 域
	option domain-name-servers 8.8.8.8;				#设置 DNS 服务器地址
	option routers 192.168.100.1;					#默认网关的地址
	option broadcast-address 192.168.100.255;		#广播地址（可不写）
	default-lease-time 600;							#默认租约（s）
	max-lease-time 7200;							#最大租约（s）
}

4 DHCP 实验部署

4.1 DHCP 基本实验

yum install dhcp -y
# 安装dhcp服务端
yum install net-tools -y
# 安装net 组件

4.1.1 生成配置文件

cd /usr/share/doc/dhcp-4.2.5/
cp -a dhcpd.conf.example /etc/dhcp/dhcpd.conf

4.1.2 修改配置文件

将配置文件的前几个subnet声明注释掉。

subnet 192.168.100.0 netmask 255.255.255.0 {
  range 192.168.100.100 192.168.100.200;
 option domain-name-servers 8.8.8.8;
  option domain-name "ajaj.com";
  option routers 192.168.100.1;
  option broadcast-address 192.168.100.255;
  default-lease-time 600;
  max-lease-time 7200;
}

4.1.3 启动服务

systemctl start dhcpd

查看DHCP端口

netstat -tlun
udp        0      0 0.0.0.0:67              0.0.0.0:*    
# 端口已经打开

4.1.4 客户机启动DHCP

vi /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-ens192

# 修改自己的网卡
TYPE="Ethernet"
PROXY_METHOD="none"
BROWSER_ONLY="no"
BOOTPROTO="dhcp"	## 开启DHCP即可
DEFROUTE="yes"
IPV4_FAILURE_FATAL="no"
IPV6INIT="yes"
IPV6_AUTOCONF="yes"
IPV6_DEFROUTE="yes"
IPV6_FAILURE_FATAL="no"
IPV6_ADDR_GEN_MODE="stable-privacy"
NAME="ens192"
UUID="b81efa3e-24c1-493a-b571-18b5cd8563c1"
DEVICE="ens192"
ONBOOT="yes"

重启网卡

systemctl restart netwokr

4.1.5 查看日志

tail -10 /var/log/messages

Mar  9 22:43:27 localhost systemd: Reloading.
Mar  9 22:43:27 localhost yum[12375]: Installed: net-tools-2.0-0.25.20131004git.el7.x86_64
Mar  9 22:46:34 localhost dhcpd: DHCPDISCOVER from 00:0c:29:c9:0b:9c via ens192
Mar  9 22:46:35 localhost dhcpd: DHCPOFFER on 192.168.100.100 to 00:0c:29:c9:0b:9c via ens192
Mar  9 22:46:35 localhost dhcpd: DHCPREQUEST for 192.168.100.100 (192.168.100.20) from 00:0c:29:c9:0b:9c via ens192
Mar  9 22:46:35 localhost dhcpd: DHCPACK on 192.168.100.100 to 00:0c:29:c9:0b:9c via ens192
Mar  9 22:50:37 localhost dhcpd: DHCPREQUEST for 192.168.100.100 from 00:0c:29:c9:0b:9c via ens192
Mar  9 22:50:37 localhost dhcpd: DHCPACK on 192.168.100.100 to 00:0c:29:c9:0b:9c via ens192
Mar  9 22:54:46 localhost dhcpd: DHCPREQUEST for 192.168.100.100 from 00:0c:29:c9:0b:9c via ens192
Mar  9 22:54:46 localhost dhcpd: DHCPACK on 192.168.100.100 to 00:0c:29:c9:0b:9c via ens19

DHCP 分配成功，客户机分配到的地址为192.168.100.100

4.2 保留地址（固定地址分配）

客户机需要恢复快照或者提供一台新的客户机

4.2.1 获取客户端MAC地址

ip -a
link/ether 00:0c:29:9b:f8:30 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff

4.2.2 修改配置文件

host ajaj {
  hardware ethernet 00:0c:29:9b:f8:30;
  # 客户机的MAC地址
  fixed-address 192.168.100.22;
  # 固定分给客户机的地址（可以使用ip地址池之外的地址）
}

4.2.3 重启DHCP服务

systemctl restart dhcpd

4.2.4 客户机开启DHCP

#之前讲过就不说了，直接看日志
tail -6 /var/log/messages
Mar  9 23:25:31 localhost dhcpd: DHCPREQUEST for 192.168.100.22 from 00:0c:29:9b:f8:30 via ens192
Mar  9 23:25:31 localhost dhcpd: DHCPACK on 192.168.100.22 to 00:0c:29:9b:f8:30 via ens192
Mar  9 23:25:54 localhost dhcpd: DHCPREQUEST for 192.168.100.100 from 00:0c:29:c9:0b:9c via ens192
Mar  9 23:25:54 localhost dhcpd: DHCPACK on 192.168.100.100 to 00:0c:29:c9:0b:9c via ens192

DHCP 分配成功

4.3 超级作用域

4.3.1 超级作用域介绍

DHCP服务器可为单个物理网络上的客户端提供多个作用域租约地址（不同网段）

4.3.2 实验环境准备

三台虚拟机同一网络模式，一个DHCP服务器，两个客户机

1. 设置DHCP服务器的单臂路由所需子网卡：
cp -a ifcfg-ens192 ifcfg-ens192:0
# 根据自己网卡来配置,修改网卡名和ip地址就行了
vi ifcfg-ens192:0
TYPE="Ethernet"
PROXY_METHOD="none"
BROWSER_ONLY="no"
BOOTPROTO="none"
DEFROUTE="yes"
IPV4_FAILURE_FATAL="no"
NAME="ens192:0"
UUID="b81efa3e-24c1-493a-b571-18b5cd8563c1"
DEVICE="ens192:0"
ONBOOT="yes"
IPADDR="192.168.200.20"
PREFIX="24"
GATEWAY="192.168.200.1"
2. 开启路由转发
echo "net.ipv4.ip_forward = 1" >> /etc/sysctl.conf		#写入配置
sysctl -p		#刷新内核参数配置文件

3.修改配置文件

之前的网段声明和主机声明全都注释掉

shared-network 100-200 {
  subnet 192.168.100.0 netmask 255.255.255.0 {
    option routers 192.168.100.20; ## 因为虚拟机做实验不好模拟真实环境，所以这个只分配一个地址。
    range 192.168.100.100 192.168.100.100;
  }
  subnet 192.168.200.0 netmask 255.255.255.0 {
    option routers 192.168.200.20;
    range 192.168.200.100 192.168.200.200;
  }
}

4.重启DHCP

systemctl restart dhcpd

5.开启客户机DHCP

开启后查看日志
tail -10 /var/log/messages
Mar 10 00:19:43 localhost dhcpd: DHCPACK on 192.168.100.100 to 00:0c:29:c9:0b:9c via ens192:0
Mar 10 00:19:43 localhost dhcpd: DHCPREQUEST for 192.168.100.100 from 00:0c:29:c9:0b:9c via ens192
Mar 10 00:19:43 localhost dhcpd: DHCPACK on 192.168.100.100 to 00:0c:29:c9:0b:9c via ens192
Mar 10 00:20:06 localhost dhcpd: DHCPREQUEST for 192.168.200.100 from 00:0c:29:9b:f8:30 via ens192:0
Mar 10 00:20:06 localhost dhcpd: DHCPACK on 192.168.200.100 to 00:0c:29:9b:f8:30 via ens192:0
Mar 10 00:20:06 localhost dhcpd: DHCPREQUEST for 192.168.200.100 from 00:0c:29:9b:f8:30 via ens192
Mar 10 00:20:06 localhost dhcpd: DHCPACK on 192.168.200.100 to 00:0c:29:9b:f8:30 via ens192

分配成功

客户机1 ping 客户机2
ping 192.168.200.100
64 bytes from 192.168.200.100: icmp_seq=1 ttl=63 time=0.595 ms
64 bytes from 192.168.200.100: icmp_seq=2 ttl=64 time=0.765 ms
64 bytes from 192.168.200.100: icmp_seq=3 ttl=64 time=0.270 ms
64 bytes from 192.168.200.100: icmp_seq=4 ttl=64 time=0.437 ms

可以通信，实验成功

posted on 2023-03-14 19:04  阿金_阿金  阅读(116)  评论(0)  编辑  收藏  举报
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