Linux应用 DHCP服务器的安装和故障排除

  DHCP服务器的工作原理
DHCP简介

DHCP的前身是BOOTP，它工作在OSI的应用层，是一种帮助计算机从指定的DHCP服务器获取配置信息的自举协议。DHCP使用客户端/服务器模式，请求配置信息的计算机叫做“DHCP客户端”，而提供信息的叫做“DHCP服务器”。DHCP为客户端分配地址的方法有3种，即手工配置、自动配置和动态配置。DHCP最重要的功能就是动态分配，除了IP地址，DHCP还为客户端提供其他的配置信息，如子网掩码，从而使得客户端无须用户动手即可自动配置并连接网络。

为什么使用DHCP

DHCP在快速发送客户网络配置方面很有用，当配置客户端系统时，若管理员选择DHCP，则不必输入IP地址、子网掩码、网关或DNS服务器，客户端从DHCP服务器中检索这些信息。DHCP在网络管理员想改变大量系统的IP地址时也有用，与其重新配置所有系统，不如编辑服务器中的一个用于新IP地址集合的DHCP配置文件。如果某机构的DNS服务器改变，这种改变只须在DHCP服务器中，而不必在DHCP客户端上进行。一旦客户端的网络被重新启动（或客户端重新引导系统），改变就会生效。除此之外，如果便携电脑或任何类型的可移动计算机被配置使用DHCP，只要每个办公室都有一个允许其联网的DHCP服务器，它就可以不必重新配置而在办公室间自由移动。

DHCP的工作流程

1．发现阶段

即DHCP客户端查找DHCP服务器的阶段。客户机以广播方式（因为DHCP服务器的IP地址对于客户端来说是未知的）发送DHCP discover信息来查找DHCP服务器，即向地址255.255.255.255发送特定的广播信息。网络上每一台安装了TCP/IP的主机都会接收到这种广播信息，但只有DHCP服务器才会做出响应。

2．提供阶段

即DHCP服务器提供IP地址的阶段，在网络中接收到DHCP discover信息的DHCP服务器都会做出响应。它从尚未出租的IP地址中挑选一个分配给DHCP客户端，向其发送一个包含出租的IP地址和其他设置的DHCP offer信息。

3．选择阶段

即DHCP客户端选择某台DHCP服务器提供的IP地址的阶段。如果有多台DHCP服务器向DHCP客户端发送DHCP offer信息，则DHCP客户端只接受第1个收到的DHCP offer信息。然后它就以广播方式回答一个DHCP request信息，该信息中包含向它所选定的DHCP服务器请求IP地址的内容。之所以要以广播方式回答，是为了通知所有DHCP服务器，它将选择某台DHCP服务器所提供的IP地址。

4．确认阶段

即DHCP服务器确认所提供的IP地址的阶段。当DHCP服务器收到DHCP客户端回答的DHCP request信息之后，它向DHCP客户端发送一个包含其所提供的IP地址和其他设置的DHCP ACK信息，告诉DHCP客户端可以使用该IP地址，然后DHCP客户端便将其TCP/IP与网卡绑定。另外，除DHCP客户端选中的服务器外，其他的DHCP服务器都将收回曾提供的IP地址。

5．重新登录

以后DHCP客户端每次重新登录网络时，不需要发送DHCP discover信息，而是直接发送包含前一次所分配的IP地址的DHCP request信息。当DHCP服务器收到这一信息后，它会尝试让DHCP客户端继续使用原来的IP地址，并回答一个DHCP ACK信息。如果此IP地址已无法再分配给原来的DHCP客户端使用（比如此IP地址已分配给其他DHCP客户端使用），则DHCP服务器给DHCP客户端回答一个DHCP NACK信息。当原来的DHCP客户端收到此信息后，必须重新发送DHCP discover信息来请求新的IP地址。

6．更新租约

DHCP服务器向DHCP客户端出租的IP地址一般都有一个租借期限，期满后DHCP服务器便会收回该IP地址。如果DHCP客户端要延长其IP租约，则必须更新其IP租约。DHCP客户端启动时和IP租约期限过一半时，DHCP客户端都会自动向DHCP服务器发送更新其IP租约的信息。

  DHCP的设计目标

（1）DHCP应该是一种机制而不是策略，它必须允许本地系统管理员控制配置参数，本地系统管理员应该能够对所希望管理的资源进行有效的管理。

　　（2）客户端不需要手工配置，而应该在不参与的情况下发现合适于本地机的配置参数，并利用这些参数加以配置。

　　（3）不需要为单个客户端配置网络，在通常情况下，网络管理员没有必要输入任何预先设计好的用户配置参数。

　　（4）DHCP不需要在每个子网上配置一台服务器，出于经济原因，DHCP服务器必须可以和路由器或BOOTP转发代理一起工作。

（5）DHCP客户端必须能对多个DHCP服务器提供的服务做出响应，出于网络稳定与安全的考虑，有时需要在网络中添加多台DHCP服务器。

　　（6）DHCP必须静态配置，而且必须用现存的网络协议实现。

（7）DHCP必须能够和BOOTP转发代理互操作。

（8）DHCP必须能够为现有的BOOTP客户端提供服务。

（9）不允许有多个客户端同时使用一个网络地址。

（10）在DHCP客户端重新启动后仍然能够保留其原先的配置参数，如果可能，客户端应该被指定为相同的配置参数。

　　（11）在DHCP服务器重新启动后仍然能够保留客户端的配置参数，如果可能，即使DHCP机制重新启动，也应该能够为客户端分配原有的配置参数。

（12）能够为新加入的客户端自动提供配置参数。

（13）支持对特定客户端永久固定分配网络地址。

上面（9）~（13）的设计目标是对于网络层参数的设计而言的，在网络层参数上，DHCP必须做到这几点。

安装DHCP服务器

DHCP配置文件

可以使用RHEL 5.0自身携带的RPM包安装，安装结束后DHCP端口监督程序dhcpd配置文件是/etc目录中的名为dhcpd.conf的文件。下面手工建立/etc/dhcpd.conf文件，该文件通常包括3个部分，即parameters参数、declarations声明和option选项。

1．DHCP配置文件中的parameters

parameters表明如何执行任务，以及是否要执行任务或将哪些网络配置选项发送给客户端，主要参数如表8-1所示。

DHCP配置文件中的主要参数

  2．DHCP配置文件中的declarations

declarations用来描述网络布局及提供客户的IP地址等，主要声明

  声明

续表 

option用来配置DHCP可选参数，全部用option关键字作为开始，主要选项如表8-3所示。表8-3  DHCP配置文件中option关键字的主要选项 选  项
 解  释

subnet-mask
 为客户端设定子网掩码

domain-name
为客户端指明DNS名字

domain-name-servers
为客户端指明DNS服务器的IP地址

host-name
为客户端指定主机名称

routers
为客户端设定默认网关

broadcast-address
为客户端设定广播地址

ntp-server
为客户端设定网络时间服务器的IP地址

time-offset
为客户端设定格林威治时间的偏移时间，单位是秒

　　配置实例

在下面的实例中使用一个example.com的虚拟域名，用户需要修改其中的内容以满足网络的需求。/etc/dhcpd.conf文件的内容如下：

# The options outside a subnet directive are global unless

# over-ridden by the same setting inside the subnet directive.

option domain-name-servers 192.0.34.43, 193.0.0.236;

default-lease-time 6000; max-lease-time 7200;# If this DHCP server is the official DHCP server for the local

# network, the authoritative directive should be uncommented.authoritative;

# Use this to send dhcp log messages to a different log file (you also

# have to hack syslog.conf to complete the redirection).log-facility local7;

# Handle client dynamic dns updates

ddns-update-style none;# Example Network 1 ( on eth0 )

subnet 192.168.200.0 netmask 255.255.255.0 {

option domain-name "corp.example.com";

range 192.168.200.100 192.168.200.200;

option routers 192.168.200.254;

}

上面的实例配置文件分为两个部分，即子网配置信息和全局配置信息。可以有多个子网，这里为了简化，只指定了一个子网。

（1）Subnet。

在上面的例子中，一个子网声明以“subset”关键字开始，所以子网信息包括在{}中。{}中的配置信息只对该子网有效，会覆盖全局配置。

（2）Global。

所有子网以外的配置都是全局配置，如果同一个全局配置没有被子网配置覆盖，则其将对所有子网生效。

（3）Configuration Options。

下面是上例中配置指令的解释说明。

option domain-name-servers 192.0.34.43, 193.0.0.236;

这一行指定客户端应该使用的DNS服务器，该选项可以用于全局参数或者子网参数。

default-lease-time 6000; max-lease-time 7200;

这两行是相关的，default-lease-time指定客户端需要刷新配置信息的时间间隔（秒），max-lease-time为客户端用于无法从服务器获得任何信息的时间，超过该时间则会丢弃之前从该DHCP服务器获得的所有信息，而转向使用OS的默认设置。

authoritative;

指定当一个客户端试图获得一个不是该DHCP服务器分配的IP信息，DHCP将发送一个拒绝消息，而不会等待请求超时。当请求被拒绝，客户端会重新向当前DHCP发送IP请求获得新地址。

log-facility daemon;

指定DHCP服务器发送的日志信息的日志级别。

ddns-update-style none;

该配置可以指定一个方法，客户端用该方法来更新IP对应的域名信息，本例中禁用了该特性。

subnet 192.168.200.0 netmask 255.255.255.0 {

option domain-name "corp.example.com";

range 192.168.200.100 192.168.200.200;

option routers 192.168.200.254;

}

上面内容为子网配置，第1行指定该子网地址和掩码。DHCP服务器必须拥有该子网的一个IP，domain-name设置该客户端的域名。DHCP服务器可以负责整个子网的信息，也可以只负责子网的一段。

option routers配置默认网关IP。

  启动DHCP服务器

1．建立客户端租约文件

运行DHCP服务器还需要一个名为“dhcpd.leases”的文件，其中保存所有已经分发的IP地址。在Red Hat Linux发行版本中，该文件位于/var/lib/dhcp/目录中。如果通过RPM安装ISC DHCP，那么该目录应该已经存在。dhcpd.leases的文件格式为：

Leases address ｛statement｝

一个典型的文件内容如下：

lease 192.168.1.255 { #DHCP服务器分配的IP地址#

  starts 1 2005/05/02 03:02:26;  # lease 开始租约时间#

  ends 1 2005/05/02 09:02:26; # lease 结束租约时间#

  binding state active;

  next binding state free;

  hardware ethernet 00:00:e8:a0:25:86;  #客户机网卡MAC地址#

  uid "\001\000\000\350\240%\206"; #用来验证客户机的UID标志#

  client-hostname "cjh1";  #客户机名称#

}

注意：lease开始租约时间和lease结束租约时间是格林威治标准时间（GMT），不是本地时间。

第1次运行DHCP服务器时，dhcpd.leases是一个空文件，也不用手工建立。如果不是通过RPM安装ISC DHCP，或者dhcpd已经安装，那么应该试着确定dhcpd将其lease文件写到何处并确保该文件存在。也可以手工建立一个空文件：

#touch /var/lib/dhcp/dhcpd.leases

2．启动和检查DHCP服务器

使用命令启动DHCP服务器：

#service dhcpd start

使用ps命令检查dhcpd进程：

#ps -ef | grep dhcpd

root  2402 1  0 14:25 ?  00:00:00 /usr/sbin/dhcpd

root  2764  2725  0 14:29 pts/2  00:00:00 grep dhcpd

使用netstat检查dhcpd运行的端口：

# netstat -nutap | grep dhcpd

  udp 0  0 0.0.0.0:67 0.0.0.0:* 2402/dhcpd

　　3．设置DHCP转发代理

DHCP的转发代理（dhcrelay）允许把无DHCP服务器子网内的DHCP和BOOTP请求转发给其他子网内的一台或多台DHCP服务器。当某个DHCP客户端请求信息时，DHCP转发代理把该请求转发给DHCP转发代理启动时所指定的一台DHCP服务器。当某台DHCP服务器返回一个回应时，该回应被广播或单播给发送最初请求的网络。除非使用INTERFACES指令在/etc/sysconfig/dhcrelay文件中指定了接口，否则DHCP转发代理监听所有接口上的DHCP请求。要启动DHCP转发代理，使用命令：

service dhcrelay start

4．从指定端口启动DHCP服务器

如果系统连接不止一个网络接口，但是只想让DHCP服务器启动其中之一，则可以配置DHCP服务器只在相应设备上启动。在/etc/sysconfig/dhcpd中，把接口的名称添加到DHCPDARGS的列表中：