获取 IP 的方式

  • 静态指定
  • 动态获取
    • bootp ： boot protocol MAC 与 IP 一一对应
      • 这种方法会绑定 MAC 地址，所以在网络中会产生浪费 IP 的现象
    • dhcp ：增强的 bootp，动态
      • 对 IP 的租用会有租期，当主机一段时间不使用或者租期到期后 DHCP 就会回收 IP 地址，这种分配地址的方式就是动态分配 DHCP

DCHP 的工作原理

DHCP 是 UDP 协议，是一个应用层协议，C/S 模式，DHCP server 使用 67/udp、DHCP client 68/udp

主要用途

  • 用于内网网络和网络服务供应商自动分配 IP 地址给用户
  • 用于内部网络管理员作为对所有电脑集中管理的手段
  • 自动化安装系统
  • 解决 IPv4 不足的问题

DHCP 的通信过程

Clinet（客户机）接受回应消息使用的是 67/udp，Server（服务器接收）Client 请求消息的是 68/udp 端口，分为 6 个步骤

  1. Clinet 发现阶段：首先是 Clinet 默认没有 IP 地址会发送 Discover（Clinet 请求 IP）的 IP 为 0.0.0.0，255.255.255.255 的广播报文，网络上的所有主机都会收到 Discover 的报文，只有 server 会回应报文
  2. Server 响应阶段：server 通过 68 端口收到 client 收到请求 IP 的报文后，会通过解析报文来分析自己的 dhcp.conf 文件，来查找有没有相应合适的 IP 地址，如果有的话 Server 会给 Client 发送 offer 报文，来告诉 Client 有何时的资源，可以提供 DHCP 服务
  3. Client 请求使用阶段：Client 收到 offer 报文后，知道本网段有 Server 可以提供 DHCP 服务，所以 Client 就会发送一个 request 的请求报文，向 Server 请求子网掩码，IP 地址，网关，DNS 等信息，以便登录网络
  4. Server 确定使用阶段：Server 收到 Client 发送的 request 报文后，确定要为 Client 提供 IP 地址等信息，所以就向 Client 回应一个 Option 的报文来告诉 CLient 使用的 IP，然后 Client 就可以使用该 IP 了 Server 会把该 IP 与 Client 的 MAC 地址绑定，并且取消之前为 Client 提供的 IP 地址服务
  5. Client 重启网络服务：重启后会发送一个含有 Server 之前分配过的 IP 地址的 request IP请求报文，DHCP 收到后会先查看自己的服务器中有没有主机使用该 IP，如果没有使用就会给 Client 回应一个 ACK 报文表示 Client 可以继续使用此 IP 地址，如果正在使用就会给 Client 重新分配一个没有正在使用的 IP 地址
  6. Client 的续约过程：每个 IP 地址都会有定义的租约，如果租约小于 50% 就需要更新租约，Client 会发送一个 renew 的报文来请求更新租约，如果 dhcp server 没有回应，那么在 1/8 的租约时 Client 会寻找其他的 dhcp server

DHCP 的租期和限制

  • 使用 DHCP 时必须要基于本地的 IP 网段来设置，且分发的 IP 中必须有自己的网段
  • 先到先得的原则
长租期与短租期
  • 长租期：IP 相对稳定，网络资源消耗较少，但是浪费 IP 资源
  • 短租期：IP 相对比较不稳定，网络资源消耗较多（因为需要不停的发送请求续租）但是 IP 地址可以得到充分利用，可以实现较少 IP 为较多的 IP 分发地址，因为如果主机过多，肯定会有主机会停机或者是租期过期，不在工作的主机

DHCP 实现

DHCP 实现软件
bash
dhcp
dnsmasq        小型服务软件，可以提供 dhcp 和 dns 功能，应用在小型机
DHCP 相关文件组成
bash
/usr/sbin/dhcpd            dhcp 的执行程序
/usr/share/doc/dhcp-4.2.5/dhcpd.conf.example    dhcp 的备份文件
/var/lib/dhcpd/dhcpd.leases        dhcp 分发 IP 的记录日志 
/etc/dhcp/dhcpd.conf        dhcp 的主配置文件
/usr/lib/systemd/system/dhcpd.service    dhcp 的 service 启动管理文件
dhcp-client 客户端包
bash
/usr/sbin/dhclient #客户端程序 
/var/lib/dhclient #自动获取的IP信息
windows 工具
bash
ipconfig    /release         释放 IP 地址
ipconfig     /renew            获取新的 IP 地址
DHCP 服务器配置
bash
1. dhcp 配置文件介绍
2. 实现 dhcp 分发 IP 地址
3. dhcp 特殊用法，自动安装 IP 分发
bash
`1. dhcp 配置文件介绍`
option domain-name "example.org";            # 定义在 /etc/hosts 文件中 serach 解析的名称，当找不到目标地址会自动填充 serach
option domain-name-servers ns1.example.org, ns2.example.org;    # 设置解析的 dns 地址
default-lease-time 600;        # 租期时间
max-lease-time 7200;        # 最大租期时间

subnet 10.5.5.0 netmask 255.255.255.224 {    # 网段
  range 10.5.5.26 10.5.5.30;        # 定义分发地址池
  option domain-name-servers ns1.internal.example.org;        # 定义 dns 地址
  option domain-name "internal.example.org";    # 定义域名
  option routers 10.5.5.1;        # 网关定义
  option broadcast-address 10.5.5.31;    # 广播地址定义
  default-lease-time 600;    # 租期时间
  max-lease-time 7200;    # 最大租期时间
  next-server 100.0.0.100;    # 定义下载 filename 字段定义文件的服务器 IP 地址
  filename "pxelinux.0";        # 启动网卡来获取 IP 地址的文件
}
host fantasia {        # 主机名称
  hardware ethernet 08:00:07:26:c0:a5;        # 绑定主机的网卡 MAC 地址
  fixed-address fantasia.fugue.com;        # 绑定的 IP 地址
}
bash
`2. 实现 dhcp 分发 IP 地址`
(1) 实现 dhcp 地址的自动分发
# 服务端配置
[root@centos7 dhcp]# cat dhcpd.conf 
option domain-name "dingchen.com";
option domain-name-servers 100.0.0.2;
default-lease-time 99999;
max-lease-time 7200;
subnet 100.0.0.0 netmask 255.0.0.0 {
  range 100.0.0.100 100.0.0.200 ;
  option routers 100.0.0.2 ;
}
# 客户端获取 IP 地址
[root@DNS ~]# dhclient -d
# 服务端查看分发日志
lease 100.0.0.102 {
  starts 4 2020/09/10 09:45:25;
  ends 4 2020/09/10 11:45:25;
  cltt 4 2020/09/10 09:45:25;
  binding state active;
  next binding state free;
  rewind binding state free;
  hardware ethernet 00:0c:29:e3:b7:94;
  uid "\001\000\014)\343\267\224";
  client-hostname "DNS";
}

(2) 实现绑定 MAC 的地址分发
[root@centos7 dhcp]# cat dhcpd.conf 
option domain-name "dingchen.com";
option domain-name-servers 100.0.0.2;
default-lease-time 99999;
max-lease-time 7200;
# log-facility local7;

subnet 100.0.0.0 netmask 255.0.0.0 {
  range 100.0.0.100 100.0.0.200 ;
  option routers 100.0.0.2 ;
}
host fantasia {
  hardware ethernet 00:0c:29:e3:b7:94;
  fixed-address 100.0.0.201;
}
bash
`3. dhcp 特殊用法，pxe 自动安装 IP 分发`
[root@centos7 dhcp]# cat dhcpd.conf 
option domain-name "dingchen.com";
option domain-name-servers 100.0.0.2;
default-lease-time 99999;
max-lease-time 7200;
# log-facility local7;

subnet 100.0.0.0 netmask 255.0.0.0 {
  range 100.0.0.100 100.0.0.200 ;
  option routers 100.0.0.2 ;
  next-server 100.0.0.10;
  filename "pxelinux.0"; 
}
host fantasia {
  hardware ethernet 00:0c:29:e3:b7:94;
  fixed-address 100.0.0.201;
}