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FreeBSD连载(72)：设置和使用DHCP

dn001

设置和使用DHCP

　　在FreeBSD的Packages Collection中，有两个不同的DHCP客户机和服务器软件，一 个为ISC-DHCP，另一个为WIDE-DHCP，两个软件都包括了DHCP客户软件和服务器软件，其中ISC-DHCP 更为常用一些，这里就以ISC-DHCP为例介绍在FreeBSD上安装和设置DHCP。

　　为了支持DHCP，首先要确认系统内核支持伪设备bpfilter，如果没有，就需要重新编译内核。伪设备bpfilter 是一个允许应用程序接收网络的原始数据包的界面，这样应用程序就能接收目的地址非本机IP地址的数据包 了。DHCP使用bpfilter的原因是在DHCP设置好计算机的TCP/IP之前，由于计算机本身没有定义IP地 址，而TCP/IP堆栈本身不会接收不具备本机IP地址的数据包。要接收DHCP服务器发送回客户的数据包，就需要绕 过TCP/IP堆栈，而必须使用伪设备bpfilter。

pseudo-device    bpfilter    4

　　定制内核之后，还要保证/dev/目录下具有对应bpfilter的设备文件。

# cd /dev
# sh MAKEDEV bpf0 bpf1 bpf2 bpf3

　　从Packages Collecion中安装DHCP软件，这将DHCP软件中的dhcpd，dhclIEnt和dhcprelay 安装到/usr/local/sbin目录下。

$ ls /usr/local/sbin/dhc*
/usr/local/sbin/dhclient   /usr/local/sbin/dhcpd
/usr/local/sbin/dhcrelay

  • 设置服务器

　　为了设置DHCP服务器dhcpd，首先就要设置其配置文件/etc/dhcpd.conf。这个配置文件 语法简单，比较容易理解。

server-identifier 192.168.3.1;

subnet 192.168.3.0 netmask 255.255.255.0 {
        range 192.168.3.10 192.168.3.20;
        default-lease-time 600;
        max-lease-time 7200;
        option subnet-mask 255.255.255.0;
        option broadcast-address 192.168.3.255;
        option routers 192.168.3.1;
        option domain-name-servers 192.168.3.1;
        option domain-name "exampleorg.org.cn";
}
host a1 {
        hardware ethernet 00:90:27:4e:92:09;
        fixed-address 192.168.3.32;
        option subnet-mask 255.255.255.0;
        option broadcast-address 192.168.3.255;
        option routers 192.168.3.1;
        option domain-name-servers 192.168.3.1;
        option domain-name "exampleorg.org.cn";
}

　　基本的dhcpd.conf首先使用server-identifier定义了本服务器的IP地址，这对于有 多个IP地址的服务器系统十分重要，一般不必设置这个参数，dhcpd能自动侦测。然后定义要分配IP地址的客户机组 ，每组拥有一个可用的IP地址范围。有两种客户机组的划分方式，一种为指定子网段来区分，一种为指定主机来区分。

　　这个例子中的第一组定义了一个子网192.168.3.0/24，这个子网段内，可供DHCP服务器分配的I P地址范围为192.168.3.10到192.168.3.20，这个地址范围也可以不是连续的，不连续的地址可以 使用多个range设置参数来设置。此外，还设置了这一组内分配的IP地址的租期限制default-lease-time 和max-lease-time，可以使用缺省值，而不必改动。后面的option参数设置DHCP的附加功能 ，例如设置DHCP客户的网络掩码、广播地址、DNS服务器、域名等等。事实上这些option设置选项也可以被用作 全局选项设置，即放置在server-identifier之后，对所有的客户机组起作用。

　　例子的第二组是针对某个特定主机a1进行的设置，这个主机被限定为以太网地址为hardware ethernet 参数值的计算机，将给这个计算机分配一个固定地址。这种分配方式实际等价于固定地址分配方式，唯一的好处就是能 够对IP地址进行集中管理，不必每个计算机分别设置了。这里同样也可以使用option参数，设置TCP/IP的参数 。

　　dhcpd.conf中还能有更多的组，包括对非本网段的子网上的客户机指定的组。

　　当设置了dhcpd.conf之后，就能启动dhcpd守护进程了，由于计算机会有多个网络界面，需要指定dhcpd 服务器的网络界面，以便回应相应界面上的DHCP请求。

# /usr/local/sbin/dhcpd fxp0

　　在调试阶段，可以使用-d参数，这样dhcpd就不会进入后台运行，而一直保留在前台，并显示各个与客户计算 机通信的过程。当一切都调试完毕之后，就能去除-d参数，并将执行命令放入rc.local启动脚本中，以便系统能够 自动执行。

　　此后，dhcpd正常运行的时候，会将每一次客户请求及其回应的IP地址分配的记录，都记录在/var/run/dhcpd.leases 文件中。为了使dhcpd能正常进行日志记录，应该在启动dhcpd之前使用touch 命令，生成一个新的日志文件。以后就可以查看这个日志文件的内容，以得到当前DHCP服务器的状态和客户机IP地址分 配的情况。以下是一个日志文件的部分内容。

       lease 192.168.3.11 {
          starts 3 1998/11/26 05:46:28;
          ends 4 1998/11/27 05:46:28;
          hardware ethernet 0:80:c2:12:fd:d;
          uid 1:0:80:c2:12:fd:d;
       }

　　touch命令的优点是在存在相关的文件时，不删除或更改文件内容，只更新其访问时间设置，只有在文 件不存在时才生成新文件。

　　然后就能设置网络中的客户计算机使用DHCP协议，获取合法的IP地址了。通常Windows计算机的TCP/IP设置 中能直接设置支持DHCP协议，如果为Unix（包括FreeBSD）设置DHCP客户软件，就需要dhclient的支持。

  • 设置客户软件

　　ISC-DHCP中同样也提供了一个客户程序dhclient，用于FreeBSD系统从DHCP服务器上动态获取一个IP地 址。这个程序同样也要求内核支持bpfilter伪设备。

　　dhclient使用的配置文件为/etc/dhclient.conf，然而最一般的情况下可以不使用它，软件本身的缺省 配置就满足一般情况下请求IP地址的需要了。缺省设置下dhclient在获得了IP地址之后，会自动执行/etc/dhclient-script 这个脚本程序，以针对刚获取的动态IP地址进行必要的设置。很多依赖于IP地址的网络服务，就可以在这个脚 本中启动，或者针对重新分配的动态IP地址对已有的网络服务进行修正。虽然使用者也许不希望使用这个脚本 设置网络，但如果不存在这个脚本程序，或者这个程序不可执行，那么dhclient就不能正常执行。

　　因此对于最一般的客户机，一般只连接到一个网络上，仅具备一个网络界面，可以使用一个空的dhclient.conf 和空的declient-script文件，就能完成设置IP地址和其他TCP/IP参数的任务了。

# touch /etc/dhclient.conf
# touch /etc/dhclient-script
# chmod +x /etc/dhclient-script
# /usr/local/sbin/dhclient fxp0
Listening on BPF/fxp0/00:90:27:4e:92:09/unattached
Sending on   BPF/fxp0/00:90:27:4e:92:09/unattached
Sending on   Socket/fallback/fallback-net
DHCPDISCOVER on fxp0 to 255.255.255.255 port 67 interval 22
DHCPOFFER from 192.168.3.1
DHCPREQUEST on fxp0 to 255.255.255.255 port 67
DHCPACK from 192.168.3.1
bound to 192.168.3.32 -- renewal in 3600 seconds.

　　在更复杂的情况下，就要指定更多的内容，例如当系统有多个网卡时，要指定dhclient应该从哪个子网中获 得IP地址设置，就需要使用设置文件dhclient.conf。一般除非有多个局域网网络界面，都应该使用空设置文件， 避免产生配置错误。以下为一个简单的dhclient.conf的例子，可以用于多网络界面的情况：

# Defaults 
timeout 60; 
reboot 10; 

retry 60; 
select-timeout 5; 
initial-interval 2; 

script "/etc/dhclient-script"; 

interface "fxp0" { 
 request subnet-mask, broadcast-address, routers, domain-name-servers, 
         domain-name, host-name; 
 require domain-name-servers; 
}

　　这个设置文件主要用于重新定义一些参数，比较容易理解，更改也比较容易。

　　成功的手工执行dhclient之后，就可以考虑将其和系统启动文件相结合了。因为很多网络服务是依赖于网络 配置的，应该在启动这些网络服务之前使用DHCP配置好TCP/IP。使用dhclient-script启动服务的 想法虽然也能解决问题，然而这就不能使用系统的启动rc文件中的相关设置启动网络服务，而在这个dhclient-script 中重新启动，因此比较麻烦。更简便的做法是仅仅在dhclient-script中设置hostname， 而让系统启动文件完成其他网络服务的启动。这样就要求将dhclient与系统rc文件结合起来。

#hostname="my.domain.name" 
network_interfaces="fxp0 lo0"    # List of network interfaces (lo0 is
loopback). 
ifconfig_lo0="inet 127.0.0.1"   # default loopback device configuration. 
#ifconfig_fxp0="inet 192.168.3.12  netmask 255.255.255.0" 
defaultrouter="NO"              # Set to default gateway (or NO).

这样就需要更改rc.conf文件，更改一些设置语句。首先要注释hostname设置，而在dhclient.script中进行设置，也不必设置defaultrouter，它通过DHCP协议自动设置。同时要保证network_interfaces参数中，设置了要通过dhclient来获取IP地址的网络界面fxp0，以允许rc系统文件能启动该与该界面相关的设置文件，然而却必须注释设置该界面的参数ifconfig_fxp0，因为这个设置参数是用于设置静态IP地址的选项，因此要屏蔽它，而使用start_if.fxp0配置脚本来设置网络界面。

缺省情况下，不存在start_if.fxp0等start_if设置网络脚本，但是这些脚本在rc.network已经做好了设置，针对每个网络界面启动，而不需要在rc.conf中做特别设定。对于dhclient，可以创建一个简单的启动脚本start_if.fxp0为：

#! /bin/sh
/usr/local/sbin/dhclient fxp0

　　这样，dhclient就和系统启动文件结合起来了，在系统启动的时候会自动设置好TCP/IP，此后再启动 相关的网络服务。此时需要注意的是删除原来可能在rc.local或者在/usr/local/etc/rc.d目录 中的dhclient启动命令，以避免冲突。

　　在FreeBSD系统上不推荐使用动态IP地址，因为FreeBSD能提供大量有用的网络服务，都会与IP地 址或域名有关，不适合使用动态IP地址。如果必须要作为DHCP客户以保持IP地址的统一管理，建议使用dhcpd针 对硬件地址的设置方式，在DHCP服务器上为FreeBSD系统设定一个固定IP地址。

  • 设置DHCP中转

　　当网络中存在多个子网的时候，由于客户计算机只能通过广播发送DHCP请求，这些请求一般不能跨越路由器。为 了在DHCP服务器存在的子网之外的DHCP客户分配IP地址，可以设置路由器转发DHCP请求，即转发相应的UDP 端口67和68的广播数据包。但这样设置就增加了网络广播，不利于减少网络流量。

　　此外，还有另外一种方法来使得DHCP客户计算机能使用子网之外的DHCP服务器来分配IP地址。这就是使用 DHCP中转计算机来转发DHCP的请求。DHCP中转计算机能听取DHCP广播，由于它了解DHCP服务器的IP地 址，因此能通过正常的IP数据包将原广播包转发到服务器中，然后再将服务器的回应信息回复客户机。这样DHCP客户机 就以为本子网中也存在一个DHCP服务器。

　　在ISC-DHCP软件中，提供的中转程序为dhcrelay，这是一个简单的程序，不需要额外的设置。启动 dhcrelay的标准方式为使用命令行指定将DHCP服务请求中转到的目的DHCP服务器，由于DHCP中允许多个 DHCP服务器同时为客户提供地址，而不会产生冲突，就可以使用多个DHCP服务器进行中转。

# dhcrelay dhcpsrv1 dhcpsrv2

　　如果这台中转服务器为多网络界面计算机，那么dhcrelay将侦听所有网络界面的DHCP请求，有时不希望 dhcrelay中转某些界面上的请求，就可以设置dhcrelay侦听的网络界面，这需要指定-i参数。

# dhcrelay -i xl0 dhcpsrv1

  • 提供备份的DHCP设置

　　在一个具备多个子网的大型网络中，提供冗余是一个非常重要的问题。由于DHCP协议中DHCP服务器负责分配 IP地址，一旦DHCP服务器出现故障，那么所有的客户就无法正确获得IP地址，从而不能访问网络。

　　但可以同时设置多个DHCP服务器来提供一个冗余能力。然而DHCP服务器本身是不提供备份能力的，不能互为 备份。他们占用的IP地址资源也不能重叠，以免发生客户机IP地址冲突的现象。提供容错能力是通过分割可用的IP地址 到不同的DHCP服务器上，通过多个DHCP服务器同时为一个网络服务，从而使得一个服务器发生故障还能正常执行操作 。通常为了进一步增强可靠性，还可以将不同的DHCP服务器放置在不同子网中，互相使用中转提供服务。

　　例如在两个子网上各自有一个DHCP服务器，标准的做法可以不使用DHCP中转，各个子网上的服务器为各个子 网服务就行了。然而为了达到容错的目的，可以互相为另一个子网提供服务，通过设置中转或路由器转发广播以达到互为服务 的目的。

　　例如位于192.168.3.0网络上的srv1的配置可能为：

subnet 192.168.3.0 netmask 255.255.255.0 {
        range 192.168.3.10 192.168.3.199;
}
subnet 192.168.4.0 netmask 255.255.255.0 {
        range 192.168.4.200 192.168.4.220;
}

　　位于192.168.4.0网络上的srv2的配置可能为：

subnet 192.168.4.0 netmask 255.255.255.0 {
        range 192.168.4.10 192.168.4.199;
}
subnet 192.168.3.0 netmask 255.255.255.0 {
        range 192.168.3.200 192.168.3.220;
}

　　注意，上述设置都是设置样例，标准情况下还需分别指定各个option，用于设置IP地址及其相关设置。

　　可以看出两个服务器都能对两个网络上的客户机分配IP地址，而各自又有一个主要服务的网络。每个网络上的IP 地址主要放在本地的服务器上，但也有少部分地址放在另一个子网中的服务器上（地址资源不能冲突），这样提供了一定的容 错能力。

　　实际的多子网网络中，并不必要每个子网都设置一个服务器，并使用另外的服务器备份，一般网络中有2-3个DH CP服务器就够用了。其他子网可以通过DHCP中转的方式，给该子网提供DHCP服务。

未完，待续。。。　　

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