DHCP服務安裝與管理
一、DHCP是什麼
名稱：DHCP – Dynamic Host Configuration Protocol 動態主機配置協議
功能：DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol，動態主機配置協議)是一個局域網的網絡協議，使用UDP協議工作， 主要有兩個用途：
1、 給內部網絡或網絡服務供應商自動分配IP地址，主機名，DNS服務器，域名
2、 配和其它服務，實現集成化管理功能。如：無人執守安裝服務器
DHCP是一個C/S架構的協議，DHCP服務器端使用UDP的67號端口； DHCP 客戶端使用UDP的68號端口。
爲什麼使用DHCP
①DHCP服務器用於爲客戶機動態分配IP地址，避免了TCP/IP網絡中地址的衝突，便於對網絡的IP地址進行管理；
②在使用TCP/IP協議通信的網絡中，每臺計算機都必須至少有一個IP地址，這樣才能與其他計算機通信。對於一個較大規模的網絡來說，逐個地爲每臺計算機分配和設置IP地址，將是一件很麻煩的事情，也不便於管理和維護；
③對於像筆記本這樣的移動用戶，經常從一個子網移動到另一個子網，需要不斷地手動更換IP地址，很不方便；
④DHCP服務器通過動態的IP地址分配還能解決IP地址資源不足的情況，因此DHCP產生了。
二、DHCP工作原理（C/S）
我們看下面的圖，客戶端從DHCP服務器獲取IP地址的過程我們稱爲DHCP租約過程，分爲四個步驟：
1、客戶發出的IP租用請求報文
DHCP客戶機初始化TCP/IP，通過UDP端口67向網絡中發送一個DHCP DISCOVER廣播包，請求租用IP地址。該 廣播包中的源IP地址爲0.0.0.0，目標IP地址爲255.255.255.255；包中還包含客戶機的MAC地址和計算機名。
2、DHCP Server迴應的IP租用提供報文
任何接收到DHCP DISCOVER廣播包並且能夠提供IP地址的DHCP服務器，都會通過UDP端口68給客戶機迴應一個DHCP OFFER廣播包，提供一個IP地址。該廣播包的源IP地址爲DHCP服務器IP，目標IP地址爲255.255.255.255；包中還包含提供的IP地址、子網掩碼及租期等信息。
3、客戶選擇IP租用報文
客戶機從不止一臺DHCP服務器接收到提供之後，會選擇第一個收到的DHCP OFFER包，並向網絡中廣播一個 DHCP REQUEST消息包，表明自己已經接受了一個DHCP服務器提供的IP地址。該廣播包中包含所接受的IP地址和服務器的IP地址。 所有其他的DHCP服務器撤消它們的提供以便將IP地址提供給下一次IP租用請求。
4、DHCP服務器發出IP租用確認報文
被客戶機選擇的DHCP服務器在收到DHCP REQUEST廣播後，會廣播返回給客戶機一個DHCP ACK消息包，表明已經接受客戶機的選擇，並將這一IP地址的合法租用以及其他的配置信息都放入該廣播包發給客戶機。
5、客戶配置成功後發出的公告報文
客戶機在收到DHCP ACK包，會使用該廣播包中的信息來配置自己的TCP/IP，則租用過程完成，客戶機可以在網絡中通信。至此一個客戶獲取IP的DHCP服務過程基本結束，不過客戶獲取的IP一般是用租期，到期前需要更新租期，這個過程是通過租用更新數據包來完成的。
注意：客戶端執行DHCP DISCOVER 後，如果沒有DHCP 服務器響應客戶端的請求，客戶端會隨機使用169.254.0.0/16 網段中的一個IP 地址，配置本機地址。
169.254.0.0/16是windows的自動專有IP尋址範圍，也就是在無法通過DHCP獲取IP地址時，由系統自動分配的IP地址段。
客戶IP租用更新報文，由於IP是“租”來的，所以是有租期的：
（1）在當前租期已過去50%時，DHCP客戶機直接向爲其提供IP地址的DHCP服務器發送DHCP REQUEST消息包。如果客戶機接收到該服務器迴應的DHCP ACK消息包，客戶機就根據包中所提供的新的租期以及其它已經更新的TCP/IP參數，更新自己的配置，IP租用更新完成。如果沒收到該服務器的回覆，則客戶機繼續使用現有的IP地址，因爲當前租期還有50%。
（2）如果在租期過去50%時未能成功更新，則客戶機將在當前租期過去87.5%時再次向爲其提供IP地址的DHCP聯繫。如果聯繫不成功，則重新開始IP租用過程。
（3）如果DHCP客戶機重新啓動時，它將嘗試更新上次關機時擁有的IP租用。如果更新未能成功，客戶機將嘗試聯繫現有IP租用中列出的缺省網關。如果聯繫成功且租用尚未到期，客戶機則認爲自己仍然位於與它獲得現有IP租用時相同的子網上（沒有被移走）繼續使用現有IP地址。 如果未能與缺省網關聯繫成功，客戶機則認爲自己已經被移到不同的子網上，將會開始新一輪的IP租用過程。
總結
50%:續約。(續不上繼續用)
87.5%:再次續約。(續不上找別人)
DHCP工作站除了在開機的時候發出 DHCPrequest 請求之外，在租約期限一半的時候也會發出 DHCPrequest ，如果此時得不到 DHCP服務器的確認的話，工作站還可以繼續使用該IP；當租約期過了87.5%時，如果客戶機仍然無法與當初的DHCP服務器聯繫上，它將與其它 DHCP服務器通信。如果網絡上再沒有任何DHCP協議服務器在運行時，該客戶機必須停止使用該IP地址，並從發送一個Dhcpdiscover數據包開 始，再一次重複整個過程。要是您想退租，可以隨時送出 DHCPRELEASE 命令解約，就算您的租約在前一秒鐘才獲得的。
什麼是中繼(建議不要用)
設想一個場景：一個公司有A和B兩個網絡，但是不想給每個網絡都分配一個DHCP服務器，只想用一個DHCP服務器完成地址的分配，該怎麼辦呢？此時就可以用到中繼了，將DHCP服務器放到A網絡中，配置一個地址池，用於給A網絡分配地址，然後配置一箇中繼地址池，用於給B網絡分配地址。之後在路由器(直連A-B)上，配置一箇中繼，當B網絡的客戶機發起DHCP的請求時，路由器就將請求發給A網絡的DHCP服務，DHCP服務器將請求響應給路由器，路由器再響應給B網絡。（注意：此過程路由器和DHCP服務器間是單播通信，路由器和B網絡的主機爲廣播通信）。
三、DHCP配置
1、安裝 dhcp
[root@localhost ~]# yum -y install dhcp
2、dhcp主文件列表
[root@localhost ~]# rpm -ql dhcp
/etc/dhcp/dhcpd.conf # dhcp 配置文件
/etc/rc.d/init.d/dhcpd # dhcp 服務啓動腳本
/etc/rc.d/init.d/dhcrelay # dhcp中繼 服務啓動腳本
/etc/sysconfig/dhcpd # 服務腳本配置文件
/usr/sbin/dhcpd # dhcp 程序，可執行文件
/usr/sbin/dhcrelay # dhcp中繼程序，可執行文件
3、配置文件詳解
[root@localhost ~]# cat /etc/dhcp/dhcpd.conf
#
# DHCP Server Configuration file.
# see /usr/share/doc/dhcp*/dhcpd.conf.sample
# see 'man 5 dhcpd.conf'
#
提示說配置文件在 /usr/share/doc/dhcp*/dhcpd.conf.sample， 那麼我們把它複製到/etc/dhcp目錄，並改名爲 dhcpd.conf ：
[root@localhost ~]# cp /usr/share/doc/dhcp-4.1.1/dhcpd.conf.sample /etc/dhcp/dhcpd.conf
cp: overwrite `/etc/dhcp/dhcpd.conf'? y
配置文件主要分爲四個部分：
option #定義全局參數
subnet Netaddress netmask NETMask{ #定義子網
}
host NAME { #主機配置，分配固定IP
}
log-facility #定義dhcp 日誌信息
1、每一行必須以分號 ； 結尾。只能通過/var/log/messages文件查看是否有錯誤
2、全局參數對全局生效，當全局配置與局部配置衝突時，局部參數將覆蓋全局參數。
3、局部配置必須包含在 花括號 中，其他都是全局配置
常用指令介紹：
指令 說明
domain-name 指定域名
domain-name-servers DNS服務器地址
routers 默認網關
default-lease-time 默認租約期限
max-lease-time 最大租約期限
log-facility 日誌
subnet 定義子網
range 定義地址池
host 保留主機地址
filename 指定PXE文件
server-name 服務器名稱
fixed-address 固定IP地址
配置文件：
全局配置
#option domain-name "mageedu.com"; #定義域名爲test.org，這個沒用，一般都註釋掉
option domain-name-servers 192.168.211.128; #定義DNS服務器爲172.16.0.1，多個以逗號分隔
default-lease-time 600; #定義默認租約期限，這裏爲600秒
max-lease-time 7200; #定義最大租約期限，這裏爲7200秒
### 日誌信息
log-facility local7; #日誌爲faility local7；可以看/etc/rsyslog.conf，這裏不解釋
### 子網選項
subnet 192.168.211.0 netmask 255.255.255.0 { # 子網聲明
#定義了一個子網192.168.211.0/24，注意，這個地址池一定要和你服務器的IP在同一網段，即使是中繼，也要至少有一個本地子網段！
192.168.211.240 192.168.211.245; #地址池從192.168.211.240到192.168.211.245;以空格分割
option domain-name-servers 114.114.114.114,192.168.211.128; #定義DNS服務器
option routers 192.168.211.128; #定義網關爲192.168.211.128
option broadcast-address 192.168.211.255; #定義廣播地址爲192.168.211.255
default-lease-time 86400; #定義默認IP 租約時間，以秒爲單位的租約時間。
max-lease-time 86400; #定義客戶端IP租約時間的最大值，當客戶端超過租約時間，卻尚未更新IP 時，最長可以使用該IP 的時間；
}
### 主機選項，保留地址（有時我們需要爲某些主機配置固定IP地址，host選項滿足這一需求）
host server1 { #定義一個名爲server1的主機
option routers 192.168.211.128; #定義網關
option domain-name-servers 192.168.211.128; #定義域名服務器
option broadcast-address 192.168.211.255; #定義廣播地址
filename "vmunix.passacaglia"; #指向一個文件，用於PXE
server-name "cobbler.mageedu.com"; #通知客戶端dhcp服務器名字
hardware ethernet 0:0:c0:5d:bd:95; #聲明瞭server1這個主機的MAC地址
fixed-address 192.168.211.133; #定義這個主機的固定ip地址爲192.168.211.133
}
## 綁定pc1主機ip地址配置
host pc1 {
hardware ethernet 00:a0:cc:cf:9C:14; #客戶端MAC地址
fixed-address 192.168.1.20; #客戶端要獲取的地址
}
沒有寫在subnet或host中的選項是全局選項，也就是默認值，當host或者subnet中沒有定義的時候生效。當內部定義後，則匹配最精確的，也就是自身定義的。
如果DHCP服務器是多網卡，還需要配置dhcpd監聽網卡：
[root@localhost ~]# vim /etc/sysconfig/dhcpd
# Command line options here
DHCPDARGS=eth0 #綁定網卡名稱
4、啓動 dhcp 服務
[root@localhost ~]# service dhcpd start
5、查看監聽端口
[root@localhost ~]# ss -tulpn | grep dhcp
udp UNCONN 0 0 *:67 *:* users:(("dhcpd",27249,7)
6、查看租約信息
作爲服務器端的租約文件：/var/lib/dhcpd/dhcpd.leases
作爲客戶端的租約文件： /var/lib/dhclient/dhclient-eth0.leases
租期數據庫
在 DHCP 服務器上，/var/lib/dhcp/dhcpd.leases 文件中存放着 DHCP 的客戶租期數據庫。該文件不應該被手工修改。每個新近分配的 IP 地址的 DHCP 租期信息都會自動儲存在租期數據庫中。該信息包括租期的長度；IP 地址被分配的對象；租期的開始和終止日期；以及用來檢索租期的網卡的 MAC 地址。
租期數據庫中所用的時間是格林威治標準時間（GMT），不是本地時間。
租期數據庫不時被重建，因此它不算太大。首先，所有已知的租期會被儲存到一個臨時的租期數據庫中，dhcpd.leases 文件被重命名爲 dhcpd.leases~，然後，臨時租期數據庫被寫入 dhcpd.leases 文件。
在租期數據庫被重命名爲備份文件，新文件被寫入之前，DHCP 守護進程有可能被殺死，系統也有可能會崩潰。如果發生了這種情況，啓動服務所需的dhcpd.leases 文件就不會存在。這時，請不要創建新租期文件。因爲這樣做會丟失所有原有的舊租期文件，從而導致更多問題。正確的辦法是把dhcpd.leases~ 備份文件重命名爲 dhcpd.leases，然後再啓動守護進程。
配置dhcp中繼
1）在dhcp服務器上的主配置文件/etc/dhcp/dhcpd.conf中添加需要中繼的subnet並重啓dhcp服務
2）在中繼服務器上開啓包轉發功能
[root@localhost ~]# vim /etc/sysctl.conf
net.ipv4.ip_forward = 1
[root@localhost ~]# sysctl -p ＃更新配置文件
3）在中繼服務器上的配置文件/etc/sysconfig/dhcrelay中添加參數
[root@localhost ~]# vim /etc/sysconfig/dhcrelay
INTERFACES="eth0 eth1" #聲明你要使用哪幾塊網卡中繼
DHCPSERVERS="192.168.211.128" #指定dhcp服務器
4）在中繼服務器上啓動中繼服務
[root@localhost ~]# service dhcprelay start
配置DHCP客戶端
通常網管員使用選擇手工配置 DHCP 客戶，需要修改/etc/sysconfig/network 文件來啓用聯網；並修改/etc/sysconfig/network-scripts 目錄中每個網絡設備的配置文件。在該目錄中，每個設備都有一個叫做ifcfg-eth？的配置文件，eth？是網絡設備的名稱。如eth0等。如果你想在引導時啓動聯網，NETWORKING變量必須設爲 yes。除了此處之外/etc/sysconfig/network 文件應該包含以下行：
NETWORKING=yes
DEVICE=eth0
BOOTPROTO=dhcp
ONBOOT=yes
測試：
在 dhcp 服務器上， tail -f /var/log/messages ， 可以看到dhcp分配的詳細信息。
cat /var/lib/dhcpd/dhcpd.leases 也可以看到分配的租期數據庫。