秘籍第五式 DHCP

Posted 2022-04-14 哭泣的馒头

一、概述

DHCP服务概述：
名称：DHCP  - Dynamic Host Configuration Protocol  动态主机配置协议
功能：DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol，动态主机配置协议)是一个局域网的网络协议，
     使用UDP协议工作， 主要有两个用途：
1、给内部网络或网络服务供应商自动分配IP地址，主机名，DNS服务器，域名
2、配合其它服务，实现集成化管理功能。如：无人执守安装服务器

特点： C/S 模式
自动分配IP地址，方便管理
DHCP不会同时租借相同的IP地址给两台主机；
DHCP管理员可以约束特定的计算机使用特定的IP地址；
可以为每个DHCP作用域设置很多选项；
客户机在不同子网间移动时不需要重新设置IP地址。每次都自动获取IP地址就可以了。
DHCP的缺点: 
当网络上存在多服务器时，一个DHCP服务器不能查出已被其它服务器租出去的IP地址；
DHCP服务器不能跨路由器与客户机通信，除非路由器允许BOOTP协议转发。
端口：
DHCP服务使用：端口67(bootps) 68(bootpc) 。

DHCP协议由 bootp协议发展而来，是BOOTP的增强版本，bootps代表服务端端口， bootpc代表客户端端口
bootp协议：引导程序协议（BOOTP）。它可以让无盘工作站从一个中心服务器上获得IP地址，为局域网中的无盘工作站分配动态IP地址，并不需要每个用户去设置静态IP地址。

BOOTP有一个缺点：您在设定前须事先获得客户端的硬件地址，而且，MCA地址与IP的对应是静态的。换而言之，BOOTP非常缺乏“动态性 ”，若在有限的IP资源环境中，BOOTP的一对一对应会造成非常可观的浪费。
   DHCP可以说是BOOTP的增强版本，它分为两个部分：一个是服务器端，而另一个是客户端。所有的IP网络设定数据都由DHCP服务器集中管理，并负责处理客户端的DHCP要求；而客户端则会使用从服务器分配下来的IP环境数据。比较BOOTP, DHCP透过“租约”的概念，有效且动态的分配客户端的TCP/IP设定，而且，作为兼容考虑，DHCP也完全照顾了BOOTP Client的需求。

DHCP服务运行原理：

DHCP Client发现阶段：
即DHCP客户端寻找DHCP服务端的过程，对应于客户端发送DHCP Discovery，因为DHCP Server对应于DHCP客户端是未知的，所以DHCP 客户端发出的DHCP Discovery报文是广播包，源地址为0.0.0.0目的地址为255.255.255.255。网络上的所有支持TCP/IP的主机都会收到该DHCP Discovery报文，但是只有DHCP Server会响应该报文。
注意：客户端执行DHCP DISCOVER 后，如果没有DHCP 服务器响应客户端的请求，客户端会随机使用169.254.0.0/16 网段中的一个IP 地址配置本机地址。

169.254.0.0/16是windows的自动专有IP寻址范围，也就是在无法通过DHCP获取IP地址时，由系统自动分配的IP地址段。

DHCP Server 提供阶段：
DHCP Server提供阶段，即为DHCP Server响应DHCP Discovery所发的DHCP Offer阶段，即DHCP服务器提供IP地址的阶段。在网络中接收到DHCPdiscover发现信息的DHCP服务器都会做出响应，它从尚未出租的IP地址中挑选一个分配给DHCP客户机，向DHCP客户机发送一个包含出租的IP地址和其他设置的DHCPoffer提供信息
 
DHCP Client 确认阶段：
即DHCP客户机选择某台DHCP服务器提供的IP地址的阶段。如果有多台DHCP服务器向DHCP客户机发来的DHCPoffer提供信息，则DHCP客户机只接受第一个收到的DHCPoffer提供信息，然后它就以广播方式回答一个DHCPrequest请求信息，该信息中包含向它所选定的DHCP服务器请求IP地址的内容。之所以要以广播方式回答，是为了通知所有的DHCP服务器，他将选择某台DHCP服务器所提供的IP地址 

DHCP Server确认阶段：
即DHCP服务器确认所提供的IP地址的阶段。当DHCP服务器收到DHCP客户机回答的DHCPrequest请求信息之后，它便向DHCP客户机发送一个包含它所提供的IP地址和其他设置的DHCPack确认信息，告诉DHCP客户机可以使用它所提供的IP地址。然后DHCP客户机便将其TCP/IP协议与网卡绑定，另外，除DHCP客户机选中的服务器外，其他的DHCP服务器都将收回曾提供的IP地址 

DHCP Client重新登录网络：
当DHCP Client重新登录后，就不需要再发送DHCP discover发现信息了，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。当DHCP服务器收到这一信息后，它会尝试让DHCP客户机继续使用原来的IP地址，并回答一个DHCP ack确认信息。如果此IP地址已无法再分配给原来的DHCP客户机使用时（比如此IP地址已分配给其它DHCP客户机使用），则DHCP服务器给DHCP客户机回答一个DHCP nack否认信息。当原来的DHCP客户机收到此DHCP nack否认信息后，它就必须重新发送DHCP discover发现信息来请求新的IP地址。
DHCP Client更新租约：

DHCP获取到的IP地址都有一个租约，租约过期后，DHCP Server将回收该IP地址，所以如果DHCP Client如果想继续使用该IP地址，则必须更新租约。更新的方式就是，当当前租约期限过了一半后，DHCP Client都会发送DHCP Renew报文来续约租期。

DHCP服务器工作原理当中，服务器比做服务员（一个餐馆里也可以有多个服务员），IP地址比做客户需要的食物。那么可以这样描述整个过程：客人走进餐馆，问：“有没有服务员啊？”（DHCP discover），多个服务员同时回答：“有，我这有鸡翅”“有，我这有汉堡”（DHCP offer）。客人说：“好吧，我要一份汉堡”（DHCP request，这个客人比较死板，总是选择第一次听到的食物），端着汉堡的服务员回应了一声：“来啦”（DHCP ack），并把食物端到客人面前，供其享用（将网卡和IP地址绑定）。客人下次来的时候，就直接找上次那个服务员点自己喜欢的汉堡了（DHCP request），如果还有汉堡，服务员会再次确认并上菜（DHCP ack），而如果已经卖完了，服务员则会告诉客人：“不好意思，已经卖完了”（DHCP nack）。当然，服务员隔一段时间会来收拾一次桌子，除非客人特别说明这菜还要继续吃的，服务员会将剩菜端走。

二、安装配置

1、安装

dhcp-common-4.1.1-25.P1.el6.x86_64.rpm   #包括DHCP客户端和服务端共同需要的一些文件
dhclient-4.1.1-25.P1.el6.x86_64.rpm       #dhcpclient
dhcp-4.1.1-25.P1.el6.x86_64.rpm      # dhcp 服务端包
或
yum -y install dhcp

2、配置文件

1、主配置文件
cat /etc/dhcp/dhcpd.conf
# DHCP Server Configuration file.
#   see /usr/share/doc/dhcp*/dhcpd.conf.example
#   see dhcpd.conf(5) man page
#
2、DHCP主程序包安装好后会自动生成主配置文件的范本文件
yes |cp /usr/share/doc/dhcp-4.2.5/dhcpd.conf.example /etc/dhcp/dhcpd.conf

此时不要启动,启动会失败
#启动失败的原因是 dhcp服务器配置的IP地址和默认配置文件里定义的地址段不相同。
##在启动DHCP服务之前，需要给DHCPServer配置一个静态的IP地址
3、配置文件
dhcp 范本配置文件内容包含了部分参数、声明以及选项的用法，其中注释部分可以放在任何位
置，并以“#”号开头，当一行内容结束时，以“;”号结束，大括号所在行除外

可以看出整个配置文件分成全局和局部两个部分。但是并不容易看出哪些属于参数，哪些属于声明和选项。

概念与协议：
作用域：可以分配IP的范围 subnet
地址池：可以分配给客户端的IP，range包括的IP
保留地址：指定某个客户端使用一个特定IP，通过host配置的
租约(时间)：客户端可以使用这个IP地址的时间


配置文件：/etc/dhcp/dhcpd.conf  部分配置解释
# option definitions common to all supported networks...    ＃定义全局配置，通用于所有支持的网络选项.
option domain-name "example.org";    #为客户端指定所属的域
option domain-name-servers ns1.example.org, ns2.example.org;  #为客户端指定DNS服务器地址

default-lease-time number(数字)
  default-lease-time 600;
作用：定义默认IP 租约时间，以秒为单位的租约时间。
50%:续约。(续不上继续用)
87.5%:再次续约。(续不上找别人)
DHCP工作站除了在开机的时候发出 DHCPrequest 请求之外，在租约期限一半的时候也会发出 DHCPrequest ，如果此时得不到 DHCP服务器的确认的话，工作站还可以继续使用该IP；当租约期过了87.5%时，如果客户机仍然无法与当初的DHCP服务器联系上，它将与其它 DHCP服务器通信。如果网络上再没有任何DHCP协议服务器在运行时，该客户机必须停止使用该IP地址，并从发送一个Dhcpdiscover数据包开 始，再一次重复整个过程。要是您想退租，可以随时送出 DHCPRELEASE 命令解约，就算您的租约在前一秒钟才获得的。

max-lease-time 7200; (数字)
作用：定义客户端IP租约时间的最大值，当客户端超过租约时间，却尚未更新IP 时，最长可以使用该IP的时间；
例：
比如，机器在开机获得IP地址后，然后关机了。这时，当时间过了default-lease-time 600秒后，没有机器向DHCP续约，DHCP会保留7200秒，保留此IP地址不用于分配给其它机器。 当超过7200秒后，将不再保留此IP地址给此机器。
注意:（3）、（4）都是以秒为单位的租约时间，该项参数可以作用在全局配置中，也可以作用在局部配置中。

log-facility local7;   #定义日志类型为  local7

subnet：
声明一般用来指定IP 作用域、定义为客户端分配的IP 地址池等等
声明格式如下：
subnet 网络号 netmask 子网掩码 
选项或参数


例：
常见声明的使用如下：
（1）subnet 网络号 netmask 子网掩码 ......
作用:定义作用域，指定子网
如：
subnet 10.5.5.0 netmask 255.255.255.224 
  range 10.5.5.26 10.5.5.30;
  option domain-name-servers ns1.internal.example.org;
  option domain-name "internal.example.org";
  option routers 10.5.5.1;
  option broadcast-address 10.5.5.31;
  default-lease-time 600;
  max-lease-time 7200;

注意：网络号必须与DHCP 服务器的网络号相同

下面介绍以下每个选项的含意：
（1）range 起始IP 地址结束IP 地址
作用：指定动态IP 地址范围
注意：可以在subnet（子网）声明中指定多个range，但多个range 所定义IP 范围不能重复

常用选项介绍
选项通常用来配置DHCP 客户端的可选参数，比如定义客户端的DNS 地址、默认网关等等。选项
内容都是以option 关键字开始。
常见选项使用如下：
（1）option routers IP 地址
作用：为客户端指定默认网关
如：option routers 10.5.5.1;
（2）option domain-name
作用：为客户端指定默认的域
（3）option domain-name-servers IP 地址
作用：为客户端指定DNS 服务器地址
注意：(1)、(2)、(3)选项可以用在全局配置中，也可以用在局部配置中。
2、租约数据库文件
租约数据库文件用于保存一系列的租约声明，其中包含客户端的主机名、MAC 地址、分配到的IP地址，以及IP地址的有效期等相关信息。这个数据库文件是可编辑的ASCII 格式文本文件。每
当发生租约变化的时候，都会在文件结尾添加新的租约记录。
DHCP 刚安装好后租约数据库文件dhcpd.leases 是个空文件
/var/lib/dhcpd/dhcpd.leases
当DHCP 服务正常运行后就可以使用cat 命令查看租约数据库文件内容了

3、随机分配IP

1、为两台机器添加一块网卡并重启
类型都是自定义，VMnet4，两台机器新添加的网卡，必须类型完全一致
需要给DHCP主机添加一块网卡，放在VMNET4,让添加的网卡分配地址服务，
131：ifconfig ens37 192.168.1.22/24 ##重启会失效
132: 添加网卡，并把网卡改到VMNET4

2、应用案例
公司有60 台计算机，IP 地址段为192.168.1.1-192.168.1.254，子网掩码是255.255.255.0，网关为192.168.1.1，192.168.1.2-192.168.1.30 网段地址给服务器配置，客户端可以使用的地址段为192.168.1.100-200，其余剩下的IP 地址为保留地址。

131操作：
1、先给DHCP服务器配置一个192.168.1.0网段的静态地址，否则服务不能启动。
2、配置好地址后，修改配置文件
mv /etc/dhcp/dhcpd.conf /etc/dhcp/dhcpd.conf.bk
vim /etc/dhcp/dhcpd.conf
subnet 192.168.1.0 netmask 255.255.255.0 
  range 192.168.1.100 192.168.1.200;
  option domain-name-servers 192.168.1.1;
  option domain-name "qingchen.cn";
  option routers 192.168.1.1;
  option broadcast-address 192.168.1.255;
  default-lease-time 600;
  max-lease-time 7200;


systemctl enable dhcpd
systemctl restart dhcpd
[root@k8s01 ~]# ps aux|grep dhcp
dhcpd      8347  0.0  0.2 105940  8136 ?        Ss   14:30   0:00 /usr/sbin/dhcpd -f -cf /etc/dhcp/dhcpd.conf -user dhcpd -group dhcpd --no-pid
[root@k8s01 ~]# netstat -tlunp|grep dhcpd
udp        0      0 0.0.0.0:67              0.0.0.0:*                           8347/dhcpd

132操作：
cd /etc/sysconfig/network-scripts/
cp ifcfg-ens33 ifcfg-ens37
[root@k8s02 network-scripts]# cat ifcfg-ens37
TYPE=Ethernet
PROXY_METHOD=none
BROWSER_ONLY=no
DEFROUTE=yes
BOOTPROTO=dhcp   ##改成dhcp
IPV4_FAILURE_FATAL=no
IPV6INIT=yes
IPV6_AUTOCONF=yes
IPV6_DEFROUTE=yes
IPV6_FAILURE_FATAL=no
IPV6_ADDR_GEN_MODE=stable-privacy
NAME=ens37  ##和网卡名称对应
DEVICE=ens37  ##和网卡名称对应
ONBOOT=yes

重启网卡:
ifdown ens37 && ifup ens37
查看网关
[root@k8s02 network-scripts]# route -n
Kernel IP routing table
Destination     Gateway         Genmask         Flags Metric Ref    Use Iface
0.0.0.0         192.168.10.2    0.0.0.0         UG    100    0        0 ens33
0.0.0.0         192.168.1.1     0.0.0.0         UG    101    0        0 ens37
172.17.0.0      0.0.0.0         255.255.0.0     U     0      0        0 docker0
192.168.1.0     0.0.0.0         255.255.255.0   U     101    0        0 ens37
192.168.10.0    0.0.0.0         255.255.255.0   U     100    0        0 ens33
查看默认DNS
[root@k8s02 network-scripts]# cat /etc/resolv.conf
# Generated by NetworkManager
search qingchen.cn
nameserver 192.168.10.2
nameserver 192.168.1.1

131查看租约信息
[root@k8s01 ~]# cat /var/lib/dhcpd/dhcpd.leases
# The format of this file is documented in the dhcpd.leases(5) manual page.
# This lease file was written by isc-dhcp-4.2.5

server-duid "\\000\\001\\000\\001)k\\353\\352\\000\\014),\\365,";

lease 192.168.1.100 
  starts 6 2022/01/08 06:33:35;
  ends 6 2022/01/08 06:43:35;
  cltt 6 2022/01/08 06:33:35;
  binding state active;
  next binding state free;
  rewind binding state free;
  hardware ethernet 00:0c:29:da:b1:7b;
  client-hostname "k8s02";

4、IP 地址绑定

在DHCP 中的IP 地址绑定用于给客户端分配固定IP 地址。比如服务器需要使用固定IP 地址就可以使用IP 地址绑定，通过MAC 地址与IP 地址的对应关系为指定的物理地址计算机分配固定IP地址。
整个配置过程需要用到 host 声明和hardware、fixed-address 参数。

（1）host 主机名 ......
作用：用于定义保留地址
（2）hardware 类型硬件地址
作用：定义网络接口类型和硬件地址。常用类型为以太网（ethernet）,地址为MAC 地址。
（3）fixed-address IP 地址
作用：定义DHCP 客户端指定的IP 地址。

131操作：
[root@k8s01 ~]# cat /etc/dhcp/dhcpd.conf
subnet 192.168.1.0 netmask 255.255.255.0 
  range 192.168.1.100 192.168.1.200;
  option domain-name-servers 192.168.1.1;
  option domain-name "qingchen.cn";
  option routers 192.168.1.1;
  option broadcast-address 192.168.1.255;
  default-lease-time 600;
  max-lease-time 7200;
host k8s01 
  hardware ethernet 00:0c:29:da:b1:7b;
  fixed-address 192.168.1.244;


###host那一段，是属于subnet里面的，固定IP地址可以不在range范围

132操作：
ifdown ens37 && ifup ens37