DHCP 服务

发表于 2021-10-10 更新于 2024-09-12 分类于 Linux ， 4.网络服务阅读次数：本文字数： 1.4k 阅读时长 ≈ 5 分钟

DHCP 服务器

DHCP（Dynamic Host Configuration Protocol）服务器的主要工作是自动地将网络参数分配给网络中的计算机，这些网络参数包括 IP，网关，DNS 地址等。

一般 DHCP 服务器用在计算机（或移动设备）数量众多的局域网内。如果局域网内计算机数量较少，使用手动配置 IP 能节省开机后从 DHCP 服务器获取 IP 的时间。

DHCP 协议

DHCP 通常是用于局域网内的一个通信协议，它主要通过客户端发送广播数据包给整个物理网段内的所有主机，如果有 DHCP 服务器则会响应客户端的 IP 参数要求。

整个请求过程如下：

若客户端网卡设置为自动获得 IP，则当客户端开机或重启网卡时，网卡会发送搜索 DHCP 服务器的 UDP 数据包给整个物理网段。广播数据包发送目标为 255.255.255.255，因此一般主机会直接忽略此包，只有 DHCP 服务器会响应。
DHCP 服务器端在接收到客户端请求后，会针对客户端的 MAC 地址与本身的设置数据来进行下面工作：
- 到服务器日志查询该用户是否曾租用过某个 IP，若有记录且该 IP 当前闲置，则提供此 IP 给客户端。
- 若配置文件针对此 MAC 地址设置了固定 IP，则将此 IP 分配给客户端。
- 如果不符合上面两个条件，则随机选取当前没有被使用的 IP 参数给客户端，并记录下来。
由于客户端此时没有 IP 地址，因此针对客户端 MAC 来给与回应，此时服务端会保留这个租约然后等待客户端回应。
有可能局域网内不止一台 DHCP 服务器，客户端需要选择确认 DHCP 服务器提供的相关网络参数租约。当决定好要使用的参数后，客户端开始使用这组网络参数来配置自己的网络环境。此外，客户端也会发送一个广播数据包告知已接受该服务器的租约。没有被接受的 DHCP 服务器会回收对应 IP 租约。
DHCP 服务器端收到客户端确认选择后，会回送确认的响应数据包，并告知客户端这个租约的期限，并开始倒计时。当租约到期且没重新收到申请（renew）时，IP 将会被收回，用户可以向 DHCP 服务器再次要求分配 IP。此外，客户端如果脱机，DHCP 服务器也会将 IP 收回。

一般来说，DHCP 客户端程序大多会主动依据租约时间去重新申请 IP，时间点为租约时间过半和过掉九成。服务端使用 67 端口监听客户请求，而客户端使用 68 端口向 DHCP 服务器请求。

DHCP 服务器配置

使用 Linux 架设 DHCP 服务器需要安装 dhcp 服务：

[root@server2 ~]$ yum -y install dhcp

安装完毕后需要修改配置文件 /etc/dhcp/dhcpd.conf 后才能启动。作为参考可以查看示例文件 /usr/share/doc/dhcp-4.2.5/dhcpd.conf.example。

服务器配置文件分为两大块，全局配置和 IP 分配设置。

全局配置

假设整个局域网只有一个子网，那除了 IP 分配之外的配置参数可以放在全局设置区域中。主要参数如下：

default-lease-time：默认租约时间，单位是秒。如果用户没有特别要求租约时间，那么使用此默认值。
max-lease-time：最大租约时间，设置用户能请求的最大租约时间限制。
option domain-name：在用户查找的主机名后自动加上此域名后缀。
option domain-name-servers：设置客户端的 DNS 服务器。
ddns-update-style：通过 ddns 来更新主机名与 IP 的对应关系。
option routers：设定网关的 IP 地址。

IP 分配设置

根据分配类型动态 IP 使用 range 参数指定。例如分配范围 10.1.1.101~10.1.1.200：

subnet 10.1.1.0 netmask 255.255.255.0 {
  range 10.1.1.101 10.1.1.200;
}

静态 IP 分配指定 MAC 地址与对应的固定 IP。例如设置主机名 server1，绑定 MAC 地址 10.1.1.103：

host server1 {
  hardware ethernet 00:0c:29:ab:18:72;
  fixed-address 10.1.1.103;
}

配置文件

整个配置文件内容如下：

[root@server2 ~]$ vi /etc/dhcp/dhcpd.conf
default-lease-time 600;
max-lease-time 7200;
log-facility local7;
option domain-name-servers 8.8.8.8, 114.114.114.114;
option routers 10.1.1.1;

subnet 10.1.1.0 netmask 255.255.255.0 {
  range 10.1.1.101 10.1.1.200;
}

host server1 {
  hardware ethernet 00:0c:29:ab:18:72;
  fixed-address 10.1.1.103;
}

之后就可以启动 dhcp 服务器了：

[root@server2 ~]$ systemctl start dhcpd

在客户端中获取到的 IP 参数信息保存在 /var/lib/dhclient/dhclient.leases 文件中：

[root@server3 ~]$ cat /var/lib/dhclient/dhclient.leases 
lease {
  interface "ens37";
  fixed-address 10.1.1.129;
  option subnet-mask 255.255.255.0;
  option dhcp-lease-time 1800;
  option dhcp-message-type 5;
  option domain-name-servers 10.1.1.1;
  option dhcp-server-identifier 10.1.1.254;
  option broadcast-address 10.1.1.255;
  option domain-name "localdomain";
  renew 5 2021/09/24 03:02:47;
  rebind 5 2021/09/24 03:17:31;
  expire 5 2021/09/24 03:21:16;
}

服务端的记录保存在 /var/lib/dhcpd/dhcpd.leases 文件中。

通过网络唤醒

在局域网内的计算机只要支持且开启了网络唤醒功能，就可以使用 ether-wake 命令来让目标从关机状态开机。

例如唤醒 MAC 地址为 AA:BB:CC:DD:EE:FF 的主机开机：

[root@server2 ~]$ ether-wake -i ens33 AA:BB:CC:DD:EE:FF