图1
DHCP服务器的配置与使用
作者：Zhaoxion.Zhang
DHCP是BOOTP的扩展，它是基于C/S模式的，主要用于大型网络。它提供一种动态指定IP地址和配置参数的机制。本章将详细介绍有关DHCP服务器的知识。
第一节 基础知识
本节介绍和DHCP服务器相关的基础知识。
一、DHCP/BOOTP简介
DHCP是BOOTP的扩展，是基于C/S模式的，它提供了一种动态指定IP地址和配置参数的机制。这主要用于大型网络环境和配置比较困难的地方。DHCP服务器自动为客户机指定IP地址，指定的配置参数有些和IP协议并不相关，它的配置参数使得网络上的计算机通信变得方便而容易实现了。DHCP使IP地址的可以租用，对于拥有许多台计算机的大型网络来说，每台计算机拥有一个IP地址有时候可能是不必要的。租期从1分钟到100年不定，当租期到了的时候，服务器可以把这个IP地址分配给别的计算机使用。客户也可以请求使用自己喜欢的网络地址及相应的配置参数。
DHCP的包格式和BOOTP也一样，这样它就可以使用BOOTP的中转发代理来发送DHCP包，这使得BOOTP和DHCP之间可以实现互操作。对于BOOTP转发代理来说，转发的是DHCP包还是BOOTP包，它根本分不清楚。它们使用的服务器端口号是67和68，但是有些地方还有些不同，表现在以下几个方面：
1．DHCP定义了一种可以使IP地址使用一段有限时间的机制，在客户机上时间限制到了的时候，可以重新分配这个IP地址。
2．DHCP为用户配置所有IP参数。
3．DHCP包长度比BOOTP包长度稍长，多出的内容包括了网络配置参数。DHCP包总比BOOTP的长，但协议也比较复杂。DHCP有七种消息类型，而BOOTP只有两种。
二、DHCP/BOOTP的工作原理
如图1所示，我们可以清楚地看到客户机请求获得IP地址和配置参数的最初几个步骤：
图1
1．客户发出包的名称叫DHCPDISCOVER（图1中的1），而服务器返回包的名称叫DHCPOFFER（图1中的3）。
2．BOOTP转发代理接收到请求包，并负责向DHCP其他网络内的DHCP服务器转发。
3．DHCP服务器以DHCPOFFER响应客户的要求，这个包内包括可用的IP地址和参数（图1中的3）。
4．BOOTP转发代理接收包，并对它进行检查。如果检查没有问题，就向客户转发。
5．如果客户在发出DHCPOFFER包后一段时间内没有接收到回应，它有机会重新发送请求10次，否则就通知用户。客户机可以同时接收到多个服务器的应答，并自己决定用哪一个。
如图2所示，是客户决定了以后，向服务器发送应答时的情况。
图2
6．当客户机选定了某个目标服务器后，它会广播DHCPREQUEST包，用以通知选定的服务器和未选定的服务器（图2中的5）。
7．转发工作仍然由BOOTP转发代理担任。
8．收到DHCPREQUEST包的服务器会检查收到的包，如果包内的地址和它所提供的地址一致，证明现在客户机选择的是自己提供的地址，如果不是，证明自己提供的地址被拒绝了。
9．被选定的服务器在接收到DHCPREQUEST包以后，因为某些原因可能不能向客户机提供这个IP地址或参数，它可以向客户机发送DHCPNAK包（图2中的7）。
客户在收到包后，检查内部的IP地址和租用时间，如果客户觉得这个包有问题，它可以发送DHCPDECLINE包拒绝这个地址，然后重新发送DHCPDISCOVER包。如果觉得没有问题，就接受这个配置参数。同样，当客户机接收到DHCPNAK包时，它也可以发送DHCPDISCOVER包。客户机可以在租期到期之前释放该IP地址，这通过发送DHCPRELEASE包来实现。
用户可以在下一次再次获得相同的IP地址。在这一过程中，许多步骤就可以不用麻烦了，老的客户机当然要方便一点了：
1．客户在发送的DHCPREQUEST包内包括自己以前使用的IP地址。
2．此包由BOOTP转发代理转发。
3．DHCP服务器检查DHCPREQUEST包内包括的配置参数。
4．它如果是原来提供这个IP地址的参数的服务器，它能识别出来，并以DHCPACK包回应。
5．客户机接收到DHCPACK包后，它可以接收或拒绝，如果拒绝，它可以申请新的网络地址。
当然了，如果服务器觉得客户机的请求是无效的，服务器会发出DHCPNAK包响应，客户机接收到这个包后，会重新会获得新的IP地址，然后发送DHCPDISCOVER包。
第二节 实 例
本节以实例的形式具体介绍DHCP服务器的应用。
一、DHCP实例一
安达服务公司现有办公计算机40余台，由于公司业务发展需要，公司申请了ADSL专线。每台办公计算机都需要上网，网络管理员需要为每台工作站进行网络设置，并且其他员工不懂网络设置，为了减轻网络设置及网络维护的工作量，管理员决定采用DHCP自动分配地址。工作站只要求能上网，其他方面并无特殊要求。
分析：由于用ADSL专线，公司局域网上网只能使用私有IP地址，网管决定用192.168.5.0/24的子网，DHCP服务器地址为192.168.5.100，对于客户端，只要有IP、DNS、GATEWAY即可上网，因此，这是最简单的DHCP设置。只要配置DHCP的地址范围、DNS和GATEWAY即可。
具体的安装步骤如下：
1．获取并安装DHCP服务器软件。
从RPM包安装：
准备RedHat Linux7.2的第二张安装光盘，执行如下命令：
#mount /dev/cdrom /mnt/cdrom
#cd /mnt/cdrom/RedHat/RPMS
#rpm –ivh dhcp-2.0pl5-8.i386.rpm
2．修改配置文件。
DHCP默认的配置文件是/etc/dhcpd.conf，这是一个文本文件，dhcpd里有一个语法分析器，能对这个文件进行语法分析，获得配置参数。dhcpd.conf格式是递归下降的，关键字区分大小写，可以有注释，注释以#开头，一直到该行结束。
编辑/etc/dhcpd.conf文件，如果该文件不存在，可以通过以下步骤创建它。
（1）定义subnet和netmask（子网和掩码），即在dhcpd.conf内加入：
subnet 192.168.5.0 netmask 255.255.255.0{
（2）定义地址池：
range 192.168.5.101 192.168.5.160;
（3）定义网关：
option routers 192.168.5.100;
（4）定义DNS：
option domain-name-servers 202.106.196.115;
}
本例中的dhcpd.conf示例，图3所示，注意别丢了“；”号。
图3
3．创建dhcpd.leases文件（本例中的dhcpd.lease文件不用创建，它在/var/lib/dhcp下）。
dhcpd.leases是DHCP客户机租约的数据库文件，默认目录在/var/lib/dhcp/，文件包含租约声明。每次一个租约被获取、更新或释放，它的新值就被记录到文件的的末尾。在DHCP第一次安装后，并不会生成这个文件。但DHCP的运行需要这个文件，所以可以建立一个空的文件。
DHCP记录这个文件的格式是
Lease ip-address {statements...}
每个记录包含一个提供给客户机的IP地址，在花括号里的语句包含一些租约信息。具体的租约信息因客户发出不同的DHCP请求而稍有差别。
4．开始服务：/etc/rc.d/init.d/dhcpd start
如果要在服务器启动时就启动dhcp服务，可以有两种方法：
在/etc/rc.d/rc.local文件中添加如下语句：
/etc/rc.d/init.d/dhcpd start
运行chkconfig --level 2345 dhcpd on，使开机时DHCP服务自动启动。
5．Windows客户机的设置。
客户机设置为自动获取IP地址和DNS服务器地址。
6．验证服务的正确性。
在Windows客户机上执行ipconfig /all命令，得到如图4所示的结果。
此时，服务器端的/var/lib/dhcpd.lease或/var/lib/dhcp/dhcpd.lease文件应有如下的记录：
lease 192.168.5.111{
starts 3 2002/05/22 22:23:41;
ends 4 2002/05/23 10:23:41;
hardware Ethernet 00:d0:b7:9a:13:d2;
uid 01:00:d0:b7:9a:13:d2;
client-hostname "win2k";
}
图4
注意Default Gateway和DNS Server字段的IP地址，是dhcp服务器定义的。至此，已完成了动态分配IP地址的设置。
二、DHCP实例二
泰德公司通过邻居网络公司的10M专线上网，现网络公司分配给泰德公司120个IP地址：210.99.100.41—210.99.100.100，210.99.100.141—210.99.100.200，netmask为255.255.255.0，网关为210.99.100.1，DNS服务器为：210.99.100.254，只能用网络公司指定的IP才能上网，但是公司有140余台计算机要上网，而且总经理和副总理要求随时能上网。不过好在公司实行倒休，随时都有人不上网。如果你是该公司的网管，你将如何分配IP呢？
分析：由于IP少于主机，首先确定决定用DHCP动态分配IP地址。首先应指定服务器、总经理和副总经理的IP地址。把210.99.100.100做DHCP服务器，把210.99.100.88分配给总经理，210.99.100.188分配给副总经理，手工设置他们的IP地址。为了让更多的用户能及时上网，不至于浪费资源，应该把DHCP的租用时间设短，当有用户关机或下班时，IP能够及时释放出来，可以把租用时间设为2小时。
具体操作步骤如下：
1．获取并安装DHCP服务器软件（参看实例一的步骤1）。
2．修改配置文件，即编辑/etc/dhcpd.conf，可进行如下操作：
（1）定义子网及掩码：
subnet 210.99.100.0 netmask 255.255.255.0 {
（2）定义地址池：
range 210.99.100.41 210.99.100.87；
range 210.99.100.89 210.99.100.99；
range 210.99.100.141 210.99.100.187；
range 210.99.100.189 210.99.100.200；
（3）定义网关：
option routers 210.99.100.1；
（4）定义DNS：
option domain-name-servers 210.99.100.254;
（5）定义最大租用时间：
max-lease-time 7200；
}
本例中的dhcpd.conf示例如图5所示。
图5
3．开始服务。/etc/rc.d/init.d/dhcpd start（参看实例一的步骤4）。
4．客户机的设置（参看实验一的步骤5）。
5．验证服务的正确性。
在其中一台Windows客户机上执行ipconfig /all命令，出现如图11-10所示的画面。
注意Lease Obtained和Lease Expires行，其差值体现了最大租用时间。
图6
三、DHCP实例三
嘉德公司服务部获得IP地址202.137.10.1—202.137.10.30 netmask 255.255.255.224，域名为service.jiade.com，销售部获得211.99.8.33—211.99.8.62
netmask 255.255.255.224，域名为sale.jiade.com。现想用DHCP动态分配IP地址，但是销售部经理要求用固定的IP地址。其中202.137.10.0/27的网关是210.137.10.254，DNS是210.137.10.200；211.99.8.32/27的网关是211.99.8.254，DNS是211.99.8.200。如果你是该公司的网络管理员，将如何设计DHCP服务器。
分析：由于获得的IP在两个子网上，为节约成本和方便管理，用一台双网卡的计算机来做DHCP服务器，分别将202.137.10.1和211.99.8.33分配给DHCP服务器，将211.99.8.58分配给销售部经理，并且销售部经理的211.99.8.58也从DHCP服务器获得。由于没有争抢问题，最大租用时间可以设置为缺省值。
具体操作步骤如下：
1．获取并安装DHCP服务器软件（参看实例一的步骤1）。
2．修改配置文件，即编辑/etc/dhcpd.conf，可进行如下操作：
（1）定义服务部子网及掩码。
Subnet 202.137.10.0 netmask 255.255.255.224{
（2）定义服务部地址池：
range 202.137.10.2 202.137.10.30；
（3）定义服务部网关：
option routers202.137.10.254；
（4）定义服务部DNS服务器：
option domain-name-servers 202.137.10.200;
（5）定义服务部域名：
option domain-name "service.jiade.com";
（6）定义服务部广播地址：
option broadcast-address 202.137.10.31;
}
（7）定义销售部子网及掩码。
Subnet 211.99.8.32 netmask255.255.255.224{
（8）定义销售部地址池：
range 211.99.8.34 211.99.8.57；
range 211.99.8.59 211.99.8.62;
（9）定义销售部网关：
option routers 211.99.8.254；
（10）定义销售部DNS服务器：
option domain-name-servers 211.99.8.200;
（11）定义销售部域名：
option domain-name "sale.jiade.com";
（12）定义销售部播地址：
option broadcast-address 211.99.8.63;
}
（14）定义销售部经理的IP：
host win2k {
hardware Ethernet 00:D0:B7:9A:13:D2;
fixed-address 211.99.8.58;
}
本例中的dhcpd.conf示例如图7所示。
图7
3．开始服务。/etc/rc.d/init.d/dhcpdstart（参看实例一的步骤4）。
4．客户机的设置（参看实例一的步骤5）。
5．验证服务的正确性：
在服务部一台客户机上执行ipconfig /all命令，出现如图8所示的画面。在销售部经理的计算机上执行ipconfig /all命令，出现如图9所示的画面。
图8
图9
注意图8和图9中的域名，即Connection-specific DNS Suffix：字段