DHCP原理与配置（Linux）

目录

DHCP概念

使用DHCP的好处

DHCP的分配方式

DHCP租约过程

租约过程分4个步骤（全过程广播）

1. 客户机请求IP（Discover：发现；客户端广播 发送一个数据包，其他主机也能接收到，如果是没有安装DHCP服务的主机，只接收，不处理）

2. 服务器响应（Offer：提供）

3. 客户机选择IP（Request：请求; 优先选择收到第一个offer并广播给别的DHCP设备收回地址）

4. 服务器确定租约（ACK; 客户端得到地址）

重新登录

更新租约

DHCP动态配置主机地址

DHCP服务

可分配的地址信息主要包括

DHCP动态分配实验步骤

1.1

1.2

1.3

DHCP自动分配实验步骤

1.1

1.2

 

DHCP概念

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

  • 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
  • 由Internet（IETF）工作任务小组设计开发

使用DHCP的好处

  1. 减少管理员的工作量
  2. 避免输入错误的可能
  3. 避免IP冲突
  4. 当更改IP地址段时，不需要重新配置每个用户的IP地址
  5. 提高了IP地址的利用率
  6. 方便客户端的配置

DHCP的分配方式

  • 自动分配
    • 分配一个IP地址后永久使用
    • 将指定IP地址和MAC地址绑定，永久分配
  • 手动分配
    • 由DHCP服务器管理员专门指定IP地址
  • 动态分配
    • 使用完后释放该IP，供其他主机使用

DHCP租约过程

  • 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4个步骤（全过程广播）

1. 客户机请求IP（Discover：发现；客户端广播 发送一个数据包，其他主机也能接收到，如果是没有安装DHCP服务的主机，只接收，不处理）

当一个DHCP客户机启动时，客户机还没有IP地址，所以要通过DHCP获取一个合法的地址

此时DHCP客户机以广播形式向网络中所有主机发送一个DHCP Discover报文来寻找DHCP服务器

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2. 服务器响应（Offer：提供）

DHCP服务器接收到来自客户机请求IP地址的报文时，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服务器将此IP地址做上标记，加入到DHCP Offer的报文中，然后广播一则DHCP Offer报文

 

因为客户端还没有IP地址，通信不到，所以DHCP主机响应时还是以广播形式

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3. 客户机选择IP（Request：请求; 优先选择收到第一个offer并广播给别的DHCP设备收回地址）

客户端在收到 offer报文后，会向选定的DHCP服务器发送 request报文，确认使用服务器提供的IP地址和其他配置信息

如果客户机收到了多个OFFER报文，它会选择其中一个服务器并发送 request报文，再告诉其他DHCP服务器当前客户机已经选择了一个DHCP服务器。所以用广播的形式发送Request

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4. 服务器确定租约（ACK; 客户端得到地址）

DHCP服务器接收到DHCP Request报文后，会广播发送DHCP ACK报文的向客户机确认，该报文包含有IP地址的有效租约和其他可配置信息

 

当客户机收到DHCP ACK报文后，配置IP地址，完成TCP/IP的初始化。此时，DHCP租约正式建立，客户端可以使用分配的IP地址和其他配置信息进行网络通信。

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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报文，而是直接发送包含前一次所分配IP地址的DHCP Request请求报文
  • 如果该IP地址仍然可用，DHCP服务器会发送ACK报文允许客户机继续使用当前IP地址
  • 如果该IP地址已被分配给其他客户机使用，DHCP服务器会发送NACK否认报文，客户机需要重新发送 Discover报文来重新分配IP地址

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更新租约

当DHCP服务器向客户机出租的IP地址租期到达50%时，就需要更新租约

  1. 客户机直接向提供租约的服务器发送DHCP Request报文（这个请求是直接发送给DHCP服务器的，而不是广播到整个网络），要求更新现有的地址租约
  2. 如果租约有效且IP地址可用，DHCP服务器会发送一个 DHCP ACK消息给DHCP客户端，该消息包含已分配的IP地址和其他配置信息，并更新租约的时间
  3. 如果DHCP客户端在租约时间达到一半时未能成功更新租约，当租约时间达到租约期限的87.5%时，DHCP客户端会进入重绑定状态。客户端会开始尝试与任何可用的DHCP服务器通信，以更新其租约。客户端会广播 DHCP Discover报文，并等待DHCP服务器的响应
  4. 如果DHCP客户端在租约终止前成功地从DHCP服务器接收到响应，它将更新其租约并继续使用当前的IP地址配置
  5. 如果客户端在租约终止前未能从任何DHCP服务器接收到响应，它将停止使用当前的IP地址，并开始执行初始的DHCP租约过程来重新获取IP地址和其他网络配置信息

DHCP动态配置主机地址

DHCP服务

  • 为大量客户机自动分配地址，集中管理
  • 减轻管理和维护成本，提高网络配置效率

可分配的地址信息主要包括

  1. 网卡的IP地址、子网掩码
  2. 对应的网络地址、广播信息
  3. 默认网关地址
  4. DNS服务器地址

DHCP动态分配实验步骤

1.1

安装软件包

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查看配置文件信息

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将配置文件替换为示例文件，修改其中的一些参数直接使用

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1.2

修改dhcp配置文件

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↓该部分为该配置文件的全局配置参数

全局配置参数针对所有subnet，如果subnet写了相应参数，和全局参数不一致，优先按subnet的执行

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配置subnet

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保存并退出vim编辑器

1.3

在另一台同一网段的虚拟机上，修改网卡配置文件

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将BOOTPROTO选项改为dhcp，保存并退出

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重启网络服务前后的对比

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通过/var/lib/dhcpd/dhcpd.leases文件查看dhcp的IP分配信息

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DHCP自动分配实验步骤

1.1

修改dhcp配置文件

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在配置文件中找到一个host示例修改参数实现自动分配，这里的MAC地址使用另一个虚拟机，绑定的IP地址设置为地址池范围（100 ~ 200）之外的205

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重启相关服务

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1.2

来到另一台虚拟机

重启网络服务，查看网卡IP。已经变成了205

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也可以使用dhclient命令来释放并获取地址

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