Linux--网络服务--DHCP服务,理论+实验（了解DHCP服务，DHCP工作原理，DHCP服务器的配置，DHCP客户端使用方法，以及DHCP配置实验详解）

一：了解DHCP服务

1.1：DHCP概述

• DHCP（Dynamic Host Configuration Protocol，动态主机配置协议），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
• DHCP一般作用在局域网中，若在广域网中使用DHCP，需要在路由器上面配置
• DHCP服务避免了因手动设置IP地址所产生的的错误，同时也避免了把一个IP地址分配给多台工作站所造成的地址冲突。
• DHVP提供了安全、可靠且简单的TCP/IP网络设置，降低了配置IP地址的负担。
  

1.2：使用DHCP好处

• Internet的用户数量众多，所以不可能给每个用户固定一个IP地址，同时也为了避免浪费，我们使用DHCP服务来解决这个问题。具有以下好处：

• 减少管理员的工作量

• 避免IP地址冲突

• 当网络更改IP地址段时，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

1.3：DHCP的分配方式

• DHCP的典型应用模式

  • 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，广播地址，默认网关地址，DNS服务器地址）

  • 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

  • 这就产生了三种分配方式：自动分配，手动分配，动态分配

1.3.1：自动分配

• 分配到一个IP地址后永久使用

• 当DHCP客户机第一次成功的从DHCP服务器获取到一个IP地址后，就永久的使用这个IP地址

• 例如：局域网中的打印机，局域网中的座机

1.3.2：手动分配

• 由DHCP服务器管理员专门指定IP地址

1.3.3：动态分配

• 使用完后释放该IP，供其他客户机使用
  • 当DHCP客户机第一次从DHCP服务器获得IP地址后，并非永久的使用该地址，而是在每次使用完后，DHCP客户机就会释放这个IP地址，供其他客户机使用

IP地址的获取和释放的命令
Windows 获取IP地址命令： ipconfig /renew
        释放IP地址命令： ipconfig /release
        查看所有IP地址信息：ipconfig /all
Linux 获取IP地址命令： ifconfig /renew

二：DHCP的工作原理

2.1：租约过程概述

• 客户机从DHCP服务器获得IP地址的过程称为DHCP的租约过程
• 租约过程分为四个步骤

• discover：请求IP地址，客户端在网络中发送discover广播，以此来搜索DHCP服务器

• offer：服务器回应可用IP信息（可用IP地址、子网掩码、网关、DNS、租约期限），DHCP服务器接收到广播后，因不知道客户端的IP地址，所以同样以广播的形式将offer发送，来响应主机

• request：客户机请求确认可用IP，客户机收到offer后，开始发出request广播

• ack：服务器确认IP可用，DHCP收到广播后，依旧不知道客户机IP地址，发送回复request的ACK确认广播

特殊情况：如果offer阶段中的IP被先占用，直接会回应noack，客户机又会回到discover阶段。

2.1.1：租约过程详解4-1

• 客户机请求IP地址：发送DHCP discover广播

1. 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

2. 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

3. 因为自己没有IP地址，所以源IP地址为：0.0.0.0

   同时也不知道DHCP服务器地址，所以发送广播255.255.255.255

2.1.2：租约过程详解4-2

• 服务器响应：发送DHCP offer广播

1. 当DHCP服务器接收到来自客户机请求IP地址的信息时，他就在自己的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DHCP offer消息
2. 客户机仍没有IP地址，所以发送广播
   

2.1.3：租约过程详解4-3

• 客户机选择IP地址：发送DHCP request广播

1. 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
2. 第一个DHCP offer表示：若局域网中同时存在两个DHCP，那么客户机根据收到DHCP offer的顺序来确定使用哪个DHCP服务器的地址
3. 客户机发送DHCP request 广播，选择IP地址，并附上租约期限信息（默认8天）

2.1.4：租约过程详解4-4

• 服务器确定租约：发送DHCP ACK广播

1. 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消息
2. 当客户机收到DHCP ACK消息时，他就配置了IP地址，完成TCP/IP的初始化
3. 此时服务器发出的仍旧是广播，因为客户机还没有IP地址

2.2：租约过程详解-重新登录情况

• 重新登录

1. DHCP客户机每次重新登录网络时，不需要在发送DHCP的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. DHCP服务器收到请求后，检查IP地址资源池

发现客户机请求中的IP地址仍旧存在，便发送ACK，将IP地址分配给客户机

发现客户机请求中的IP地址已被占用，便返回一个Nack否认信息，然后客户机重新开始请求IP地址的步骤。

2.3：租约过程详解–更新租约

• 更新租约

1. 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
2. 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DHCP服务器宕机，客户机租约到期后，会自动释放地址，然后使用169.254.0.0–169.254.255.255网段的地址

三：DHCP服务器的配置

3.1：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

3.2：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：安装DHCP服务器

• DHCP服务器软件
  centos镜像中的dhcp…rpm
• dhcp软件包的主要文件
  主配置文件（功能）：/etc/dhcpd.conf
  执行程序（命令）：/usr/sbin/dhcpd,/usr/sbin/dhcrelay
  执行参数配置（启动）：/etc/sysconfig/dhcpd

3.4：DHCP主配置文件详解

• 3.4.1：dhcpd.conf的内容构成

ddns-update-style interim；  '全局配置参数，针对所有子网段'
...省略内容
subnet 10.152.187.0 netmask 255.255.255.0 {'网段声明'
  option routers 10.5.5.1;	 '配置选项，网关'
  ...
  default-lease-time 600;		'配置参数，租约，单位S'
   ...
  host ns{
        ...
        fixed-address 207.175.42.254； '主机声明，固定的主机地址'
    }
}

3.4.2：全局设置，作用于整个DHCP服务器

配置	解释
ddns-update-style none;	禁止dns动态更新
default-lease-time 21600;	默认租约期限
max-lease-time 43200;	最大租约期限
option domain-name"domain.org";	指定域名
option domain-name-servers 202.106.0.20；	指定分配dns地址

3.4.3：subnet网段声明，作用于整个子网段

• range参数：设置用于分配的IP地址池
• option subnet-mask 参数： 设置客户机的子网掩码
• option routers 参数： 设置客户机的默认网关地

[root@localhost dhcp]# vim /etc/dhcp/dhcpd.conf
subnet 192.168.4.0 netmask 255.255.255.0 {
  range dynamic-bootp 192.168.4.128 192.168.4.131;
  option broadcast-address    255.255.255.0;
  option routers                     192.168.4.1;
}

3.4.4：host主机声明，作用于单个主机

• hardware ethernet 参数：指定对应主机的MAC地址
• fixed-address参数：指定为该主机保留的IP地址

host prtsvr {
hardware ethernet 00:c0:c3:22:46:81;
fixed-address 192.168.4.100;
}

3.4.5：查看租约文件

• 启动DHCP

[root@localhost ~]# systemctl start dhcpd
[root@localhost ~]# netstat -anpu | grep ":67"
udp  0  0 0.0.0.0:67  0.0.0.0:*  5684/dhcpd

• 查看租约文件 /var/lib/dhcpd/dhcpd.lease

[root@localhost ~]# vim /var/lib/dhcpd/dhcpd.leases 
或者
[root@localhost ~]# less /var/lib/dhcpd/dhcpd.leases 
或者其他的

[ root@localhost ~]# less Ivar/lib/dhcpd/dhcpd.leases
lease 192.168.4.131 {                   分配的客户端IP
starts 4 2017/05/11 17:27:15; 
ends 4 2017/05/11 23:27:15;              租期时间
cltt 4 2017/05/11 17:27:15;
binding state active;                 
hardware ethernet 00:0c:29:3b:ff:76;      客户端MAC地址
}

四：DHCP客户端的使用方法

4.1：修改网卡配置文件（如ifcfg-ens33）

• 其中BOOTPROTO=dhcp

[root@localhost dhcpd]# vim /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-ens33
TYPE="Ethernet"
PROXY_METHOD="none"
BROWSER_ONLY="no"
BOOTPROTO="dhcp"
...省略内容

4.2：使用dhclient命令

命令基本格式
dhclient [-d] [网络接口名]
例如
[root@localhost ~]# dhclient -d ens33

[root@localhost dhcpd]# vim /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-ens33
TYPE="Ethernet"
PROXY_METHOD="none"
BROWSER_ONLY="no"
BOOTPROTO="dhcp"
...省略内容

五：DHCP实验

5.1：实验目的

1.客户机通过DHCP获取IP地址
2.比较子网段优先级与全局优先级
3.配置指定IP地址

5.2：实验环境

两台虚拟机，一台centos7作为DHCP服务器，一台windows7作为客户机

5.3：实验步骤

5.3.1：先关闭Linux系统的核心防护功能，和清空防火墙规则，安装dhcp工具包

[root@localhost ~]# setenforce 0              关闭核心防护
[root@localhost ~]# iptables -F                 清空防火墙规则
[root@localhost ~]# systemctl status firewalld.service  查看防火墙状态信息

[root@localhost ~]# systemctl stop firewalld.service  关闭防火墙
[root@localhost ~]# systemctl status firewalld.service 

[root@localhost ~]# yum -y install dhcp*  安装dhcp相关软件包

5.3.2：为了实现实验效果将两个虚拟机都绑定到VM1网卡上，仅主机模式，这时VMnet1相当于一个交换机，而centos7作为DHCP服务器，win7作为客户机

Windows 7系统也选择仅主机模式配置

5.3.3：查看dhcp是否安装成功，修改dhcp配置文件

[root@localhost ~]# rpm -q dhcp         查看dhcp安装
[root@localhost ~]# rpm -qc dhcp         查看dhcp配置文件

[root@localhost ~]# vim /etc/dhcp/dhcpd.conf  修改dhcp配置文件发现里面有个引导dhcp模板

5.3.4：修改网卡配置信息

[root@localhost ~]# vim /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-ens33
[root@localhost ~]# service network restart    重启网卡

5.3.5：将dhcp-4.2.5文件拷贝到dhcp.conf文件中

[root@localhost ~]# cp /usr/share/doc/dhcp-4.2.5/dhcpd.conf.example /etc/dhcp/dhcpd.conf 
按照指引的路径将dhcp模板复制到dhcp配置文件中，注意的是*改为下载的版本

5.3.6：配置DNS地址8.8.8.8，注意结尾加；其他不需要动

5.3.7：配置实验所需的IP地址池和网关

5.3.8：查看服务端口，发现DHCP端口没开，图中端口是dns的

[root@localhost ~]# netstat -nuap

5.3.9：启动dhcp服务，服务端口号才会开启

[root@localhost ~]# systemctl start dhcpd       开启dhcp服务
[root@localhost ~]# netstat -nuap

5.3.10：这时打开同是仅主机模式中的windows7系统，输入ipconfig /renew获取IP地址，发现获取成功

通过输入ipconfig /all命令可以查看网卡所有信息

5.3.11：这时我们DNS地址宣告子网段，验证优先是执行子网段DNS服务地址还是全局DNS服务地址，再次编辑dhcpd文件，添加子网端的DNS地址为9.9.9.9，保存退出

添加完后要记得重启dhcp服务才会生效

5.3.12：这时切换至win7虚拟机记得先释放地址再重新获取地址，这时我们用ipconfig /all 发现子段宣告成功

5.3.13：给win7固定分配一个IP地址，先获取对方的mac地址，我们复制win7系统的MAC地址

再次修改dhcp文件在里面加入我们向配置的IP地址

5.3.14：重启dhcp服务后，再次到win7系统中查看，发现获取成功

5.4：实验总结

1.在配置文件时，注意;的使用。
2.当子网段的地址与全局地址相冲突时，子网段的优先级比全局的优先级高，客户机会先选择子网段中的
3.在使用虚拟机时，注意将虚拟网路编辑器中的自动获取DHCP的勾选取消掉