Linux dhcp服务

🕗 发布于 2025-01-18 21:28 linux dhcp udhcpc

Linux dhcp服务

文章目录

Linux dhcp服务
1. 基本介绍
2. 基本功能
3. 工作原理
4. udhcpc介绍
5. udhcpc使用
6. udhcpd介绍

1. 基本介绍

🚀dhcp是动态主机配置协议，用于集中对用户的IP进行管理与配置。采用client/server通信模式，dhcp client向dhcp server提出配置申请，🚩dhcp server为网络上每个设备动态分配IP地址、子网掩码、默认网关、域名服务器地址等配置参数，以便于与其他IP的网络通信。

2. 基本功能

🌈为什么需要dhcp呢？想要明白此问题，就需要去了解dhcp提供什么功能？

准确的IP地址配置；
减少IP地址冲突；
IP地址管理的自动化；
便于设备集中化管理；

3. 工作原理

3.1 通信协议

🍒dhcp通过udp协议通信，dhcp client提交IP申请配置时将报文发送至dhcp server的68端口，dhcp server将offer报文发送至dhcp client的67端口。

3.2 报文头格式

在这里插入图片描述

🍓OP：报文的操作类型。分为client请求报文(1)和server响应报文(2)。
请求报文： DHCP Discover、DHCP Request、DHCP Release、DHCP Inform和DHCP Decline。
应答报文： DHCP Offer、DHCP ACK和DHCP NAK。
🍓Htype： DHCP客户端的MAC地址类型。 MAC地址类型其实是指明网络类型，Htype值为1时表示为最常见的以太网MAC地址类型。
🍓Hlen： DHCP客户端的MAC地址长度。以太网MAC地址长度为6个字节，即以太网时Hlen值为6。
🍓Hops：DHCP报文经过的DHCP中继的数目，默认为0。DHCP请求报文每经过一个DHCP中继，该字段就会增加1。没有经过DHCP中继时值为0。( 若数据包需经过router传送，每站加1，若在同一网内，为0。 )
🍓Xid：客户端通过DHCP Discover报文发起一次IP地址请求时选择的随机数，相当于请求标识。用来标识一次IP地址请求过程。在一次请求中所有报文的Xid都是一样的。
🍓Secs：DHCP客户端从获取到IP地址或者续约过程开始到现在所消耗的时间，以秒为单位。在没有获得IP地址前该字段始终为0。( DHCP客户端开始DHCP请求后所经过的时间。目前尚未使用，固定为0。)
🍓Flags：标志位，只使用第0比特位，是广播应答标识位，用来标识DHCP服务器应答报文是采用单播还是广播发送，0表示采用单播发送方式，1表示采用广播发送方式。其余位尚未使用。(即从0-15bits，最左1bit为1时表示server将以广播方式传送封包给client。 )
【注意】在客户端正式分配了IP地址之前的第一次IP地址请求过程中，所有DHCP报文都是以广播方式发送的，包括客户端发送的DHCP Discover和DHCP Request报文，以及DHCP服务器发送的DHCP Offer、DHCP ACK和DHCP NAK报文。当然，如果是由DHCP中继器转的报文，则都是以单播方式发送的。另外，IP地址续约、IP地址释放的相关报文都是采用单播方式进行发送的。
🍓Ciaddr：DHCP客户端的IP地址。仅在DHCP服务器发送的ACK报文中显示，在其他报文中均显示0，因为在得到DHCP服务器确认前，DHCP客户端是还没有分配到IP地址的。只有客户端是Bound、Renew、Rebinding状态，并且能响应ARP请求时，才能被填充。
🍓Yiaddr：DHCP服务器分配给客户端的IP地址。仅在DHCP服务器发送的Offer和ACK报文中显示，其他报文中显示为0。
🍓Siaddr：下一个为DHCP客户端分配IP地址等信息的DHCP服务器IP地址。仅在DHCP Offer、DHCP ACK报文中显示，其他报文中显示为0。( 用于bootstrap过程中的IP地址)
🍓Giaddr：DHCP客户端发出请求报文后经过的第一个DHCP中继的IP地址。如果没有经过DHCP中继，则显示为0。( 转发代理（网关）IP地址 )
🍓Chaddr：DHCP客户端的MAC地址。在每个报文中都会显示对应DHCP客户端的MAC地址。
🍓Sname：为DHCP客户端分配IP地址的DHCP服务器名称（DNS域名格式）。在Offer和ACK报文中显示发送报文的DHCP服务器名称，其他报文显示为0。
🍓File：DHCP服务器为DHCP客户端指定的启动配置文件名称及路径信息。仅在DHCP Offer报文中显示，其他报文中显示为空。
🍓Options：可选项字段，长度可变，格式为"代码+长度+数据"。

3.3 通信原理

3.3.1 dhcp client/server在同网段

dhcp client首次接入网络时，dhcp client/server消息交互流程图如下

在这里插入图片描述

①dhcp client发现阶段

🎃dhcp client寻找dhcp server（未知）阶段，所以只能以广播的形式发送dhcp discover报文，即向目标地址255.255.255.255发送报文，同网段内部的所有机器都会收到此报文，但只有dhcp server会做出响应。

②dhcp server提供阶段

🎃dhcp server向dhcp client提供地址阶段，同网段中所有的dhcp server都会做出响应，挑选一个尚未分配的IP地址给dhcp client，dhcp server会将IP地址信息以及其他配置封装到dhcp offer报文中发送至dhcp client。

③dhcp client选择阶段

🎃dhcp client选择dhcp server提供IP地址的阶段，如果阶段②有多个dhcp server发了offer报文，dhcp client只会选择第一个dhcp server提供的offer信息，然后以广播的形式发送一个dhcp request报文，告知其他dhcp server它选择了某个dhcp server提供IP地址信息。

④dhcp server确认阶段

🎃dhcp server确定提供IP地址阶段，当dhcp server收到dhcp request后，被dhcp client选中的dhcp server会给dhcp client发送包含IP地址以及其他配置的dhcp ack报文。而没有被选中的dhcp server则回收曾提供的IP地址。dhcp client收到dhcp server ack后会发起ARP Request请求，用于IP冲突检测。如果没有冲突就使用，如果有冲突就给dhcp server发送dhcp deline报文告诉dhcp server分配的IP地址无法使用，等待10s后再次尝试使用此地址，如果还是无法使用，给dhcp server发送dhcp release报文，告诉dhcp server放弃使用此地址。

dhcp client重新登录阶段

🎃dhcp client拿到IP地址之后，每次重新登录网络时，不需要再发送dhcp discover报文，而是直接发送dhcp request报文给dhcp server，dhcp server收到之后，判断看之前分的IP地址还能否继续分给dhcp client使用，如果能，dhcp server给dhcp client回复dhcp ack，如果不能，dhcp server给dhcp client回复dhcp nak，dhcp client再次发起dhcp discover报文去请求新地址。

dhcp client更新租约阶段

🎃dhcp server分配的IP地址都有租约时间，当超过租约时间，还没有更新租约，就需要收回分配dhcp client的IP地址。dhcp client在重启或租约到一半的时候发起dhcp request报文。dhcp client在关机或租约到期时，发送dhcp release报文给dhcp server释放IP地址。

🎃在租约50%的时候，dhcp client发起dhcp request请求报文，如果收到dhcp ack就更新租约，如果收到dhcp nak，再次发起dhcp discover请求报文。如果到租约进行至87.5%时，还未收到dhcp server的响应，就再次发起dhcp request请求报文，如果收到dhcp ack就更新租约，如果收到dhcp nak，再次发起dhcp discover请求报文。如果直到租约到期dhcp server都未响应，dhcp client停止使用IP地址，再次发起dhcp discover请求报文。

3.3.2 dhcp client/server在不同网段

在这里插入图片描述

4. udhcpc介绍

Usage: udhcpc [-fbqRB] [-a[MSEC]] [-t N] [-T SEC] [-A SEC/-n]
        [-i IFACE] [-s PROG] [-p PIDFILE]
        [-oC] [-r IP] [-V VENDOR] [-F NAME] [-x OPT:VAL]... [-O OPT]...

        -i,--interface IFACE    Interface to use (default eth0)
        -s,--script PROG        Run PROG at DHCP events (default /usr/share/udhcpc/default.script)
        -p,--pidfile FILE       Create pidfile
        -B,--broadcast          Request broadcast replies
        -t,--retries N          Send up to N discover packets (default 3)
        -T,--timeout SEC        Pause between packets (default 3)
        -A,--tryagain SEC       Wait if lease is not obtained (default 20)
        -n,--now                Exit if lease is not obtained
        -q,--quit               Exit after obtaining lease
        -R,--release            Release IP on exit
        -f,--foreground         Run in foreground
        -b,--background         Background if lease is not obtained
        -S,--syslog             Log to syslog too
        -a[MSEC],--arping[=MSEC] Validate offered address with ARP ping
        -r,--request IP         Request this IP address
        -o,--no-default-options Don't request any options (unless -O is given)
        -O,--request-option OPT Request option OPT from server (cumulative)
        -x OPT:VAL              Include option OPT in sent packets (cumulative)
                                Examples of string, numeric, and hex byte opts:
                                -x hostname:bbox - option 12
                                -x lease:3600 - option 51 (lease time)
                                -x 0x3d:0100BEEFC0FFEE - option 61 (client id)
        -F,--fqdn NAME          Ask server to update DNS mapping for NAME
        -V,--vendorclass VENDOR Vendor identifier (default 'udhcp VERSION')
        -C,--clientid-none      Don't send MAC as client identifier
Signals:
        USR1    Renew lease
        USR2    Release lease

5. udhcpc使用

udhcpc -i iface -s /usr/share/udhcpc/default.script **-b**

🔔-b很关键，放在后台执行，不然使用system执行会卡住执行程序

/usr/share/udhcpc/default.script脚本内容如下：

#!/bin/sh
# udhcpc script edited by Tim Riker <Tim@Rikers.org>
[ -z "$1" ] && echo "Error: should be called from udhcpc" && exit 1

RESOLV_CONF="/etc/resolv.conf"
[ -e $RESOLV_CONF ] || touch $RESOLV_CONF
[ -n "$broadcast" ] && BROADCAST="broadcast $broadcast"
[ -n "$subnet" ] && NETMASK="netmask $subnet"

case "$1" in
    deconfig)
        /sbin/ifconfig $interface up
        /sbin/ifconfig $interface 0.0.0.0

        # drop info from this interface
        # resolv.conf may be a symlink to /tmp/, so take care
        TMPFILE=$(mktemp)
        grep -vE "# $interface\$" $RESOLV_CONF > $TMPFILE
        cat $TMPFILE > $RESOLV_CONF
        rm -f $TMPFILE

        if [ -x /usr/sbin/avahi-autoipd ]; then
            /usr/sbin/avahi-autoipd -k $interface
        fi
        ;;

    leasefail|nak)
        if [ -x /usr/sbin/avahi-autoipd ]; then
            /usr/sbin/avahi-autoipd -wD $interface --no-chroot
        fi
        ;;

    renew|bound)
        if [ -x /usr/sbin/avahi-autoipd ]; then
            /usr/sbin/avahi-autoipd -k $interface
        fi
        /sbin/ifconfig $interface $ip $BROADCAST $NETMASK

        if [ -n "$router" ] ; then
            echo "deleting routers"
            while route del default gw 0.0.0.0 dev $interface 2> /dev/null; do
                :
            done

            for i in $router ; do
                route add default gw $i dev $interface
            done
        fi

        # drop info from this interface
        # resolv.conf may be a symlink to /tmp/, so take care
        TMPFILE=$(mktemp)
        grep -vE "# $interface\$" $RESOLV_CONF > $TMPFILE
        cat $TMPFILE > $RESOLV_CONF
        rm -f $TMPFILE

        # prefer rfc3359 domain search list (option 119) if available
        if [ -n "$search" ]; then
            search_list=$search
        elif [ -n "$domain" ]; then
            search_list=$domain
        fi

        [ -n "$search_list" ] &&
            echo "search $search_list # $interface" >> $RESOLV_CONF

        for i in $dns ; do
            echo adding dns $i
            echo "nameserver $i # $interface" >> $RESOLV_CONF
        ;;
esac

HOOK_DIR="$0.d"
for hook in "${HOOK_DIR}/"*; do
    [ -f "${hook}" -a -x "${hook}" ] || continue
    "${hook}" "${@}"
done

exit 0

6. udhcpd介绍

使用dnsmasq即可，不做介绍。

原文地址：https://blog.csdn.net/weixin_36051831/article/details/145200601

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