全网最全 DHCP 实验：单网段分配 + 跨网段中继双场景实操

传统手动配置参数的问题DHCP基本概念DHCP优点DHCP工作原理客户端使用DHCPv4配置网络接口时网卡将DHCP DISCOVER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DHCP DISCOVER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。DHCP服务器收到DHCP DISCOVER数据包后响应DHCP OFFER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。客户端收到DHCP服务器DHCP OFFER数据包后发送DHCP REQUEST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DHCP OFFER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DHCP REQUEST数据包包括接受请求的DHCP服务器的IP地址。DHCP服务器收到DHCP REQUEST数据包后会发送DHCP ACK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。思考为什么DHCP客户端收到Offer之后不直接使用该IP地址还需要发送一个Request告知服务器端广播的Request报文让网络中其他DHCP服务器端得知客户端已选择了某个服务器端分配的IP地址保证其他服务器端可以释放通过单播Offer分配给该客户端的IP地址。DHCP租期更新如果在50%租期时客户端未得到原服务器端的回应则客户端在87.5%租期时会广播发送DHCPRequest任意一台DHCP服务器端都可回应该过程称为重绑定。租约到期后重新向DHCP服务器续约。DHCP服务器同意客户端续约。思考租期时长 长还是短好分场景流动性大的场景(火车站KTV酒吧超市)租期设置短 流动性小的场景(办公室家庭)设置长租期在DHCP服务器上可以使用 journalctl --unitdhcpd.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。[rootdhcp-server ~]# journalctl --unit dhcpd.serviceAug 0115:49:43 dhcp-server dhcpd[1239]: DHCPDISCOVER from 00:0c:29:07:ec:8b via ens33 Aug 0115:49:44 dhcp-server dhcpd[1239]: DHCPOFFER on10.1.8.102 to 00:0c:29:07:ec:8b(dhcp-client1)via ens33 Aug 0115:49:44 dhcp-server dhcpd[1239]: DHCPREQUESTfor10.1.8.102(10.1.8.10)from 00:0c:29:07:ec:8b(dhcp-client1)via ens33 Aug 0115:49:44 dhcp-server dhcpd[1239]: DHCPACK on10.1.8.102 to 00:0c:29:07:ec:8b(dhcp-client1)via ens33 Aug 0115:49:45 dhcp-server dhcpd[1239]: DHCPDISCOVER from 00:0c:29:02:49:2a via ens33 Aug 0115:49:45 dhcp-server dhcpd[1239]: DHCPOFFER on10.1.8.88 to 00:0c:29:02:49:2a via ens33 Aug 0115:49:45 dhcp-server dhcpd[1239]: DHCPREQUESTfor10.1.8.88(10.1.8.10)from 00:0c:29:02:49:2a via ens33 Aug 0115:49:45 dhcp-server dhcpd[1239]: DHCPACK on10.1.8.88 to 00:0c:29:02:49:2a via ens33多DHCP服务器场景尽管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DHCP DISCOVER数据包以获取地址时它可能会收到多个DHCP OFFER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DHCP REQUEST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DHCP REQUEST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DHCP REQUEST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DHCP NAK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DHCP NAK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。DHCP服务器搭建场景1.路由器、交换机2.linux、windos server3.tplink小米路由器家庭场景tp-link小公司(10人)tp-link中公司100-500人路由器交换机大公司1000:linux服务器Linux部署 DHCP 服务环境准备由于workstaion自带DHCP功能所以先将其关闭节点规划基础配置服务器必须静态IP地址dhcp-server:[rootlocalhost ~]# nmcli connection modify ens33 ipv4.method manualipv4.addresses10.1.8.10/24 ipv4.gateway10.1.8.2 ipv4.dns10.1.8.2 autoconnectyes[rootlocalhost ~]# nmcli connection up ens33[rootlocalhost ~]# hostnamectl set-hostname dhcp-serverdhcp-client1:[rootlocalhost ~]# hostnamectl set-hostname dhcp-client1dhcp-client2:[rootlocalhost ~]# hostnamectl set-hostname dhcp-client2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。[rootdhcp-server ~]# ip addr | grep ens332: ens33:BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UPmtu1500qdisc pfifo_fast state UP group default qlen1000inet10.1.8.10/24 brd10.1.8.255 scope global noprefixroute ens33服务器必须具有静态IP地址。安装 DHCP 软件# 安装软件包[rootdhcp-server ~]# yum install -y dhcp# 配置防火墙放行dhcp服务[rootdhcp-server ~]# firewall-cmd --add-servicedhcp[rootdhcp-server ~]# firewall-cmd --add-servicedhcp --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。# 首先cat dhcp主配置文件发现提示我们去参考这个/usr/share/doc/dhcp*/dhcpd.conf.example[rootdhcp-server ~]# cat /etc/dhcp/dhcpd.conf## DHCP Server Configuration file.#see /usr/share/doc/dhcp*/dhcpd.conf.example##see dhcpd.conf(5)manpage# 窗口A参考/usr/share/doc/dhcp-4.2.5/dhcpd.conf.example修改/etc/dhcp/dhcpd.conf[rootdhcp-server ~]# cat /usr/share/doc/dhcp-4.2.5/dhcpd.conf.example# 窗口B典型的DHCP配置示例加在/etc/dhcp/dhcpd.conf末尾[rootdhcp-server ~]# vim /etc/dhcp/dhcpd.confsubnet10.1.8.0 netmask255.255.255.0{#给10.1.8.0/24这个网络段设备分配IPrange10.1.8.10110.1.8.130;#IP分配范围10.1.8.101-10.1.8.130option domain-name-servers223.5.5.5;#分配给dhcp客户端dns地址为223.5.5.5(阿里云公共DNS)option domain-namelaogao.cloud;#局域网设备的域名后缀 laogao.cloudoption routers10.1.8.2;#分配给客户端的额网关地址为10.1.8.2option broadcast-address10.1.8.255;#局域网广播地址。DHCP、ARP依赖它default-lease-time600;#默认租期600秒max-lease-time7200;#最大租期7200秒}配置说明**authoritative**指示服务器对其所管理的子网具有权威性。subnet提供的子网详细。range指定服务器在该范围内分配IP地址。option 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如果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[rootdhcp-server ~]# dhcpd -tInternet Systems Consortium DHCP Server4.2.5 Copyright2004-2013 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 specifiedinthe configfile启用并启动服务# 启用并启动服务[rootdhcp-server ~]# systemctl enable dhcpd --noww# 查看服务状态[rootdhcp-server ~]# systemctl status dhcpd配置 DHCP 客户端dhcp-client1(普通员工)# 添加一个自动获取ip连接假设网卡设备名为ens33[rootdhcp-client1 ~]# nmcli connection add con-name dynamic type ethernetipv4.method auto ifname ens33[rootdhcp-client1 ~]# nmcli connection up dynamic# 验证[rootdhcp-client1 ~]# ip addr show ens332: ens33:BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UPmtu1500qdisc pfifo_fast state UP group default qlen1000link/ether 00:0c:29:07:ec:8b brd ff:ff:ff:ff:ff:ff inet10.1.8.102/24brd10.1.8.255 scope global noprefixroute dynamic ens33 valid_lft 451sec preferred_lft 451sec inet6 fe80::fd60:8109:ed08:cd78/64 scopelinknoprefixroute valid_lft forever preferred_lft forever[rootdhcp-client1 ~]# cat /etc/resolv.conf# Generated by NetworkManagersearch laogao.cloud nameserver223.5.5.5[rootdhcp-client1 ~]# route -n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。**dhcp-client2(经理)**MAC地址查看[rootdhcp-client2 ~]# ip link show ens332: ens33:BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UPmtu1500qdisc pfifo_fast state UP mode DEFAULT group default qlen1000link/ether00:0c:29:02:49:2abrd ff:ff:ff:ff:ff:ff在以下示例中服务器始终为MAC地址是00:0c:29:02:49:2a的系统分配10.1.8.88地址。# 在/etc/dhcp/dhcpd.conf最后添加如下内容[rootdhcp-server ~]# vim /etc/dhcp/dhcpd.confhostclient.laogao.cloud{hardware ethernet 00:0c:29:02:49:2a;fixed-address10.1.8.88;}重启服务[rootdhcp-server ~]# systemctl restart dhcpd客户端验证# 创建并激活连接[rootdhcp-client2 ~]# nmcli connection add con-name dynamic type ethernetipv4.method auto ifname ens33[rootdhcp-client2 ~]# nmcli connection up dynamic# 验证[rootdhcp-client2 ~]# ip addr show ens332: ens33:BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UPmtu1500qdisc pfifo_fast state UP group default qlen1000link/ether 00:0c:29:02:49:2a brd ff:ff:ff:ff:ff:ff inet10.1.8.88/24 brd10.1.8.255 scope global noprefixroute dynamic ens33 valid_lft 555sec preferred_lft 555sec inet6 fe80::e068:efe7:110b:1b25/64 scopelinknoprefixroute valid_lft forever preferred_lft forever[rootdhcp-client2 ~]# cat /etc/resolv.conf# Generated by NetworkManagersearch laogao.cloud nameserver223.5.5.5[rootdhcp-client2 ~]# route -nKernel IP routing table Destination Gateway Genmask Flags Metric Ref Use Iface0.0.0.010.1.8.20.0.0.0 UG10000ens3310.1.8.00.0.0.0255.255.255.0 U10000ens33DHCP 中继服务器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中继实践使用centos 7模板克隆出3台机器dhcp-server,dhcp-relay,dhcp-client,然后开机实验主机vmnet1和vmnet8关闭dhcp功能。实验拓扑先将dhcp-client机器的网卡改为vmnet1给dhcp-relay添加第二块网卡(vmnet1)配置3台服务器IP地址,主机名dhcp-server:[rootlocalhost ~]# hostnamectl set-hostname dhcp-server[rootlocalhost ~]# nmcli connection modify ens33 ipv4.method manualipv4.addresses10.1.8.10/24 ipv4.gateway10.1.8.2 ipv4.dns10.1.8.2 autoconnectyes[rootlocalhost ~]# nmcli connection up ens33dhcp-relay:[rootlocalhost ~]# hostnamectl set-hostname dhcp-relay[rootlocalhost ~]# nmcli connection modify ens33 ipv4.method manualipv4.addresses10.1.8.20/24 ipv4.gateway10.1.8.2 ipv4.dns10.1.8.2 autoconnectyes[rootlocalhost ~]# nmcli connection up ens33[rootlocalhost ~]# nmcli connection add ifname ens36 con-name ens36 typeethernet ipv4.method manual ipv4.addresses10.1.1.20/24[rootlocalhost ~]# nmcli connection up ens36dhcp-client:[rootlocalhost ~]# hostnamectl set-hostname dhcp-client配置 dhcp-server配置 dhcp# 安装软件包[rootdhcp-server ~]# yum install -y dhcp# 配置防火墙放行dhcp服务[rootdhcp-server ~]# firewall-cmd --add-servicedhcp[rootdhcp-server ~]# firewall-cmd --add-servicedhcp --permanent# A窗口[rootdhcp-server ~]# vim /usr/share/doc/dhcp-*/dhcpd.conf.example# B窗口从A窗口复制案例[rootdhcp-server ~]# vim /etc/dhcp/dhcpd.confsubnet10.1.8.0 netmask255.255.255.0{range10.1.8.10010.1.8.200;option routers10.1.8.20;option broadcast-address10.1.8.255;option domain-name-servers223.5.5.5;option domain-searchlaogao.cloud;default-lease-time600;max-lease-time7200;}# 新增一个地址池subnet10.1.1.0 netmask255.255.255.0{range10.1.1.10010.1.1.200;option routers10.1.1.20;option broadcast-address10.1.1.255;option domain-name-servers223.5.5.5;option domain-searchlaogao.cloud;default-lease-time600;max-lease-time7200;}# 启用并启动服务[rootdhcp-server ~]# systemctl enable dhcpd --now# 查看服务状态[rootdhcp-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[rootdhcp-server ~]# nmcli connection modify ens33 ipv4.routes 10.1.1.20/3210.1.8.20[rootdhcp-server ~]# nmcli connection up ens33配置 dhcp-relay配置 dhcp relay[rootdhcp-relay ~]# yum install -y dhcp[rootdhcp-relay ~]# cp /usr/lib/systemd/system/dhcrelay.service/etc/systemd/system/dhcrelay.service[rootdhcp-relay ~]# vim /etc/systemd/system/dhcrelay.service[Unit]DescriptionDHCP Relay Agent DaemonDocumentationman:dhcrelay(8)Wantsnetwork-online.targetAfternetwork-online.target[Service]Typenotify# 在 ExecStart 参数末尾添加 DHCP 服务器 IP 地址ExecStart/usr/sbin/dhcrelay-d--no-pid10.1.8.10StandardErrornull[Install]WantedBymulti-user.target[rootdhcp-relay ~]# systemctl enable dhcrelay.service --now配置路由转发# 开启路由转发[rootdhcp-relay ~]# echo net.ipv4.ip_forward1 /etc/sysctl.conf[rootdhcp-relay ~]# sysctl -p /etc/sysctl.confnet.ipv4.ip_forward1客户端测试[rootdhcp-client ~]# nmcli connection add con-name dynamic type ethernetipv4.method auto ifname ens33[rootdhcp-client ~]# nmcli connection up dynamic[rootdhcp-client ~]# ip -br alo UNKNOWN127.0.0.1/8 ::1/128 ens33 UP10.1.1.100/24 fe80::32c5:ad2b:c0d6:f3ab/64#获取到地址# 验证确实是dhcp-server分配的[rootdhcp-server ~]# cat /var/lib/dhcpd/dhcpd.leases# The format of this file is documented in the dhcpd.leases(5) manual page.# This lease file was written by isc-dhcp-4.2.5server-duid\000\001\000\0012\004\\\034\000\014)6\302w;lease10.1.1.100{starts22026/08/04 08:20:43;ends22026/08/04 08:30:43;cltt22026/08/04 08:20:43;binding state active;next binding statefree;rewind binding statefree;hardware ethernet 00:0c:29:d8:9d:e6;client-hostnamedhcp-client;}