Linux的DHCP的工作原理

文章目录

本章概述
一、DHCP的工作原理
- 1、什么是DHCP及DHCP的好处
- - 1.1 DHCP是什么？
  - 1.2 DHCP好处？
  - 1.3 为什么要使用DUCP？
- 2、DHCP的模式与分配方式
- - 2.1 DHCP模式
  - 2.2 DHCP分配方式
- 3、DHCP工作原理
- - 3.1 DHCP的租约过程
  - 3.2 重新登录
  - 3.3 更新租约
二、使用DHCP动态配置主机地址
- 1、DHCP服务
- 2、配置动态分配ip地址
- - 2.1 下载dhcp服务以及复制dhcp参考文档
  - 2.2 配置虚拟机的网卡
  - 2.3 配置ENSP拓扑图的配置
  - 2.4 设置DHCP服务器分配的信息
  - 2.5 进行验证查看是否分配成功
- 3、配置指定主机的ip地址
- - 3.1 在虚拟机上创建一台window主机，
  - 3.2 在虚拟机上的另一台centos主机里面设置配置
  - 3.3 验证windows 上面ip地址是否分配成分
三、总结

本章概述

主要讲解DHCP工作原理，如何完成自动分配ip地址，在分配时需要经历哪些步骤，且DHCP服务器分配的ip地址到期怎么办？还有为什么需要使用DHCP服务？以及具体的DHCP动态分配地址详细说明及配置步骤。指定主机名分配ip地址的配置步骤。

一、DHCP的工作原理

本质：

1、物理网卡自身集成了DHCP的功能，为了请求获取合法、可用的IP。

2、DHCP服务端核心功能在于：通过自定义的网段的地址池，来给与新加入的网络环境的设备以租约的方式分配合法IP。

1、什么是DHCP及DHCP的好处 1.1 DHCP是什么？

DHCP (Dynamic Host Configuration Protocol)：动态主机配置协议，由internet工作任务小组设计开和发，专门用于为TCP/IP网络中的计算机自动分配TCP/IP参数的协议。是一个应用层协议，使用UDP的67和68端口。
-通俗的讲：就是服务器给客户端分配ip地址。
DHCP的前身是BOOTP协议（BootstrapProtocol），BOOTP被创建出来为了连接到网络中的设备自动分配地址，后来被DHCP取代了，DHCP比BOOTP更加复杂，功能更强大。

1.2 DHCP好处？

由于上网时间的不确定性以及使用人员的技术水平不同，为每位用户分配一个固定的ip地址，不仅造成了IP地址的浪费，也会成为ISP服务商带来高额的维护成本，而使用DHCP则有以下好处

减少管理员的工作量
避免输入错误的可能
避免ip地址冲突
当网络更改ip地址段时，不需要再重新配置每个用户的IP地址
提高ip地址的利用率
方便客户端的配置

1.3 为什么要使用DUCP？

DHCP服务避免了因手动设置IP地址所产生的错误，同时也避免了把一个IP地址分配给多台工作站所造成的地址冲突，DHCP提供了安全、可靠且简单的TCP/IP网络设置，降低了配置IP地址的负担。

2、DHCP的模式与分配方式 2.1 DHCP模式

在网络中架设一台专用的DHCP服务器，负责集中分配各种网络地址参数（主要包括IP地址、子网掩码、广播地址、默认网关地址，DNS服务器地址）：其他主机作为DHCP客户机，将网卡配置为自动获取，即可与DHCP服务器进行通信，完成自动配置过程。

DHCP是C/S模式（Client/Server），DHCP服务端和客户端需要保持通信，DHCP基于UDP协议，双方都有可能会主动向对方发起通信，因此双方都需要监听端口。

server 端：DHCP server（运行dhcp服务）
UDP服务：监听端口67（bootps）
Client端：DHCP Client（运行dhcp服务）
UDP服务：监听端口68（bootpc）

2.2 DHCP分配方式

三种模式：

自动分配：客户机第一次成功的从DHCP获取到一个IP地址后，就永久的使用这个地址。

①指定主机的方式进行DHCP分配（获取主机的MAC地址，专属分配固定ip）

手动分配：是由DHCP服务器管理员专门制定IP地址

②手工指定网卡配置—》static

动态分配：当客户机拿到ip地址，并非永久使用，使用完结束后，客户机会进行释放这个ip。

③DHCP自动分配—》（对应网段的）地址池

3、DHCP工作原理

DHCP工作原理：广播进行，先到先得，一个网络中只有一个DHCP。

3.1 DHCP的租约过程

客户机从DHCP服务器获得IP地址的过程称为DHCP的租约过程

discover ： Client 端广播发现DHCP服务器
offer ： DHCP服务器分配Clinet端一个可用的ip，并询问是否使用
Request ： Client端回应DHCP服务器，确认使用此IP。
ACK：确认租约。

详细步骤描述

①客户机请求IP地址

当一个DHCP客户机启动时，客户机还有没有IP地址，所以客户机要通过DHCP获取一个合法的地址。
此时DHCP客户机以广播方式发送DHCP Discover 发现信息来寻找DHCP服务器

②服务器响应

DHCP服务器接收到来自客户机请求IP地址的信息时，在自己的IP地址池中查找是否有合法的IP地址提供给客户机。
如果有，DHCP服务器将此IP地址做上标记，加入到DHCP offer的消息中，然后单播一则DHCP offer消息。

③客户机选择ip地址

DHCP客户机从接收到的第一个DHCP offer消息找那个提取IP地址，发出IP地址的DHCP服务器将该地址保留，这样该地址就不能再分配给另一个DHCP客户机

④服务器确定租约

DHCP服务器接收到DHCP Request 消息后，以DHCP ACK 消息的形式向客户机单播成功确认，该消息包含有IP地址的有效租约和其它可配置的信息
当客户机收到DHCP ACK 消息时，配置IP 地址，完成TCP/IP的初始化

3.2 重新登录

DHCP客户机每次重新登录网络时，不需要再发送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 请求信息

3.3 更新租约

当DHCP服务器向客户机出租的IP地址租期达到50%时，就需要更新租约。
客户机直接向提供租约的服务器发送DHCP Request包，要求更新现有的地址租约。

租期达到50%（T1）时， DHCP客户端会自动以单播的方式向DHCP服务器发送DHCP request报文，请求更新ip地址租期，如果收到DHCP服务器回应的DHCP ACK报文，则租期更新成功（即租期从0开始）；如果收到DHCP NAK 报文，则重新发送DHCP Discover报文请求新的ip地址。

当租期达到87.5%（T2）时，如果仍未收到DHCP服务器器的应答，DHCP客户端会自动以广播的方式向DHCP服务器发送DHCP Request报文，请求更新ip地址租期，如果收到DHCP服务器回应的DHCP ACK 报文，则更新成功（即租期从0开始），如果收到DHCP NAK报文，则发送DHCP Discover 报文请求新的IP地址。

为什么有时候会分配169.154.0.0/16网段的地址？

答：

①一开始，DHCP客户机初始化TCP/IP，通过UDP端口67向网络中发送一个DUCPdiscover广播包，请求租用ip地址。

②任何接收到DHCPdiscover广播包并且能够提供DHCP的服务器，都会通过UDP端口68给客户机回应一个DHCPoffer广播包，提供一个ip地址。

③但是DHCP客户机发出的IP租用请求DHCPdiscover广播包，将花费1秒的时间等待DHCP服务器，如果1秒后没有DHCP服务器回应，它会将这一广播包重新广播四次（以2,4,8,16秒为间隔，加上1~1000毫秒之间随机长度时间）

④四次之后，如果未能收到服务器的回应，则运行的DHCP客户机将从169.254.0.0/16这个自动保留的私有ip地址（APIPA）中选用一个IP地址，而运行其他操作的DHCP客户机将无法获得IP地址。

或者

DHCP服务器的ip地址池没有再可分配的ip地址了。

二、使用DHCP动态配置主机地址 1、DHCP服务

DHCP服务

为大量客户机自动分配地址，提供集中管理
减轻管理和维护成本，提高网络配置效率

可分配的地址信息主要包括

网卡的IP地址、子网掩码
对应的网络地址、广播地址
默认的网关地址
DNS服务器地址

2、配置动态分配ip地址

实验：动态分配ip地址

在虚拟机上配置

2.1 下载dhcp服务以及复制dhcp参考文档

关闭防火墙

下载dhcp服务

查看dhcp服务的配置文件路径

查看配置文件的内容

查看它让我们去的配置文件路径

复制配置文件

查看文件是否复制成功

2.2 配置虚拟机的网卡

在配置前需要了解网络时如何搭建的，不然下面会看的一脸蒙蔽

在虚拟机中添加VMnet网络适配器

查看windows电脑的网络适配器，更改VMnet2ip地址（要和虚拟机里面对应）

现将虚拟机的连接方式改成仅主机模式

修改虚拟机的ip地址

网路配置文件修改后，需要进行重新加载，不然无效。

2.3 配置ENSP拓扑图的配置

先将三台主机配置成DHCP模式（pc1和pc2和pc3）

cloud 进行配置

配置SW1二层交换机的配置

sys
Enter system view, return user view with Ctrl+Z.
[Huawei]sysname SW1
[SW1]undo info-center en
hange loop count is 0, and the maximum number of records is 4095.able
Info: Information center is disabled.
[SW1]vlan batch 10 20 100
Info: This operation may take a few seconds. Please wait for a 

[SW1]int e0/0/2    #配置接口vlan 10
[SW1-Ethernet0/0/2]port link-type access
[SW1-Ethernet0/0/2]port default vlan 10
[SW1-Ethernet0/0/2]undo shutdown
Info: Interface Ethernet0/0/2 is not shutdown.

[SW1-Ethernet0/0/2]int e0/0/3    #配置接口vlan20
[SW1-Ethernet0/0/3]port link-type access
[SW1-Ethernet0/0/3]port default vlan 20
[SW1-Ethernet0/0/3]undo shutdown
Info: Interface Ethernet0/0/3 is not shutdown.
 
[SW1-Ethernet0/0/3]int e0/0/5    #配置接口vlan 100
[SW1-Ethernet0/0/5]port link-type access
[SW1-Ethernet0/0/5]port default vlan 100
[SW1-Ethernet0/0/5]undo shutdown
Info: Interface Ethernet0/0/5 is not shutdown.

[SW1-Ethernet0/0/5]int e0/0/4   #配置接口vlan 100
[SW1-Ethernet0/0/4]port link-type access
[SW1-Ethernet0/0/4]port default vlan 100
[SW1-Ethernet0/0/4]undo shutdown
Info: Interface Ethernet0/0/4 is not shutdown.

[SW1-Ethernet0/0/4]int e0/0/1    #配置接口vlan all
[SW1-Ethernet0/0/1]port link-type trunk
[SW1-Ethernet0/0/1]port trunk allow-pass vlan all
[SW1-Ethernet0/0/1]undo shutdown
Info: Interface Ethernet0/0/1 is not shutdown.
[SW1-Ethernet0/0/1]di th
#
interface Ethernet0/0/1
 port link-type trunk
 port trunk allow-pass vlan 2 to 4094
#

配置SW2三层交换机设置

sys
Enter system view, return user view with Ctrl+Z.
[Huawei]sysname SW2
[SW2] undo info-center enable
Info: Information center is disabled.

[SW2]vlan batch 10 20 100   #创建vlan 10 20 100
Info: This operation may take a few seconds. Please wait for a moment...done.
                       
[SW2]int vlanif10   #进入vlanif10 （虚拟接口）配置ip地址
[SW2-Vlanif10]ip add 192.168.1.2 24

[SW2-Vlanif10]int vlanif 20    #进入vlanif20（虚拟接口）配置ip地址
[SW2-Vlanif20]ip add 192.168.2.2 24

[SW2-Vlanif20]int vlanif 100     #进入vlanif100 （虚拟接口）配置ip地址
[SW2-Vlanif100]ip add 192.168.100.2 24

[SW2-Vlanif100]q
[SW2]int g0/0/1    #进入接口配置trunk链路
[SW2-GigabitEthernet0/0/1]port link-type trunk
[SW2-GigabitEthernet0/0/1]port trunk allow-pass vlan all
[SW2-GigabitEthernet0/0/1]undo shutdown
Info: Interface GigabitEthernet0/0/1 is not shutdown.
[SW2-GigabitEthernet0/0/1]q

[SW2]dhcp enable     #开启dhcp服务
Info: The operation may take a few seconds. Please wait for a moment.done.

[SW2]int vlanif 10    #进入vlanif 10 配置dhcp中继
[SW2-Vlanif10]dhcp select relay
[SW2-Vlanif10]dhcp relay server-ip 192.168.100.100

[SW2-Vlanif10]int vlanif 20   #进入vlanif 20 配置dhcp中继
[SW2-Vlanif20]dhcp select relay
[SW2-Vlanif20]dhcp relay server-ip 192.168.100.100

[SW2-Vlanif20]int vlanif 100    #进入vlanif 20 配置dhcp中继
[SW2-Vlanif100]dhcp select relay
[SW2-Vlanif100]dhcp relay server-ip 192.168.100.100

2.4 设置DHCP服务器分配的信息

进入新复制过来的配置文件里面

配置文件内容介绍（这里只是介绍，不需要进行配置）

在文件中进行配置（注意标点符号和括号）

配置完之后出来需要进行开启DHCP服务

如果启动失败，可以进行查看，会有日志显示，下面进行错误演示，修改错误后，重新启动，直到启动dhcp服务后没有任何报错。

2.5 进行验证查看是否分配成功

pc1的查看

pc2的查看

pc3的查看

3、配置指定主机的ip地址 3.1 在虚拟机上创建一台window主机，

然后设置它的网络

再将网络协议属性设置成自动获取ip地址（DHCP模式）

记住这个mac地址，等下在centos 主机中（centos主机也就是DHCP服务器）需要指定windows主机的mac地址。

3.2 在虚拟机上的另一台centos主机里面设置配置

关闭防火墙

接下来的配置跟上面类似

下载DHCP---->将内容多的配置文件复制到dhcp里面的配置文件--->配置虚拟机的网卡（vmnet2）--->将centos 7 主机的ip地址设置成vmnet2下面的子网网段--->最后进入配置文件进程编辑。

3.3 验证windows 上面ip地址是否分配成分三、总结

DHCP就是将DHCP客户端向DHCP服务申请ip地址，我们可以自行配置一台DHCP服务器，需要设置它的子网网段，子网掩码，可分配的地址池，以及默认的网关地址，如果需要连接往外网，还需要配置DNS，根据需求而定。

Linux的DHCP的工作原理

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