DHCP 服务器

DHCP 服务介绍

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

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，例如 IP 地址、默认网关、DNS 服务器和域或 NTP 服务器。在网络中部署 DHCP 服务器，可以集中控制这些参数

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

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。 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

租约相关行为：

1. 租约到期后，重新向 DHCP 服务器续约。
2. 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

1 DHCPDISCOVER from 00:0c:29:26:13:b5 via eth0
2 DHCPOFFER on 10.1.8.101 to 00:0c:29:26:13:b5 (hosta) via eth0
3 DHCPREQUEST for 10.1.8.101 (10.1.8.2) from 00:0c:29:26:13:b5 (hosta) via eth0
4 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 命令确认网络接口配置是否指定了 BROADCAST 地址

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

# 配置防火墙，放行 dhcp 服务
firewall-cmd --add-service=dhcp
firewall-cmd --add-service=dhcp --permanent

# 安装软件包
yum install -y dhcp

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

/bin/cp /usr/share/doc/dhcp-*/dhcpd.conf.example /etc/dhcp/dhcpd.conf
vim /etc/dhcp/dhcpd.conf

典型的 DHCP 配置示例：

subnet 10.1.8.0 netmask 255.255.255.0 {
    range 10.1.8.101 10.1.8.130;
    option domain-name-servers 223.5.5.5;
    option domain-name "laoma.cloud";
    option routers 10.1.8.2;
    option broadcast-address 10.1.8.255;
    default-lease-time 600;
    max-lease-time 7200;
}

配置说明：

• authoritative：指示服务器对其所管理的子网具有权威性。
• subnet：提供的子网详情
• range：指定服务器在该范围内分配 IP 地址
• *ption routers：指定服务器提供默认网关地址。
• option domain-name-servers：指定服务器提供 DNS 名称服务器
• option domain-search：指定服务器提供 DNS 域搜索列表。
• default-lease-time：提供网络信息默认租期（若客户端不要求任何特定的租期），单位秒
• max-lease-time：指示服务器可以从客户端请求接受的最大租期，单位秒

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
dhcpd -t

示例输出（版本可能因环境而异）：

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

# 查看服务状态
systemctl status dhcpd

# 启用并启动服务
systemctl enable dhcpd --now

配置 DHCP 客户端

# 验证
ip addr show ens192

示例输出：

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 10.1.8.101/24 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

# 添加一个自动获取 IP 的连接，假设网卡设备名为 ens192
nmcli connection add con-name dynamic type ethernet ifname ens192
nmcli connection up dynamic

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
查看客户端 MAC 地址：

ip link show ens192

示例输出：

3: ens192: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP  mtu 1500 qdisc mq state UP mode DEFAULT group default qlen 1000
    link/ether 00:0c:29:26:13:b5 brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
    altname enp11s0

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 10.1.8.30 地址。在 /etc/dhcp/dhcpd.conf 最后添加如下内容：

host client.laoma.cloud {
    hardware ethernet 00:0c:29:26:13:b5;
    fixed-address 10.1.8.30;
}

重启服务：

systemctl restart dhcpd

客户端验证：

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 245sec preferred_lft 245sec
    inet6 fe80::95db:2216:1a36:615/64 scope link noprefixroute valid_lft forever preferred_lft forever

# 激活连接
nmcli connection up dynamic

DHCP 中继服务器：Dnsmasq

这里采用上文中的环境，中继服务通过 Dnsmasq 实现

配置 dnsmasq

yum install -y dnsmasq
vim /etc/dnsmasq.conf

在末尾增加（将来自网卡 10.1.1.20 的 DHCP 请求转发到 10.1.8.10；dhcp-relay 可多次使用，为不同网段提供 relay）：

dhcp-relay=10.1.1.20,10.1.8.10

systemctl enable dnsmasq.service --now

配置路由转发

echo "net.ipv4.ip_forward=1" >> /etc/sysctl.conf
sysctl -p /etc/sysctl.conf

客户端测试

nmcli connection add type ethernet ifname ens160 con-name dynamic
nmcli connection up dynamic