DHCP服務器的工作原理
本章要點
DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol，動態主機配置協議)服務器的工作原理。
安裝DHCP服務器。
DHCP服務器的故障排除。
DHCP用於爲計算機自動提供IP地址、子網掩碼和路由信息。網絡管理員通常會分配某個範圍的IP地址來分發給局域網上的客戶機，當設備接入這個局域網時，它們會向DHCP服務器請求一個IP地址。然後DHCP服務器爲每個請求的設備分配一個地址，直到分配該範圍內的所有IP地址爲止。已經分配的IP地址必須定時地延長借用期，這個延期的過程稱做“leasing”，確保當客戶機設備在正常地釋放IP地址之前突然從網絡斷開時被分配的地址可以歸還給服務器。本章以RHEL 5.0爲例介紹如何建立一個完整和安全的DHCP服務器。
8.1 DHCP服務器的工作原理
8.1.1 DHCP簡介
DHCP的前身是BOOTP，它工作在OSI的應用層，是一種幫助計算機從指定的DHCP服務器獲取配置信息的自舉協議。DHCP使用客戶端/服務器模式，請求配置信息的計算機叫做“DHCP客戶端”，而提供信息的叫做“DHCP服務器”。DHCP爲客戶端分配地址的方法有3種，即手工配置、自動配置和動態配置。DHCP最重要的功能就是動態分配，除了IP地址，DHCP還爲客戶端提供其他的配置信息，如子網掩碼，從而使得客戶端無須用戶動手即可自動配置並連接網絡。
8.1.2 爲什麼使用DHCP
DHCP在快速發送客戶網絡配置方面很有用，當配置客戶端系統時，若管理員選擇DHCP，則不必輸入IP地址、子網掩碼、網關或DNS服務器，客戶端從DHCP服務器中檢索這些信息。DHCP在網絡管理員想改變大量系統的IP地址時也有用，與其重新配置所有系統，不如編輯服務器中的一個用於新IP地址集合的DHCP配置文件。如果某機構的DNS服務器改變，這種改變只須在DHCP服務器中，而不必在DHCP客戶端上進行。一旦客戶端的網絡被重新啓動(或客戶端重新引導系統)，改變就會生效。除此之外，如果便攜電腦或任何類型的可移動計算機被配置使用DHCP，只要每個辦公室都有一個允許其聯網的DHCP服務器，它就可以不必重新配置而在辦公室間自由移動。
8.1.3 DHCP的工作流程
1.發現階段
即DHCP客戶端查找DHCP服務器的階段。客戶機以廣播方式(因爲DHCP服務器的IP地址對於客戶端來說是未知的)發送DHCP discover信息來查找DHCP服務器，即向地址255.255.255.255發送特定的廣播信息。網絡上每一臺安裝了TCP/IP的主機都會接收到這種廣播信息，但只有DHCP服務器纔會做出響應。
2.提供階段
即DHCP服務器提供IP地址的階段，在網絡中接收到DHCP discover信息的DHCP服務器都會做出響應。它從尚未出租的IP地址中挑選一個分配給DHCP客戶端，向其發送一個包含出租的IP地址和其他設置的DHCP offer信息。
3.選擇階段
即DHCP客戶端選擇某臺DHCP服務器提供的IP地址的階段。如果有多臺DHCP服務器向DHCP客戶端發送DHCP offer信息，則DHCP客戶端只接受第1個收到的DHCP offer信息。然後它就以廣播方式回答一個DHCP request信息，該信息中包含向它所選定的DHCP服務器請求IP地址的內容。之所以要以廣播方式回答，是爲了通知所有DHCP服務器，它將選擇某臺DHCP服務器所提供的IP地址。
4.確認階段
即DHCP服務器確認所提供的IP地址的階段。當DHCP服務器收到DHCP客戶端回答的DHCP request信息之後，它向DHCP客戶端發送一個包含其所提供的IP地址和其他設置的DHCP ACK信息，告訴DHCP客戶端可以使用該IP地址，然後DHCP客戶端便將其TCP/IP與網卡綁定。另外，除DHCP客戶端選中的服務器外，其他的DHCP服務器都將收回曾提供的IP地址。
5.重新登錄
以後DHCP客戶端每次重新登錄網絡時，不需要發送DHCP discover信息，而是直接發送包含前一次所分配的IP地址的DHCP request信息。當DHCP服務器收到這一信息後，它會嘗試讓DHCP客戶端繼續使用原來的IP地址，並回答一個DHCP ACK信息。如果此IP地址已無法再分配給原來的DHCP客戶端使用(比如此IP地址已分配給其他DHCP客戶端使用)，則DHCP服務器給DHCP客戶端回答一個DHCP NACK信息。當原來的DHCP客戶端收到此信息後，必須重新發送DHCP discover信息來請求新的IP地址。
6.更新租約
DHCP服務器向DHCP客戶端出租的IP地址一般都有一個租借期限，期滿後DHCP服務器便會收回該IP地址。如果DHCP客戶端要延長其IP租約，則必須更新其IP租約。DHCP客戶端啓動時和IP租約期限過一半時，DHCP客戶端都會自動向DHCP服務器發送更新其IP租約的信息。
DHCP的設計目標
8.1.4 DHCP的設計目標
DHCP的設計目標如下。
(1)DHCP應該是一種機制而不是策略，它必須允許本地系統管理員控制配置參數，本地系統管理員應該能夠對所希望管理的資源進行有效的管理。
(2)客戶端不需要手工配置，而應該在不參與的情況下發現合適於本地機的配置參數，並利用這些參數加以配置。
(3)不需要爲單個客戶端配置網絡，在通常情況下，網絡管理員沒有必要輸入任何預先設計好的用戶配置參數。
(4)DHCP不需要在每個子網上配置一臺服務器，出於經濟原因，DHCP服務器必須可以和路由器或BOOTP轉發代理一起工作。
(5)DHCP客戶端必須能對多個DHCP服務器提供的服務做出響應，出於網絡穩定與安全的考慮，有時需要在網絡中添加多臺DHCP服務器。
(6)DHCP必須靜態配置，而且必須用現存的網絡協議實現。
(7)DHCP必須能夠和BOOTP轉發代理互操作。
(8)DHCP必須能夠爲現有的BOOTP客戶端提供服務。
(9)不允許有多個客戶端同時使用一個網絡地址。
(10)在DHCP客戶端重新啓動後仍然能夠保留其原先的配置參數，如果可能，客戶端應該被指定爲相同的配置參數。
(11)在DHCP服務器重新啓動後仍然能夠保留客戶端的配置參數，如果可能，即使DHCP機制重新啓動，也應該能夠爲客戶端分配原有的配置參數。
(12)能夠爲新加入的客戶端自動提供配置參數。
(13)支持對特定客戶端永久固定分配網絡地址。
上面(9)~(13)的設計目標是對於網絡層參數的設計而言的，在網絡層參數上，DHCP必須做到這幾點。
8.2 安裝DHCP服務器
8.2.1 DHCP配置文件
可以使用RHEL 5.0自身攜帶的RPM包安裝，安裝結束後DHCP端口監督程序dhcpd配置文件是/etc目錄中的名爲dhcpd.conf的文件。下面手工建立/etc/dhcpd.conf文件，該文件通常包括3個部分，即parameters參數、declarations聲明和option選項。
1.DHCP配置文件中的parameters
parameters表明如何執行任務，以及是否要執行任務或將哪些網絡配置選項發送給客戶端，主要參數如表8-1所示。
表8-1 DHCP配置文件中的主要參數
參 數解 釋
ddns-update-style配置DHCP-DNS互動更新模式
default-lease-time指定默認租賃時間的長度，單位是秒
max-lease-time指定最大租賃時間長度，單位是秒
hardware指定網卡接口類型和MAC地址
server-name通知DHCP客戶端服務器名稱
get-lease-hostnames flag檢查客戶端使用的IP地址
fixed-address ip分配給客戶端一個固定的地址
authritative拒絕不正確的IP地址的要求
2.DHCP配置文件中的declarations
declarations用來描述網絡佈局及提供客戶的IP地址等，主要聲明如表8-2所示。 聲 明解 釋
shared-network用來告知是否一些子網絡共享相同網絡
subnet描述一個IP地址是否屬於該子網
range起始IP終止IP提供動態分配IP的範圍
host主機名稱參考特別的主機
group爲一組參數提供聲明
續表
聲 明解 釋
allow unknown-clients﹔deny unknown-client是否動態分配IP給未知的使用者
allow bootp;deny bootp是否響應激活查詢
allow booting﹔deny booting是否響應使用者查詢
filename開始啓動文件的名稱，應用於無盤工作站
next-server設置服務器從引導文件中裝入主機名，應用於無盤工作站