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DHCP原理及配置

2015-11-19 22:38 681 查看

DHCP全称为动态主机配置协议(Dynamic Host Configure Protocol)。从名字我们就可以看出来，这是一个动态的配置主机的协议。DHCP是用来实现给主机自动分配IP地址，从而来减轻网络管理员手动配置IP地址的繁琐。当我们面临几十台的主机还无法体现出这个“繁琐”，但当我们面临一个企业几百台或者是IDC机房上千台主机的时候，你就感受到痛苦了。
DHCP是一个C/S（C：客户端，S：服务器端）架构的协议，所以需要提供一个DHCP服务器，在Linux中，DHCP的服务器端软件是DHCPD。DHCP是UDP协议，与其他协议有所不同，DHCP协议可能是双向通信的，所以客户机和服务器端都需要各自监听一个端口，来完成协议通信：服务端为67，客户端为68。(注：DHCP是由bootp协议的升级版。)
客户机从DHCP获取IP地址的过程我们称为DHCP租约过程，分为四个步骤：

接下来我们通过抓包的方式详细谈一谈这四个步骤：
1.客户端请求IP地址：
客户机发起一个DHCP Discover包，用来请求IP地址：

继续进一步分析这个Discover包，可以看到：
1）目标MAC地址为广播地址(Destination：ff:ff:ff:ff:ff:ff)，源MAC地址为客户机MAC地址(Source：00:0c:29:97:15:cb)。
2）目标IP地址为广播地址(Destination:255.255.255.255)，源IP地址为0.0.0.0。
3）目标端口为67，源端口为68

2.服务器响应客户机请求：
服务器发送一个DHCP Offer包，响应客户机的请求：

继续进一步分析DHCP Offer包，可以看到：
1）源MAC地址为DHCP服务器的地址(08:10:78:20:99:20)，目标MAC地址为广播地址(ff:ff:ff:ff:ff:ff)

2）源IP地址为DHCP服务器的地址(172.16.100.1)，目标IP地址为广播地址(255.255.255.255)
3）源端口号为服务器端端口号(67)，目标端口号为客户端端口号(68)
4）分配给客户机的IP地址是172.16.100.35/255.255.255.0
5）租约为1天

3.客户端回应(选择IP地址)
客户端回应一个DHCP Request包，选择IP地址：

进一步分析DHCP Request包：
1）源MAC地址为客户机地址，目标MAC为广播地址
2）源IP地址为0.0.0.0，目标IP为广播地址
3）源端口为68，目标端口为67
4）请租的IP地址为172.16.100.35

4.服务器确认
服务器响应一个ACK/NACK（如果IP可用，服务器就回应一个ACK包，其中包含租约等信息；如果IP不可用，服务器就回应一个NACK包，表明此IP不可用），这里为ACK包。

进一步分析ACK包：

1）源MAC地址为服务器地址，目标MAC为广播地址 2）源IP地址为0.0.0.0，目标IP为广播地址 3）源端口为67，目标端口为68 4）出租的IP地址为172.16.100.35/255.255.255.0 5）租约为1天

至此，客户机获取到了IP地址。
由于这个IP是“租”来的，所以是有租期的，正如上面看到了，我这里的起始租约是1天。当租约达到50%的时候，客户机就会联系服务器续约，续约后服务器将此IP的使用期限重置为1天。如果在租约达到50%的时候，客户机无法联系到服务器，那么就会继续使用到当前时间的50%(也就是总体租约达到75%)，以此类推，最后当租约已使用了87.5%还无法联系到服务器时候，客户机认为该DHCP服务器已经无效，重新发起Discover获取IP的请求。
上面提到中继。设想一个场景：一个公司有A和B两个网络，但是不想给每个网络都分配一个DHCP服务器，只想用一个DHCP服务器完成地址的分配，该怎么办呢？此时就可以用到中继了，将DHCP服务器放到A网络中，配置一个地址池，用于给A网络分配地址，然后配置一个中继地址池，用于给B网络分配地址。之后在路由器(直连A-B)上，配置一个中继，当B网络的客户机发起DHCP的请求时，路由器就将请求发给A网络的DHCP服务，DHCP服务器将请求响应给路由器，路由器再响应给B网络。（注意：此过程路由器和DHCP间是单播通信，路由器和B网络的主机为广播通信）。这个就是中继，这个我这里就不讲了，如果大家想了解的话，自行搜索。

-------------------------------------------- 一条分割线-------------------------------------------------
配置部分：
1.安装dhcp包：

[root@localhost ~]# yum install -y dhcp

2.查看dchp包包含的内容

[root@ ~]# rpm -qpl dhcp
/etc/dhcp                  #dhcp的配置文件所在的目录
/etc/dhcp/dhcpd.conf       #dhcp的配置文件
/etc/dhcp/dhcpd6.conf      #ipv6的dhcp的配置文件，忽略掉即可
/etc/openldap/schema/dhcp.schema
/etc/portreserve/dhcpd
/etc/rc.d/init.d/dhcpd     #dhcp服务脚本
/etc/rc.d/init.d/dhcpd6
/etc/rc.d/init.d/dhcrelay  #dhcp中继的服务脚本
/etc/rc.d/init.d/dhcrelay6
/etc/sysconfig/dhcpd       #服务脚本的配置文件
/etc/sysconfig/dhcpd6
/etc/sysconfig/dhcrelay
/etc/sysconfig/dhcrelay6
/usr/bin/omshell
/usr/sbin/dhcpd       #dhcp程序
/usr/sbin/dhcrelay    #dhcp中继程序
..........    #还有很多，由于后面的都是一些文档，我这里就省略了

3.查看配置文件：
根据上面内容我们看到，dhcp的配置文件在/etc/dhcp这个目录中：

[root@ ~]# cat /etc/dhcp/dhcpd.conf
#
# DHCP Server Configuration file.
#   see /usr/share/doc/dhcp*/dhcpd.conf.sample   #他说配置文件的示例在/usr/share....里
#   see 'man 5 dhcpd.conf'
#
[root@ ~]#

按照要求复制配置dhcpd.conf文件到/etc/dhcp/并改名为dhcpd.conf：

[root@ ~]# cp /usr/share/doc/dhcp-4.1.1/dhcpd.conf.sample /etc/dhcp/dhcpd.conf
cp: overwrite `/etc/dhcp/dhcpd.conf'? y               #询问是否覆盖之前存在的配置文件，y覆盖
[root@ ~]#

我们先来解释一下这个配置文件的格式：
1.总体分为四个部分：
option #定义全局参数
subnet Netaddress netmask NETMask{ #定义子网
}
host NAME { #主机配置
}
log-facility #定义dhcp自身运行参数
2.每个参数以分号(';')结尾。
3.全局参数对全局生效，局部参数高于全局参数；

4.DHCP常用参数详解：

domain-name	为客户端指明DNS服务器的名称
domain-name-servers	指定DNS服务器
routers	网关地址
default-lease-time	默认租约期限
max-lease-time	最大租约期限
log-facility	日志服务器级别
subnet	定义子网
range	dhcp地址池
host	定义单独主机
filename	指定PXE文件
server-name	通知客户端dhcp服务器名字
fixed-address	定义主机的IP地址

为了方便起见，我这里是一个简化的dhcp的配置文件(包含了会用到的所有的信息)：

[root@ ~]# sed -i '/^#/d' /etc/dhcp/dhcpd.conf
[root@ ~]# sed -i '/^$/d' /etc/dhcp/dhcpd.conf
[root@ ~]# cat /etc/dhcp/dhcpd.conf
#option domain-name "test.org"; #定义域名为test.org，这个没用，一般都注释掉
option domain-name-servers 172.16.0.1; #定义DNS服务器为172.16.0.1，多个空格分割
option routers 172.16.0.1; #定义网关为172.16.0.1
default-lease-time 600; #定义默认租约期限，这里为600秒
max-lease-time 7200; #定义最大租约期限，这里为7200秒
log-facility local7; #日志为faility local17；可以看/etc/rsyslog.conf，这里不解释
subnet 172.16.0.0 netmask 255.255.0.0 { #定义了一个子网172.16.0.0/24，注意，这个地址池要和你服务器的IP在同一网段，即使是中继，也要至少有一个本地子网段！
range 172.16.10.10 172.16.10.20; #地址池从172.16.10.10到172.16.10.20；以空格分割
option broadcast-address 172.16.255.255; #定义广播地址为172.16.255.255
default-lease-time 86400;
max-lease-time 86400;

}
host mandrava { #定义一个名为mandrava的主机
option routers 172.16.100.30; #定义网关
option domain-name-servers 172.16.100.30; #定义域名服务器
option broadcast-address 172.16.100.255; #定义广播地址
filename "vmunix.passacaglia"; #指向一个文件，用于PXE
server-name "toccata.fugue.com"; #通知客户端dhcp服务器名字
hardware ethernet 0:0:c0:5d:bd:95; #声明了mandrava这个主机的MAC地址
fixed-address 172.16.100.1; #定义这个主机的ip地址为172.16.100.1
}

没有写在subnet或host中的选项是全局选项，也就是默认值，当host或者subnet中没有定义的时候生效。当内部定义后，则匹配最精确的，也就是自身定义的。

5.启动dhcp：

[root@localhost ~]# service dhcpd start
Starting dhcpd:                                            [  OK  ]
[root@localhost ~]#

6.查看监听的端口：

[root@localhost ~]# ss -tunl
Netid  State      Recv-Q Send-Q                                                   Local Address:Port                                                     Peer Address:Port
udp    UNCONN     0      0                                                                    *:67                                                                  *:*
udp    UNCONN     0      0                                                                    *:68                                                                  *:*
udp    UNCONN     0      0                                                                    *:631                                                                 *:*
tcp    LISTEN     0      128                                                                 :::22                                                                 :::*
tcp    LISTEN     0      128                                                                  *:22                                                                  *:*
tcp    LISTEN     0      128                                                          127.0.0.1:631                                                                 *:*
tcp    LISTEN     0      128                                                                ::1:631                                                                :::*
tcp    LISTEN     0      100                                                                ::1:25                                                                 :::*
tcp    LISTEN     0      100                                                          127.0.0.1:25                                                                  *:*
tcp    LISTEN     0      128                                                          127.0.0.1:6010                                                                *:*
tcp    LISTEN     0      128                                                                ::1:6010                                                               :::*
tcp    LISTEN     0      128                                                          127.0.0.1:6011                                                                *:*
tcp    LISTEN     0      128                                                                ::1:6011                                                               :::*

可以看到监听了udp的67号端口。而68号监听的原因是因为这个服务器也有可能作为客户端，这个监听跟dhcpd服务没关系。

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标签： 服务器 IP地址网络管理员 IDC机房服务端

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