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DHCP服务配置指南

1 DHCP 服务配置

动态主机配置协议(DHCP)是一种网络协议，可以自动向客户端分配 IP 信息。 配置 DHCP 服务，需先安装 dhcp-server 软件包。 

dnf install dhcp-server
dhcp-server 软件包支持 DHCPv4 和 DHCPv6，其配置文件和服务名称分别为:

  • DCHPv4
    • 配置文件： /etc/dhcp/dhcpd.conf
    • 服务名称： dhcpd
  • DCHPv6
    • 配置文件： /etc/dhcp/dhcpd6.conf
    • 服务名称： dhcpd6

可以根据需要单独或同时运行 dhcpd 或 dhcpd6 服务。

配置文件修改完成后，需要使用以下命令启动 dhcpd 或 dhcpd6 ： 

systemctl start dhcpd
systemctl start dhcpd6
如果当前 dhcpd 或 dhcpd6 已启动，需要使用以下命令重启服务使配置生效： 
systemctl restart dhcpd
systemctl restart dhcpd6
可以使用以下命令配置系统引导时自动启动 dhcpd 或 dhcpd6 ： 
systemctl enable dhcpd
systemctl enable dhcpd6

1.1 简单配置

编辑 /etc/dhcp/dhcpd.conf 配置文件，使用以下简单配置让 DHCP 服务器在网络中分配 IPv4 地址。

default-lease-time 600;
max-lease-time 7200;

option domain-name "example.com";
option domain-name-servers 192.168.1.1;
option broadcast-address 192.168.1.255;
option routers 192.168.1.1;
option subnet-mask 255.255.255.0;

subnet 192.168.1.0 netmask 255.255.255.0
{
  range 192.168.1.10 192.168.1.20;
  range 192.168.1.100 192.168.1.200;
}

配置文件的内容可以分为参数、选项和声明三个类型。

参数：参数可以定义为全局，对没有定义对应参数的声明生效。也可以在定义在子网等声明中，只对当前声明生效。

  • default-lease-time 默认租赁时间，单位为秒。客户端设备在未请求特定租赁时间时，DHCP服务器默认分配的IP地址的使用时间。
  • max-lease-time 客户端设备可以申请使用由DHCP服务器分配的IP地址的最长时间，单位为秒。

选项：选项可以定义为全局，对没有定义对应选项的声明生效。也可以在定义在子网等声明中，只对当前声明生效。

  • option domain-name 指定分配给客户端的域（domain-search）。
  • option domain-name-servers 指定分配给客户端DNS 服务器地址，最多指定三个值，以逗号隔开
  • option broadcast-address 指定分配给客户端的广播地址。
  • option routers ，指定分配给客户端的默认网关。
  • option subnet-mask ，指定分配给客户端的网络掩码。

声明：

  • subnet 声明子网
    • range 子网中分配给客户端的 IP 地址的地址范围

更多配置方法参考 /usr/share/doc/dhcp-server/dhcpd.conf.example 示例配置文件

1.2 为主机分配静态地址

可以添加 host 声明，来为主机的 MAC 地址分配固定 IP 地址。

host server.example.com {
    hardware ethernet 62:10:6d:36:aa:cf;
    fixed-address 192.168.1.2
}
  • host 声明主机，主机名称可以设置为不与其它 host 声明匹配的任何字符串
    • hardware ethernet 主机的MAC地址
    • fixed-address 分配给具有主机MAC地址的IP

1.3 为其他子网提供 DHCP 服务

可以添加 shared-network 声明，来为不能直接连接的其他子网提供 DHCP 服务。 

subnet 192.168.1.0 netmask 255.255.255.0 {
}

shared-network example {
  ...

  subnet 192.168.2.0 netmask 255.255.255.0 {
    range 192.168.2.20 192.168.2.100;
    option domain-name-servers 192.168.2.1;
    option routers 192.168.2.1;
  }

  subnet 192.168.100.0 netmask 255.255.255.0 {
    range 192.168.100.20 192.168.100.100;
    option domain-name-servers 192.168.100.1;
    option routers 192.168.100.1;
  }
  ...
}
以上示例中的 192.168.1.0/24 子网是 DHCP 服务所在的子网，用于访问 shared-network 中指定的远程子网。shared-network 中的 192.168.2.0/24 和 192.168.100.0/24 子网是不能直接连接的远程子网。这两个子网的 DHCP 中继代理可以将 DHCP 请求转发到此 DHCP 服务来获取 DHCP 服务。

1.4 使用 group 声明应用参数

简单配置章节中有说明参数可以定义为全局，对没有定义对应参数的声明生效。也可以在定义在子网等声明中，只对当前声明生效。 如果想要将参数应用到多个主机、子网和共享网络，且不是应用到全局，可以使用 group 声明，将多个主机、子网和共享网络放到group 声明中，同时添加需要应用的参数。

group {
  option domain-name-servers 192.168.1.1;

  subnet 192.168.1.0 netmask 255.255.255.0
  {
    range 192.168.1.10 192.168.1.20;
    range 192.168.1.100 192.168.1.200;
  }
  host server.example.com {
    hardware ethernet 62:10:6d:36:aa:cf;
    fixed-address 192.168.1.2
  }
  shared-network example {
    ...

    subnet 192.168.2.0 netmask 255.255.255.0 {
      range 192.168.2.20 192.168.2.100;
      option routers 192.168.2.1;
    }

    subnet 192.168.100.0 netmask 255.255.255.0 {
      range 192.168.100.20 192.168.100.100;
      option routers 192.168.100.1;
    }
    ...
  }
}
如上示例中，group 中的主机、子网和共享网络，均使用192.168.1.1 作为分配给客户端 DNS 服务器地址。

1.5 租期数据库

/var/lib/dhcpd/dhcpd.leases 是 DHCP 服务器用于存储已分配 IP 地址租约信息的文件，记录了从服务器分配给网络中客户端设备的 IP 地址和租期。

可以通过运行以下命令查看文件的内容： 

# cat /var/lib/dhcpd/dhcpd.leases
authoring-byte-order little-endian;

lease 192.168.1.10 {
  starts 2 2023/05/23 10:52:46;
  ends 2 2023/05/23 11:02:46;
  tstp 2 2023/05/23 11:02:46;
  cltt 2 2023/05/23 10:52:46;
  binding state free;
  hardware ethernet b2:f2:3b:b6:02:a7;
  uid "\001\262\362;\266\002\247";
}
server-duid "\000\001\000\001+\377J8b\020m6\252\317";

  • lease：已分配的 IP 地址。
  • starts：租约分配时间。
  • ends：租约到期时间。
  • tstp： 有效终止时间。不一定等于租约到期时间。客户端释放租约或服务器撤销租约时，租约可能在到期时间之前终止。
  • cltt：客户端上次更新时间，客户端设备最近执行的租约更新、续租或其他操作的时间。用于跟踪客户端在租约生命周期内的租约活动。
  • binding state 租约的当前状态
    • active：租约当前处于活动状态，表示已分配给正在使用的客户端设备。
    • free：租约处于空闲状态，表示该 IP 地址在租期结束后未被重新分配，现在可用于分配给其他设备。
    • expired：租约已过期，该 IP 地址可能会被回收并重新分配给其他客户端。
    • abandoned：由于先前的 IP 地址冲突或其他问题而被遗弃的租约。服务器将不再主动分配此类租约。
  • hardware ethernet：客户端设备的 MAC 地址。

租期数据库中的所有时间都是统一的通用时间(UTC)，而不是本地时间。

2 DHCP 转发代理配置

DHCP 中继代理可以将来自没有 DHCP 服务器的子网的 DHCP 请求中继到其他子网上的一个或多个 DHCP 服务器。当 DHCP 客户端请求信息时，DHCP 转发代理会将该请求转发到指定的 DHCP 服务器列表。当 DHCP 服务器返回一个回复时，DHCP 转发代理会将此请求转发给客户端。

配置 DHCP 转发代理，需要先安装 dhcp-relay 软件包。 

dnf install dhcp-relay
可以通过以下步骤进行配置：

  1. 复制 dhcrelay.service 文件到 /etc/systemd/system/。 
    cp /lib/systemd/system/dhcrelay.service /etc/systemd/system/
  2. 编辑 /etc/systemd/system/dhcrelay.service 文件，并追加 -i interface 参数以及负责该子网的 DHCPv4 服务器的 IP 地址列表。如dhcrelay 会侦听 enp1s0 接口上的 DHCPv4 请求，并将它们转发到 IP 为 192.168.1.1 的 DHCP 服务器的示例如下： 
    ExecStart=/usr/sbin/dhcrelay -d --no-pid -i enp1s0 192.168.1.1
  3. 重新加载 systemd 管理器配置： 
    systemctl daemon-reload
  4. 启动 dhcrelay 服务： 
    systemctl start dhcrelay.service
  5. 可以使用以下命令配置在系统引导时启动 dhcrelay 服务： 
    systemctl enable dhcrelay.service

3 常见 DHCP 问题及解决方法

3.1 DHCP IP 冲突问题

DHCP IP 地址冲突问题可能在以下几种情况下发生：

  1. 静态与动态地址重叠：静态 IP 地址与 DHCP 服务器分配的动态 IP 地址范围重叠。
  2. 多个 DHCP 服务器：当局域网中存在多个 DHCP 服务器且它们分配的 IP 地址范围重叠时，可能为不同的设备分配相同的 IP 地址。
  3. 手动分配相同 IP 地址：管理员人为错误地手动分配相同的 IP 地址给不同设备。

网络中 IP 地址冲突可以使用 arping 工具检测（使用方法参见网络诊断章节）。若检测到 DHCP 分配的 IP 地址冲突，尝试断开发生冲突的设备并重新连接，以触发 DHCP 服务器重新为其分配 IP 地址来临时规避 IP 冲突问题。 如检测到 ens18 网卡上，DHCP 分配的地址存在冲突： 

# ip addr show ens18
2: ens18: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc fq_codel state UP group default qlen 1000
    link/ether 62:10:6d:36:aa:cf brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
    altname enp0s18
    inet 192.168.1.110/24 brd 192.168.1.255 scope global noprefixroute ens18
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet6 fe80::c4da:857e:408b:edc1/64 scope link noprefixroute
       valid_lft forever preferred_lft forever
# arping -I ens18 -D 192.168.1.110
ARPING 192.168.1.110 from 0.0.0.0 ens18
Unicast reply from 192.168.1.110 [02:99:96:A7:27:43]  0.803ms
Sent 1 probes (1 broadcast(s))
ens18 是通过 NetworkManager 管理的，通过 nmcli 命令断开连接后重新连接: 
# nmcli connection down ens18-connection
Connection 'ens18-connection' successfully deactivated
# nmcli connection up ens18-connection
Connection successfully activated
重新连接后，ens18 的地址重新分配了没有 IP 冲突的地址 
# ip addr show ens18
2: ens18: <BROADCAST,MULTICAST,UP,LOWER_UP> mtu 1500 qdisc fq_codel state UP group default qlen 1000
    link/ether 62:10:6d:36:aa:cf brd ff:ff:ff:ff:ff:ff
    altname enp0s18
    inet 192.168.1.111/24 brd 192.168.1.255 scope global noprefixroute ens18
       valid_lft forever preferred_lft forever
    inet6 fe80::c4da:857e:408b:edc1/64 scope link noprefixroute
       valid_lft forever preferred_lft forever
# arping -I ens18 -D 192.168.1.111
ARPING 192.168.2.110 from 0.0.0.0 ens19
Sent 47 probes (47 broadcast(s))
Received 0 response(s)

要解决 DHCP IP 地址冲突问题，则要：

  1. 检查静态 IP 分配：确保局域网中不存在静态 IP 地址与动态 IP 地址的重叠。
  2. 规划 DHCP 服务器：通过合并或正确配置多个 DHCP 服务器的地址分配范围来避免冲突。

3.2 DHCP 租期不一致

同一局域网中多个 DHCP 服务器的租期不一致可能导致如下问题：

  1. 不均匀的 IP 地址更新：客户端设备之间可能会出现不一致的 IP 地址更新周期，这可能会导致不均匀的网络流量。
  2. 频繁的更新和续租：不一致的租期中如果有较短的租期可能会增加续租请求的次数，导致网络上大量的广播请求和响应，从而增加服务器和网络设备的负载。
  3. 网络管理复杂性：具有不同租期的 DHCP 服务器会使网络管理变得更加复杂，管理员需要花费更多精力来处理这些不同租期，以确保客户端能够稳定地使用IP地址。

如果局域网中多个 DHCP 服务器，建议统一 DHCP 服务配置文件中的租期配置，确保所有 DHCP 服务器具有相同的租期设置。