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1、Linux操作系统 第9章 动态主机配置协议DHCP 9.1 DHCP简介 9.2 DHCP的配置 9.3 DHCP服务器的高级配置 9.4 DHCP故障排除 习题 Linux操作系统 9.1 DHCP 简 介9.1.1 为什么需要DHCPTCP/IP协议目前已经成为互联网的公用通信协议，在局域网上也是必不可少的协议。用TCP/IP协议进行通信时，每一台计算机(主机)都必须拥有一个IP地址用于在网络上标识自己。如果IP地址的设置是由系统管理员在每一台计算机上手工进行设置，把它设定为 一个固定的IP地址时，就称为静态IP地址。 Linux操作系统 设定静态的IP地址是常见的方法之一，但在许多场合
2、并不适用。如果网络的规模较大，系统管理员给每一台计 算机分配IP地址的工作量就会很大，而且常常因为用户不遵守规则而会出现错误，例如：导致IP地址的冲突等。在把大批计算机从一个网络移动到另一个网络 或者改变部门计算机所属子网时，同样存在改变IP地址的工作量大的问题。随着笔记本电脑的普及，移动办公也是大家习以为常的事，当电脑从一个网络移动 到另一网络时，则每次移动也需要改变IP地址，并且移动的电脑在每个网络都需要占用一个IP地址。Linux操作系统 我们再来看看IP地址的占用问题。如果某个网络上有200台计算机，采用静态IP地址时，每台计算机都需要预留一个IP地址，即共需要200个IP地址。然而这
3、200台计算机并不同时开机，假如只有20台计算机同时开机，我们就浪费了180个IP地址。这种情况对于ISP(Internet Service Provider)来说，是一个十分严重的问题，如果ISP有100 000个用户，难道需要100 000个IP地址不成？因此必须要有方法解决这个问题。DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol)就是应这个需求而诞生的。采用DHCP的方法配置计算机IP地址的方案称为动态IP地址。Linux操作系统 在动态IP地址的方案中，每台计算机并不设定固定的IP地址，而是在计算机开机时才被分配一个IP地址，这台计算机被称为DHCP客
4、户端(DHCP Client)。而负责给DHCP客户端分配IP地址的计算机称为DHCP服务器。也就是说DHCP是采用客户/服务器(Client/Server)模式，有明确的客户端和服务器角色的划分。DHCP服务器在给DHCP客户分配IP地址(即IP地址租用)的时候，还会有租用时间的限制，超过租用时间时，DHCP服务器就把这个IP地址回收。 Linux操作系统 回收的IP地址可以重新分配给另一个DHCP客户， 这样IP地址就被重复使用，大大提高了IP地址的利用率。移动的计算机在不同的网络上开机时，将会获得 它所在网络上的DHCP服务器分配的有效IP地址，也就 不必手工更改IP地址的设置了。由于D
5、HCP客户是在开 机的时候自动获得IP地址的，因此并不能保证每次获 得的IP地址是相同的。动态IP地址方案可以减少管理员的工作量是显而易 见的，只要DHCP服务器正常，IP地址的冲突是不会发 生的。要大批量更改计算机的所在子网或其他IP参数 ，只要在DHCP服务器上进行即可。Linux操作系统 9.1.2 BOOTP引导程序协议DHCP是对BOOTP的扩展，所以我们要先介绍BOOTP(BOOTstrap Protocol)。BOOTP也称为自举协议，它使用UDP来使一个工作站自动获取配置信息。为了获取配置信息，协议软件广播一个BOOTP请求报文，收到请求报文的BOOTP服务器查找出发出请求的计
6、算机的各项配置信息(如IP地址、默认路由地址、子网掩码等)，将配置信息放入一个BOOTP应答报文，并将应答报文返回给发出请求的计算机。 Linux操作系统 这样，一台计算机就获得了所需的配置信息。由于计算机发送BOOTP请求报文时还没有IP地址，因此它会使用全广播地址作为目的地址，而使用全“0”作为源地址，BOOTP服务器可使用广播(Broadcast)将应答报文返回给计算机，或使用收到的广播帧上的MAC地址进行单播(Unicast)。Linux操作系统 但是，BOOTP设计用于相对静态的环境，管理人员创建一个BOOTP配置文件，该文件定义了每一个主机的一组BOOTP参数。配置文件只能提供主机
7、标识符到主机参数的静态映射，如果主机参数没有要求变化， BOOTP的配置信息通常保持不变。配置文件不能快速更改，此外管理员必须为每一主机分配一个IP地址，并对服务器进行相应的配置，使它能够理解从主机到 IP地址的映射。由于BOOTP是静态配置IP地址和IP参数的，不可能充分利用IP地址和减少配置的工作量，因此有必要引入自动机制。Linux操作系统 9.1.3 DHCP动态主机配置协议DHCP是对BOOTP的扩充，此协议从两个方面对BOOTP进行有力的扩充。第一，DHCP可使计算机通过一个消息获取它所需要的配置信息，例如，一个 DHCP报文除了能获得IP地址，还能获得子网掩码、网关等。第二，DH
8、CP允许计算机快速动态获取IP地址，为了使用DHCP的动态地址分配机制，管理员必须配置DHCP服务器使得它能够提供一组IP地址。任何时候一旦有新的计算机连到网络上，新的计算机与服务器联 系，并申请一个IP地址。服务器从管理员指定的IP地址中选择一个地址，并将它分配给该计算机。Linux操作系统 DHCP允许有三种类型的地址分配。第一种，和BOOTP类似，DHCP允许手工配置，管理员可为特定的某个计算机配置特定的地址。第二种，管理员可为第一次连接到网络的计算机分配一个固定的地址。第 三种，DHCP允许完全动态配置，服务器可使计算机在一段时间内“租用”一个地址。Linux操作系统 动态地址分配是D
9、HCP的最重要和新颖的功能，与BOOTP所采用的静态分配地址不同的是，动态IP地址的分配不是一对一的映射，服务器不能预先知道客户 机的身份。我们通过配置DHCP服务器使得任意一个主机都可以获得IP地址并开始通信。为了使自动配置成为可能，DHCP服务器一开始就拥有网络管理员交给它的一组IP地址，管理员定义服务器操作的规定，DHCP客户机通过与服务器交换信息协商IP地址的使用。在交换中，服务器为客户机提供IP地址，客户机确认它已经接收此地址。一旦客户机接收了一个地址，它就开始使用此地址进行通信。 Linux操作系统 将所有的TCP/IP参数保存在DHCP服务器有以下的好处：(1) 管理员能够快速地
10、检查IP地址及其他配置参数而不必前往每一台计算机，此外由于DHCP的数据库可以在一个中心位置(即DHCP服务器)完成更改，因此重新配置时也无需对每一台主机进行配置。(2) DHCP不会将相同的IP地址同时分配给两台主机，从而避免了冲突。Linux操作系统 9.1.4 DHCP的工作过程DHCP的工作过程如图9-1所示。Linux操作系统 图9-1 DHCP的工作过程Linux操作系统 (1) DHCP客户机启动时，客户机在当前的子网中广 播DHCPDISCOVER报文向DHCP服务器申请一个IP地址。(2) DHCP服务器收到DHCPDISCOVER报文后，它将从针对那台主机的地址区间中为它提
11、供一个尚未被 分配出去的IP地址，并把提供的IP地址暂时标记为不 可用。服务器以DHCPOFFER报文送回给主机。如果 网络里包含有不止一个的DHCP服务器，则客户机可能 收到好几个DHCPOFFER报文，但客户机通常只承认 第一个DHCPOFFER。Linux操作系统 (3) 客户端收到DHCPOFFER后，向服务器发送一个含有有关DHCP服务器提供的IP地址的DHCPREQUEST报文。如果客户端没有收到DHCPOFFER报文并且还记得以前的网络配置，此时使用以前的网络配置(如果该配置仍然在有效期限内)。(4) DHCP服务器向客户机发回一个含有原先被发出的IP地址及其分配方案的一个应答报
12、文(DHCPACK)。Linux操作系统 (5) 客户端接收到包含了配置参数的DHCPACK报文，利用ARP检查网络上是否有相同的IP地址。如果检查通过，则客户机接受这个IP地址及其参数，如果发现有问题，客户机向服务器发送DHCPDECLINE信息，并重新开始新的配置过程。服务器收到 DHCPDECLINE信息，将该地址标为不可用。Linux操作系统 (6) DHCP服务器只能将那个IP地址分配给DHCP客户一定时间，DHCP客户必须在该次租用过期前对它进行更新。客户机在50%租借时间过去以后，每隔一段时间就开始请求DHCP服务器更新当前租借，如果DHCP服务器应答则租用延期。如果DHCP服务
13、器始终没有应答，则在有效租借期的87.5%，客户应该与任何一个其他的DHCP服务器通信，并请求更新它的配置信息。 Linux操作系统 如果客户机不能和所有的DHCP服务器取得联系，租借时间到后，它必须放弃当前的IP地址并重新发送一个DHCPDISCOVER报文开始上述的IP地址获得过程。(7) 客户端可以主动向服务器发出DHCPRELEASE报文，将当前的IP地址释放。Linux操作系统 9.1.5 DHCP功能的进一步讨论 从以上的讨论中，可以看到DHCP可以提高IP地址的利用率，减少IP地址的管理工作量，便于移动用户的使用。但要注意的是，由于客户机每次获得的IP地址不是固定的(当然现在的D
14、HCP已经可以针对某一计算机分配固定的IP地址)，如果想利用某主机对外提供网络服务(例如Web服务、DNS服务)等，动态的IP地址是不可行的，这时通常要求采用静态IP地址配置方法。此外对于一个只有几台计算机的小网络，DHCP服务器则显得有点多余。 Linux操作系统 利用TCP/IP进行通信，光有IP地址是不够的，常常需要网关、WINS、DNS等设置。DHCP服务器除了能动态提供IP地址外，还能同时提供WINS、DNS主机名、域名等附加信息，完善IP地址参数的配置。Linux操作系统 9.2 DHCP的配置9.2.1 DHCP服务器的配置DHCP服务器的配置步骤主要有：(1) 安装DHCP服务
15、器软件包。(2) 配置/etc/dhcpd.conf文件。(3) 生成dhcpd.leases文件。(4) 启动dhcpd服务。Linux操作系统 1. 安装DHCP软件包用“rpm -qa |grep dhcpd”命令确认DHCP服务器软件包是否已经存在，如果不存在，需先把红旗Linux 3.0光盘mount上，在RedFlag/RPMS目录下找到软件包，用“rpm ivh dhcp-2.0pl5-4.i386.rpm”命令进行安装。Linux操作系统 【实例9.1】root redflag /root#rpm -qa|grep dhcpdhcp-2.0pl5-4dhcpcd-1.3.18p
16、l8-10以上说明服务器软件包dhcp-2.0pl5-4已经存在。Linux操作系统 2. 配置/etc/dhcpd.conf文件要向一个子网提供服务，DHCP服务器的守护进程dhcpd需要知道它提供服务的子网号和子网掩码，此外为了分配动态IP地址，还必须在每一个子网提供一个或多个IP地址范围。以下是一个非常简单的配置文件。Linux操作系统 【实例9.2】subnet 192.168.0.0 netmask 255.255.255.0 #IP地址范围。range 192.168.0.100 192.168.0.199;DHCP服务器将向192.168.0.0/255.255.255.0子网提供192.168.0.100到192.168.0.199的IP地址。配置时，除了括号所在行外的其他每一行要加“;”号，以“#”号开头的语句是注释语句。Linux操作系统 【实例9.3】subnet 192.168.0.0 netmask 255.255.255.0 range 192.168.0.20 192.168.0.69;range
