DHCP与DHCP中继原理与配置

前言

在复制的网络环境中,高效、准确的IP地址分配是确保设备互联的基础。DHCP(动态主机配置协议)通过自动化IP地址管理,解决了手动配置的繁琐与潜在错误,显著提升了网络运维效率。DHCP不仅能够动态分配IP地址、子网掩码、网关及DNS服务器等关键参数,还支持地址租约机制,避免资源浪费与冲突。其工作原理涵盖客户端发现、服务器响应、地址请求与确认四个核心阶段,确保设备快速接入网络

1.1DHCP工作原理

当局域网中有大量主机时,如果逐个为每台主机手动设置IP地址、默认网关、DNS服务器地址等网络参数,费时费力。而DHCP服务器的应用可以很好解决这个问题

1.了解DHCP服务

DHCP(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服务避免了因手动设置IP地址所产生的错误,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。DHCP提供了安全、可靠且简单的TCP/IP网络设置,降低了设置IP地址的负担

2.使用DHCP的好处

Internet是目前世界上用户最多的服务之一,由于上网时间的不确定性以及使用人员的技术水平不同,为每位用户分配一个固定的IP地址,不仅造成了IP地址的浪费,也会为ISP服务商带来高额的维护成本。而使用DHCP有以下好处

a.减少服务员的工作量

b.避免输入错误的可能

c.避免IP地址冲突

d.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

e.提高了IP地址的利用率

f.方便客户的配置

3.DHCP的分配方式

DHCP的典型应用模式如下:在网络中架设一台专用的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

在DHCP的工作原理中,DHCP服务器提供了三种IP地址分配方式:自动分配、手动分配、动态分配。

自动分配:当DHCP客户机第一次成功地从DHCP服务器获取一个IP地址后,就永久地使用这个地址。

手动分配:由DHCP服务器管理员专门指定IP地址

动态分配:当DHCP客户机第一次从DHCP服务器获取到IP地址后,并非永久地使用该地址,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。

4.DHCP地租约过程

客户端从DHCP服务器获取IP地址地过程称为租约过程,此过程主要分为以下四个步骤:

a.客户端在网络中搜索服务器

b.服务器向客户端响应服务

c.客户端向服务器发出服务请求

d.服务器向客户端提供服务

(1)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,所有客户机要通过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发现信息来寻找DHCP服务器。

(2)服务器响应

当DHCP服务器接收到来自客户机请求IP地址地信息时,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DHCP offer 消息

(3)客户机选择IP地址

DHCP客户机从接收到的第一个DHCP offer消息中获取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。之后DHCP客户机会向服务器发送DHCP Request消息

(4)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,它就配置了IP地址,完成TCP/IP的初始化

(5)重新登录

DHCP客户机每次重新登录网络时,不需要再发送DHCP Disable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

(6)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

1.2使用DHCP动态配置主机地址

使用DHCP服务可以为大量客户机自动分配地址并提供集中管理,能够减轻管理和维护成本、提高网络配置效率。其中DHCP服务可分配的地址信息主要包括:

a.网卡的IP地址、子网掩码;

b.对应的网络地址、广播地址;

c.默认网关地址;

d.DNS服务器地址

1.2.1配置DHCP服务器

1.安装DHCP服务器软件

先执行“rpm -q dhcp”命令查看系统中是否已经安装dhcp软件包,openEuler系统中已经默认安装了dhcp

2.建立主配置文件dhcpd.conf

dhcpd服务的主配置文件是/etc/dhcp/dhcp.conf,但是该文件中默认不包含任何有效配置,需要管理员手动建立。这时管理员可以根据文件中的提示,参考配置文件建立新的dhcpd.conf文件

命令:cat  /etc/dhcp/dhcpd.conf

           cp  /usr/share/doc/dhcp-server/dhcp.conf.example  /etc/dhcp/dhcpd.conf

(1)/etc/dhcp/dhcpd.conf文件的配置构成

在主配置文件dhcpd.conf中,可以使用声明、参数、选项这三种类型的配置,各自的作用和表现形式如下所述。

声明:用来描述dhcpd服务器中对网络布局的划分,是网络设置的逻辑范围。较常见的声明是subnet、host,其中subnet声明用来约束一个网段,host声明用来约束一台特定的主机

参数:由配置关键字和对应的值组成,总是以“;”结束,一般位于特定的声明范围之内,用来设置所在范围的运行特性(如默认租约时间、最大租约时间等)

选项:由“option”引导,后面跟具体的配置关键字和对应的值,也是以“;”结束,用于指定分配给客户机的各种地址参数(如默认网关地址、子网掩码、DNS服务器地址等)

(2)dhcpd服务的全局配置

为了是配置文件的结构更加清晰,全局配置通常会放在配置文件dhcpd.conf开头的部分,可以是配置参数,也可以是配置选项。常用的全局配置参数如下所述

ddns-update-style:动态 DNS 更新模式。用来设置与 DHCP 服务相关联的 DNS数据动态更新模式。在实际的 DHCP 应用中很少用到该参数,将值设为“none”即可。
default-lease-time:默认租约时间。单位为秒,表示客户端可以从 DHCP 服务器租用某个 IP 地址的默认时间。
max-lease-time:最大租约时间。单位为秒,表示允许 DHCP 客户端请求的最大租约时间,当客户端未请求明确的租约时间时,服务器将采用默认租约时间。
option domain-name:默认搜索区域。为客户机指定解析主机名时的默认搜索域,该配置选项将体现在客户机的/etc/resolv.conf 配置文件中,如“search benet.com”
option domain-name-servers:DNS 服务器地址。为客户机指定解析域名时使用的 DNS 服务器地址,该配置选项同样将体现在客户机的/etc/resolv.conf 配置文件中(如“nameserver 202.106.0.20”)。需设置多个 DNS 服务器地址时,以逗号进行分隔。

(3)subnet网段声明

一台DHCP服务器可以为多个网段提供服务,因此subnet网段声明必须有而且可以由多个。例如,若要DHCP服务器为192.168.10.0/24网段提供服务,用于自动分配的IP地址范围为192.168.10.200~192.168.10.210,为客户机指定默认网关地址为192.168.10.2,则可以修改dhcpd.conf配置文件,如下:

命令:vi  /etc/dhcp/dhcpd.conf

subnet  192.168.10.0  netmask  255.255.255.0{               //声明网段地址

range  192.168.10.200  192.168.20.210;                        //设置地址池,可以有多个

option  routers  192.168.10.2;}                                       //指定默认网关地址

(4)host主机声明(可选)

host 声明用于设置单个主机的网络属性,通常用于为网络打印机或个别服务器分配固定的IP 地址
(保留地址),这些主机的共同特点是要求每次获取的IP 地址相同,以确保服务的稳定性。
host 声明通过 host 关键字指定需要使用保留地址的客户机名称,并使用“hardware ethernet”参数指定该主机的MAC 地址,使用“fixed-address”参数指定保留给该主机的IP 地址。例如,若要为打印机 prtsvr(MAC 地址为 00:c0:c3:22:46:81) 分配固定的IP 地址 192. 168.10.110,可以修改
dhcpd.conf 配置文件,参考以下内容在网段声明内添加 host 主机声明。


host prtsvr (
hardware ethernet 00:cO:c3:22:46:81;fixed-address 192.168.10.110;
}


3. 启动 dhcpd 服务
在启动 dhcpd 服务之前,应确认提供 DHCP 服务器的网络接口具有静态指定的固定 IP 地址,且
至少有一个网络接口的IP 地址与 DHCP 服务器中的一个 subnet 网段相对应,否则将无法正常动
dhcpd 服务。例如,DHCP 服务器的 IP地址为192.168.10.101,用于为网段 192.168.10.0/24 内的其他客户机提供自动分配地址服务。
安装dhcp软件包后,对应的系统服务脚本位于/usr/lib/systemd/system/dhcpd.service,可以使用systemd服务进行控制。

如果dhcpd服务启动失败,可以检查日志文件/var/log/messages末尾的错误提示信息

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