DHCP 服务器

DHCP 服务介绍

DHCP 动态主机配置协议（DHCP-Dynamic Host Configuration Protocol）提供了一种自动配置网络参数的方法 ‘’

==DHCP（动态主机配置协议）==自动分配 IP 地址及子网掩码、网关等网络参数；

优势：减少人工配置错误、避免 IP 冲突、便于集中管理。

在大型网络中，系统静态分配IP地址面临问题：

1. 确保不要同时在多个系统上使用同一个地址。
2. 部署新系统通常需要手动分配其IP地址。在云环境中，实例的网络是自动化配置的。

DHCP有两种协议：

• 用于IPv4网络的 DHCPv4。
• 用于IPv6网络的 DHCPv6。

本课程只介绍DHCPv4。

DHCP 通信过程

过程

① 发现（Discover）：客户端广播请求 IP；

② 提供（Offer）：服务器回应可用 IP；

③ 请求（Request）：客户端选择 IP；

④ 确认（Acknowledge）：服务器确认分配。

⑤请求（ Request(renew) ）:重新向DHCP服务器续约

⑥确认（ Acknowledge(renew) ）：DHCP服务器同意客户端续约

1. 客户端使用DHCPv4配置网络接口时，网卡将 DHCPDISCOVER 数据包发送到 255.255.255.255 广播目标。因为路由器通常不转发该广播地址，所以必须将DHCP服务器与客户端安装在同一物理网络上，以便它可以接收DHCPDISCOVER数据包。您也可以将路由器配置为DHCP中继代理，转发DHCP消息到其他网络。
2. DHCP服务器收到 DHCPDISCOVER 数据包后，响应 DHCPOFFER 数据包，该数据包包含其自己的IP地址和客户端应使用的IP地址。该数据包还包括一个租用期限，以指示所提供的IP地址有效的时间，以及其他网络参数，例如默认网关和DNS服务器。
3. 客户端收到DHCP服务器 DHCPOFFER 数据包后，发送 DHCPREQUEST 广播数据包，请求DHCP服务器提供的IP地址。这似乎很多余，但是网络上可能有多个DHCP服务器，或者路由器可能会将DHCPOFFER转发到多个网络。因此，客户端可能会从不同的DHCP服务器收到响应。客户端的DHCPREQUEST数据包包括接受请求的DHCP服务器的IP地址。
4. DHCP服务器收到DHCPREQUEST数据包后，会发送 DHCPACK 数据包，确认客户端对客户端IP地址具有独占权限，直到租约到期为止。

5. 租约到期后，重新向DHCP服务器续约。

6. DHCP服务器，同意客户端续约。

在DHCP服务器上，可以使用journalctl --unit= dhcpd.service命令来访问客户端与服务端通信消息。 以下摘录显示了客户端通过DHCP请求IP地址。

DHCPDISCOVER from 00:0c:29:26:13:b5 via eth0
DHCPOFFER on 10.1.8.101 to 00:0c:29:26:13:b5 (hosta) via eth0
DHCPREQUEST for 10.1.8.101 (10.1.8.2) from 00:0c:29:26:13:b5 (hosta) via
eth0
DHCPACK on 10.1.8.101 to 00:0c:29:26:13:b5 (hosta) via eth0

在租约到期之前，客户端会定期向服务器发送 DHCPREQUEST 数据包，以确保服务器不会收回IP地址。

多个 DHCP 服务器

尽管DHCP支持在物理网络上运行多个DHCP服务器，但不建议这么做。正常情况下，同一个物理网络中只需要一台DHCP服务器应回答客户端的请求即可。

在同一网络上运行多个服务器的情况下，当新客户端发送 DHCPDISCOVER 数据包以获取地址时，它可能会收到多个 DHCPOFFER 数据包。客户端仅接受其中一台服务器提供的配置，并广播包含该服务器IP地址的 DHCPREQUEST 数据包。其他DHCP服务器释放它们为客户端准备的IP地址。

但是，当客户端使用 DHCPREQUEST 数据包更新其IP地址时，服务器行为取决于服务器是否具有权威性。 ==非权威的DHCP服务器会忽略DHCPREQUEST数据包中不知道的地址。==当客户端发送的IP地址在权威DHCP服务器管理的地址范围内，但服务器以前不知道该IP地址时，它将拒绝该请求并发回DHCPNAK数据包。这可能意味着客户端最初是从网络上的另一台非权威的DHCP服务器获得其地址的。任何收到DHCPNAK数据包的客户端都不能再使用该地址，而必须请求一个新的地址。

使用默认配置启动DHCP服务器时，服务器不是权威服务器， 这样可以防止非权威DHCP服务器接管权威服务器提供的地址。

部署 DHCP 服务器

要配置DHCPv4服务器，请首先使用==ip addr==命令确认您的网络接口配置是否指定了BROADCAST地址。

[root@server ~ ]# ip addr
2: ens160: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc pfifo_fast state UP group default qlen 1000
    link/ether 00:0c:29:e5:be:0f brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
    inet 10.1.8.10/24 brd 10.1.8.255 scope global ens160
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet6 fe80::20c:29ff:fee5:be0f/64 scope link 
       valid_lft forever preferred_lft forever

服务器必须具有静态IP地址。

安装 DHCP 软件

# 安装软件包
[root@server ~]# yum install -y dhcp

# 配置防火墙，放行dhcp服务
[root@server ~]# firewall-cmd --add-service=dhcp
[root@server ~]# firewall-cmd --add-service=dhcp --permanent

配置 DHCP 服务器

dhcpd服务使用/etc/dhcp/dhcpd.conf配置文件。 dhcp软件包提供/usr/share/doc/dhcp-*/dhcpd.conf.example 配置文件示例。

注意注释 ：

🔒 /usr/share/doc/ : 是 Linux 系统的 ==“标准文档目录”==之一。

安装时不会自动将示例写入 /etc/dhcp/dhcpd.conf，核心是包管理器保护用户配置、示例属文档而非默认配置、避免直接启动失败，需手动复制并适配。

[root@server ~]# cp /usr/share/doc/dhcp-*/dhcpd.conf.example /etc/dhcp/dhcpd.conf

典型的DHCP配置示例：

[root@server ~]# vim /etc/dhcp/dhcpd.conf
#subnet：子网  ；  netmask：子网掩码
subnet 10.1.8.0 netmask 255.255.255.0 {
  range 10.1.8.101 10.1.8.130; #地址池：动态分配
  option routers 10.1.8.2; #网关:默认路由
  option broadcast-address 10.1.8.255; #广播:广播地址
  option domain-name-servers 223.5.5.5; #DNS：解析服务器
  option domain-name "lzh.cloud"; #域名:主机域名后缀
  default-lease-time 600; #常规租期
  max-lease-time 7200; #最长续租
}

配置说明：

• 子网定义：subnet 10.1.8.0 netmask 255.255.255.0定义了一个子网。其中10.1.8.0是子网的网络地址，255.255.255.0是子网掩码3。根据子网掩码，该子网的可用主机地址范围是10.1.8.1到10.1.8.254。

• IP 地址范围：range 10.1.8.101 10.1.8.130指定了 DHCP 服务器可分配的 IP 地址范围，在此子网中，客户端可从这个范围内获取 IP 地址。

• 默认网关：option routers 10.1.8.2设置了子网内客户端的默认网关地址为10.1.8.20，客户端通过该网关与其他网络进行通信。

• 广播地址：option broadcast-address 10.1.8.255定义了子网的广播地址6。发送到这个地址的数据包会被该子网内的所有主机接收。

• 域名服务器：option domain-name-servers 223.5.5.5指定了 DNS 服务器的地址2。223.5.5.5是阿里云提供的公共 DNS 服务器地址，用于将域名解析为 IP 地址。

• 域名搜索域：option domain-search "lzh.cloud"设置了域名搜索域。客户端在进行域名解析时，如果输入的是相对域名，系统会自动在该域名后加上此搜索域再进行解析。

#最佳实践：同时配置（域名可相同），既保证客户端有明确的身份标识（FQDN），又能通过 domain-search 优化解析体验，若需多域解析，仅扩展 domain-search 即可。
option domain-name "lzh.cloud";       # 主域名（身份标识）
option domain-search "lzh.cloud";     # 搜索域（解析优先）

• 租约时间：default-lease-time 600设置了 IP 地址的默认租用时间为 600 秒（10 分钟）4。max-lease-time 7200设置了 IP 地址的最大租用时间为 7200 秒（2 小时）4。客户端获取 IP 地址后，租约到期前会尝试续约，租约时间不会超过最大租用时间。

客户端系统上的NetworkManager使用domain-name-servers和domain-search更新resolv.conf文件中的nameserver和search参数。

验证 DHCP 配置

# 验证配置文件语法
[root@server ~]# dhcpd -t
Internet Systems Consortium DHCP Server 4.2.5
Copyright 2004-2013 Internet Systems Consortium.
All rights reserved.
For info, please visit https://www.isc.org/software/dhcp/
Not searching LDAP since ldap-server, ldap-port and ldap-base-dn were not specified in the config file

启用并启动服务

# 启用并启动服务
[root@server ~]# systemctl enable dhcpd --now

# 查看服务状态
[root@server ~]# systemctl status dhcpd

配置 DHCP 客户端

# 添加一个自动获取ip连接，假设网卡设备名为ens32
[root@client ~]# nmcli connection add con-name ens32-auto type ethernet ifname ens32
[root@client ~]# nmcli connection up ens32-auto

# 验证
[root@client ~]# ip addr show ens32
2: ens32: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc pfifo_fast state UP group default qlen 1000
    link/ether 00:0c:29:1c:a4:51 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
    #ip地址的范围在设定的100~110之间
    inet 10.1.8.100/24 brd 10.1.8.255 scope global noprefixroute dynamic ens32
       valid_lft 485sec preferred_lft 485sec
    inet6 fe80::d074:ee83:49a1:784b/64 scope link noprefixroute 
       valid_lft forever preferred_lft forever

基于 MAC 地址预留IP地址

在配置文件中，host声明可以将MAC地址绑定到IP地址。 此配置对于始终为特定系统的网络接口提供相同的IP地址特别有用，尤其是Web或数据库系统之类的服务器。

客户端MAC地址查看

[root@client ~]# ip link show ens32
2: ens32: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc pfifo_fast state UP mode DEFAULT group default qlen 1000
    link/ether 00:0c:29:1c:a4:51 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff

在以下示例中，服务器始终为MAC地址是00:0c:29:26:13:b5的系统分配10.1.8.20地址。

在/etc/dhcp/dhcpd.conf最后添加如下内容：

[root@server ~]# vim /etc/dhcp/dhcpd.confc
host client.lzh.cloud {
  hardware ethernet 00:0c:29:26:13:b5;
  fixed-address 10.1.8.30;
}

重启服务

[root@server ~]# systemctl restart dhcpd

客户端验证

# 激活连接
[root@client ~]# nmcli connection up ens32-auto

# 验证
[root@client ~]# ip addr show ens32
3: ens32: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc mq state UP group default qlen 1000
    link/ether 00:0c:29:26:13:b5 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
    altname enp11s0
    inet 10.1.8.30/24 brd 10.1.8.255 scope global dynamic noprefixroute ens32
       valid_lft 245sec preferred_lft 245sec
    inet6 fe80::95db:2216:1a36:615/64 scope link noprefixroute 
       valid_lft forever preferred_lft forever

DHCP 中继服务器(扩展-自学)

DHCP 中继介绍

前文，我们介绍了DHCP客户端和DHCP服务器在同一个广播域中时，DHCP的工作机制。

如果DHCP客户端与DHCP服务器不处于同一个广播域，那么DHCP客户端广播的DHCP Discover报文，会被网络中的三层设备丢弃，无法被DHCP服务器接收，此时，就需要DHCP中继代理（DHCP Relay Agent）。

DHCP中继可以实现在不同广播域（如子网、Vlan）之间处理和转发DHCP工作时的广播报文，使得DHCP客户端可以跨网段获取IP地址及相关参数。

DHCP 中继工作原理

有DHCP中继的场景中，DHCP中继在DHCP服务器和DHCP客户端之间转发DHCP报文，以保证DHCP服务器和DHCP客户端可以正常交互,下图示意了中继情形下，DHCP客户端与DHCP服务器的报文交互过程。

在有中继的情形下，DHCP客户端申请IP地址仍然分为四个阶段：发现、提供、请求和确认（否认）。只是客户端发送的报文会被同广播域内的DHCP中继收到，然后由DHCP中继将DHCP报文以单播的形式转发给服务器。同样，服务器响应的DHCP报文以单播形式发给DHCP中继，然后再由中继转发给客户端。

DHCP 中继实践

实验主机

主机名	IP 地址	虚拟网络
dhcp-server.lzh.cloud	10.1.8.10/24	vmnet8
dhcp-relay.lzh.cloud	10.1.8.20/24	vmnet8
dhcp-relay.lzh.cloud	10.1.1.20/24	vmnet1
dhcp-client.lzh.cloud	自动获取	vmnet1

vmnet1和vmnet8关闭dhcp功能。

实验拓扑

配置 dhcp-server

配置 dhcp

# 安装软件包
[root@dhcp-server ~]# yum install -y dhcp

# 配置防火墙，放行dhcp服务
[root@dhcp-server ~]# firewall-cmd --add-service=dhcp
[root@dhcp-server ~]# firewall-cmd --add-service=dhcp --permanent

[root@dhcp-server ~]# /bin/cp /usr/share/doc/dhcp-*/dhcpd.conf.example /etc/dhcp/dhcpd.conf
[root@dhcp-server ~]# vim /etc/dhcp/dhcpd.conf

subnet 10.1.8.0 netmask 255.255.255.0 {
  range 10.1.8.101 10.1.8.200;
  option routers 10.1.8.20;
  option broadcast-address 10.1.8.255;
  option domain-name-servers 223.5.5.5;
  option domain-search "lzh.cloud";
  default-lease-time 600;
  max-lease-time 7200;
}

# 新增一个地址池
subnet 10.1.1.0 netmask 255.255.255.0 {
  range 10.1.1.101 10.1.1.200;
  option routers 10.1.1.20;
  option broadcast-address 10.1.1.255;
  option domain-name-servers 223.5.5.5;
  option domain-search "lzh.cloud";
  default-lease-time 600;
  max-lease-time 7200;
}

# 启用并启动服务
[root@dhcp-server ~]# systemctl enable dhcpd --now

# 查看服务状态
[root@dhcp-server ~]# systemctl status dhcpd

配置路由

DHCP server必须配置一个到达 DHCP relay 接收 DHCP 广播网卡的路由。

如果不配置该路由，dhcp server 无法将数据包返回给 10.1.1.20 服务器，最终导致无法提供dhcp给 dhcp-client。

# 当前实验环境: DHCP relay的第二个网卡，地址是：10.1.1.20/24 。
# dhcp-server 去往 10.1.1.20/32 路由下一跳是 10.1.8.20
[root@dhcp-server ~]# nmcli connection modify ens32 ipv4.routes '10.1.1.20/24 10.1.8.20'
[root@dhcp-server ~]# nmcli connection up ens32

配置 dhcp-relay

配置 dhcp relay

[root@dhcp-relay ~]# yum install -y dhcp
[root@dhcp-relay ~]# cp /usr/lib/systemd/system/dhcrelay.service /etc/systemd/system/dhcrelay.service
[root@dhcp-relay ~]# vim /etc/systemd/system/dhcrelay.service

[Unit]
Description=DHCP Relay Agent Daemon
Documentation=man:dhcrelay(8)
Wants=network-online.target
After=network-online.target

[Service]
Type=notify
# 在 ExecStart 参数末尾添加 DHCP 服务器 IP 地址
ExecStart=/usr/sbin/dhcrelay -d --no-pid 10.1.8.10
StandardError=null

[Install]
WantedBy=multi-user.target

[root@dhcp-relay ~]# systemctl enable dhcrelay.service --now

配置解析

段	配置项	作用	备注
[Unit]	Description	服务描述	便于识别
[Unit]	Documentation	文档参考	可通过 man:dhcrelay(8) 查看
[Unit]	Wants/After	依赖与顺序	网络就绪后再启动，弱依赖
[Service]	Type=notify	就绪通知	服务就绪后向 systemd 发信号
[Service]	ExecStart	启动命令	-d 调试输出；–no-pid 不写 PID；末尾为 DHCP 服务器
[Service]	StandardError=null	错误输出	丢弃 stderr，生产建议改为 journal
[Install]	WantedBy	安装目标	多用户模式下开机自启

配置路由转发

# 开启路由转发
[root@dhcp-relay ~]# echo "net.ipv4.ip_forward=1" >> /etc/sysctl.conf
[root@dhcp-relay ~]# sysctl -p /etc/sysctl.conf
net.ipv4.ip_forward = 1

客户端测试

[root@client ~]# nmcli connection add type ethernet ifname ens160 con-name dynamic
[root@client ~]# nmcli connection up dynamic

DHCP 服务器-Dnsmasq(扩展-自学)

Dnsmasq 介绍

Dnsmasq 是一个集 DNS 缓存、**DHCP **、DHCP 中继、PXE一体的软件。多个功能即可以同时实施，也可以独立实施。

• 作为 DNS 缓存服务器，可以通过缓存 DNS 请求来提高对访问过的网址的连接速度。
• 作为 DHCP 服务器，可用于为局域网电脑分配内网ip地址和提供路由。
• 作为 DHCP 中继服务器，为局域网提供 DHCP 中继服务。
• 作为 TFTP 服务器，提供网络 PXE 网络引导。

Dnsmasq 轻量且易配置，适用于个人用户或小型网络。

接下来我们分别介绍这些功能。

dnsmasq 安装

[root@server ~]# yum install -y dnsmasq

dnsmasq 配置

/etc/dnsmasq.conf 配置文件提供大量的注释说明。

比较重要参数：

• listen-address，定义监听的地址，默认是监控本机的所有网卡上。
• dhcp-authoritative，DHCP 权威服务器。
• dhcp-range，IP 地址池范围。可以配置多个。
• dhcp-host，给特定 MAC 地址主机分配主机名和IP地址。
• dhcp-lease-max，DHCP 租约最长时间。
• dhcp-option，定义 dhcp 选项。
  • 设置网关：dhcp-option=option:router,1.2.3.4
  • 设置域名服务器：dhcp-option=option:dns-server,1.2.3.4,1.2.3.5
  • 设置查找域：dhcp-option=option:domain-search,lzh.cloud,example.com
  • 设置对时服务器：dhcp-option=option:ntp-server,1.2.3.4,1.2.3.5

配置示例：

# IP地址范围是10.1.8.50-150，掩码24位，租约时间是12小时
dhcp-range=10.1.8.50,10.1.8.101,255.255.255.0,12h

# 给Mac地址是00:0c:29:26:13:b5的主机分配
#   IP地址：10.1.8.30
#   租约时间：45分钟
dhcp-host=00:0c:29:26:13:b5,10.1.8.30,45m

# 设置网关
dhcp-option=option:router,10.1.8.2

# 设置DNS
dhcp-option=option:dns-server,218.2.135.1

dnsmasq 启用

客户端测试

# 添加一个自动获取ip连接
[root@client ~]# nmcli connection add con-name dynamic type ethernet ifname ens192
[root@client ~]# nmcli connection up dynamic

# 验证
[root@client ~]# ip addr show ens192
3: ens192: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc mq state UP group default qlen 1000
    link/ether 00:0c:29:26:13:b5 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
    altname enp11s0
    inet 10.1.8.30/24 brd 10.1.8.255 scope global dynamic noprefixroute ens192
       valid_lft 597sec preferred_lft 597sec
    inet6 fe80::95db:2216:1a36:615/64 scope link noprefixroute 
       valid_lft forever preferred_lft forever

[root@client ~]# route -n
Kernel IP routing table
Destination     Gateway    Genmask         Flags Metric Ref    Use Iface
0.0.0.0         10.1.8.2   0.0.0.0         UG    103    0       0 ens192
10.1.8.0        0.0.0.0    255.255.255.0   U     102    0       0 ens160
10.1.8.0        0.0.0.0    255.255.255.0   U     103    0       0 ens192

[root@client ~]# cat /etc/resolv.conf 
# Generated by NetworkManager
search lzh.cloud example.com
nameserver 218.2.135.1

DHCP 中继服务器-Dnsmasq(扩展-自学)

这里采用上文中的环境，中继服务通过Dnsmasq实现。

配置 dnsmasq

[root@dhcp-relay ~]# yum install -y dnsmasq
[root@dhcp-relay ~]# vim /etc/dnsmasq.conf

# 在末尾增加一条记录
# 作用：来自于网卡10.1.1.20的dhcp请求转发到10.1.8.10
dhcp-relay=10.1.1.20,10.1.8.10
# dhcp-relay可多次使用，为不同网段提供relay功能

[root@dhcp-relay ~]# systemctl enable dnsmasq.service --now

配置路由转发

# 开启路由转发
[root@dhcp-relay ~]# echo "net.ipv4.ip_forward=1" >> /etc/sysctl.conf
[root@dhcp-relay ~]# sysctl -p /etc/sysctl.conf
net.ipv4.ip_forward = 1

客户端测试

[root@client ~]# nmcli connection add type ethernet ifname ens160 con-name dynamic
[root@client ~]# nmcli connection up dynamic

在末尾增加一条记录

作用：来自于网卡10.1.1.20的dhcp请求转发到10.1.8.10

dhcp-relay=10.1.1.20,10.1.8.10

dhcp-relay可多次使用，为不同网段提供relay功能

```bash
[root@dhcp-relay ~]# systemctl enable dnsmasq.service --now

配置路由转发

# 开启路由转发
[root@dhcp-relay ~]# echo "net.ipv4.ip_forward=1" >> /etc/sysctl.conf
[root@dhcp-relay ~]# sysctl -p /etc/sysctl.conf
net.ipv4.ip_forward = 1

客户端测试

[root@client ~]# nmcli connection add type ethernet ifname ens160 con-name dynamic
[root@client ~]# nmcli connection up dynamic