DHCP 服务器¶

本文你会学到：

• DORA 四步握手流程与租约机制
• isc-dhcp-server 完整配置（动态 IP、固定 IP 绑定、监听接口）
• Kea DHCP——2022 年后官方推荐的现代替代方案
• 租约查看、客户端配置与 DDNS 简介
• 常见故障排查与 tcpdump 抓包定位

DHCP 工作原理¶

DHCP（Dynamic Host Configuration Protocol，动态主机配置协议）是局域网中自动分配 IP 地址及网络参数的协议。服务端监听 UDP 67 端口，客户端使用 UDP 68 端口发送请求。

DORA 四步握手¶

客户端获取 IP 的完整流程称为 DORA（Discover → Offer → Request → Acknowledge）：

sequenceDiagram
    participant C as 客户端（未分配 IP）
    participant S as DHCP 服务器

    C->>S: ① DHCPDISCOVER（广播：src 0.0.0.0 → dst 255.255.255.255）
    S->>C: ② DHCPOFFER（提供候选 IP 与网络参数，保留该租约）
    C->>S: ③ DHCPREQUEST（广播：声明接受此 Offer，拒绝其他服务器）
    S->>C: ④ DHCPACK（确认并写入租约，下发 IP/网关/DNS/租期）

• Discover：客户端开机或网卡启动时，广播寻找所有 DHCP 服务器
• Offer：服务器根据客户端 MAC 判断是否有固定绑定，否则从地址池分配候选 IP 并保留
• Request：同一网段可能有多台 DHCP 服务器，客户端广播声明选择哪台，让其余服务器回收候选 IP
• Acknowledge：服务器写入 dhcpd.leases，租约正式生效

租约机制¶

租约（lease）控制 IP 的使用期限，避免地址被长期空占：

• 设租约时长为 T，客户端在 0.5T 时主动续约（DHCPREQUEST）
• 续约失败则在 0.875T 再次尝试；到期前仍失败则释放 IP，重新广播 Discover
• 客户端主动脱机（ifdown/关机）会发 DHCPRELEASE，服务端立即回收

租约时长建议：

• 固定终端（台式机、服务器）：86400 秒（24 小时）或更长
• 移动设备密集场景（会议室、访客网络）：3600 秒（1 小时）

DHCP 中继代理¶

DHCP 依赖广播，默认无法跨越路由器到达其他网段。当服务器与客户端不在同一物理网段时，需要在三层交换机或路由器上启用 DHCP 中继代理（Relay Agent）：

graph LR
    classDef client fill:transparent,stroke:#0288d1,stroke-width:2px
    classDef relay fill:transparent,stroke:#f57c00,stroke-width:2px
    classDef server fill:transparent,stroke:#388e3c,stroke-width:2px

    C["客户端\n192.168.2.x"]:::client
    R["三层交换机/路由器\n中继代理\ngiaddr=192.168.2.1"]:::relay
    S["DHCP 服务器\n192.168.1.1"]:::server

    C -- "广播 Discover" --> R
    R -- "单播转发\n携带 giaddr 字段" --> S
    S -- "单播 Offer\n根据 giaddr 选 subnet" --> R
    R -- "转发回客户端" --> C

中继代理的本质是把广播包转成单播并添加 giaddr（giaddr = 代理接口 IP），服务器根据 giaddr 选择对应 subnet 块分配 IP。

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apt install isc-dhcp-relay -y

# /etc/default/isc-dhcp-relay
SERVERS="192.168.1.1"       # DHCP 服务器地址
INTERFACES="eth1 eth2"      # 中继监听的接口
OPTIONS=""

systemctl restart isc-dhcp-relay

isc-dhcp-server 安装与配置¶

安装¶

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apt update && apt install isc-dhcp-server -y

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dnf install dhcp-server -y

核心配置文件¶

/etc/dhcp/dhcpd.conf 分全局参数和子网块（subnet）两部分：

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# 全局参数
ddns-update-style none;           # 暂不启用 DDNS 动态更新
ignore client-updates;
default-lease-time 86400;         # 默认租约 24 小时（秒）
max-lease-time 172800;            # 最大租约 48 小时

option routers 192.168.100.254;                   # 下发给客户端的默认网关
option domain-name "example.local";               # 搜索域
option domain-name-servers 8.8.8.8, 8.8.4.4;     # DNS 服务器

# 子网定义（网段 + 子网掩码）
subnet 192.168.100.0 netmask 255.255.255.0 {
    range 192.168.100.100 192.168.100.200;        # 动态地址池

    # MAC 绑定固定 IP（放在 subnet 内或全局均可）
    host server01 {
        hardware ethernet 08:00:27:11:EB:C2;
        fixed-address 192.168.100.10;
    }
}

关键参数速查：

固定 IP 绑定¶

通过 host 块把 MAC 地址与固定 IP 绑定，适用于服务器、打印机等需要稳定地址的设备：

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host printer01 {
    hardware ethernet AA:BB:CC:DD:EE:FF;
    fixed-address 192.168.100.20;
    # 可在 host 块内覆盖全局参数
    default-lease-time 604800;        # 该设备租约 7 天
}

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# 方式一
ip link show eth0 | grep link/ether

# 方式二（查询已连接主机的 MAC）
ping -c 1 192.168.100.50 && arp -n | grep 192.168.100.50

监听接口配置¶

服务器有多块网卡时，必须明确指定 DHCP 监听哪块接口，防止向错误网段发放 IP：

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# 多接口用空格分隔
INTERFACESv4="eth1"

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DHCPDARGS="eth1"

启动与验证¶

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# 检查配置文件语法（启动前必做）
dhcpd -t -cf /etc/dhcp/dhcpd.conf

# Debian 启动
systemctl start isc-dhcp-server
systemctl enable isc-dhcp-server

# RHEL 启动
systemctl start dhcpd
systemctl enable dhcpd

# 验证监听 UDP 67 端口
ss -ulnp | grep 67

Kea DHCP¶

为什么出现 Kea¶

isc-dhcp-server 于 2022 年 10 月**宣布停止维护（EOL），ISC 官方推荐所有用户迁移到 **Kea DHCP。

安装 Kea¶

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apt install kea-dhcp4-server -y

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dnf install kea -y

配置文件统一位于 /etc/kea/kea-dhcp4.conf。

基本配置结构¶

Kea 使用 JSON 格式，reservations（预留）对应 isc-dhcp-server 的 host 块：

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{
    "Dhcp4": {
        "interfaces-config": {
            "interfaces": ["eth1"]
        },
        "lease-database": {
            "type": "memfile",
            "persist": true,
            "name": "/var/lib/kea/kea-leases4.csv"
        },
        "valid-lifetime": 86400,
        "max-valid-lifetime": 172800,

        "subnet4": [
            {
                "subnet": "192.168.100.0/24",
                "pools": [
                    { "pool": "192.168.100.100 - 192.168.100.200" }
                ],
                "option-data": [
                    { "name": "routers",             "data": "192.168.100.254" },
                    { "name": "domain-name-servers",  "data": "8.8.8.8, 8.8.4.4" }
                ],
                "reservations": [
                    {
                        "hw-address": "08:00:27:11:eb:c2",
                        "ip-address": "192.168.100.10",
                        "hostname": "server01"
                    }
                ]
            }
        ]
    }
}

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# 验证配置语法
kea-dhcp4 -t /etc/kea/kea-dhcp4.conf

systemctl start kea-dhcp4-server
systemctl enable kea-dhcp4-server

选型建议¶

选 Kea：

• 新部署项目，无历史包袱
• 需要 REST API 动态管理租约/子网
• 需要数据库存储租约（审计、多节点共享）
• RHEL 9+ / Ubuntu 22.04+ 及以上

继续用 isc-dhcp-server（短期）：

• 现有稳定环境，短期内无迁移计划
• 运行在旧发行版（Debian 10 / CentOS 7）

DHCP 租约管理¶

查看服务端租约¶

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# Debian
cat /var/lib/dhcp/dhcpd.leases

# RHEL
cat /var/lib/dhcpd/dhcpd.leases

# 查看当前活跃租约数量
grep -c "binding state active" /var/lib/dhcp/dhcpd.leases

租约文件格式示例：

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lease 192.168.100.101 {
    starts 2 2024/01/16 08:00:00;       # 租约开始时间（UTC）
    ends   3 2024/01/17 08:00:00;       # 租约结束时间
    binding state active;
    next binding state free;
    hardware ethernet 08:00:27:34:4e:44;
    client-hostname "laptop01";
}

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cat /var/lib/kea/kea-leases4.csv

客户端释放与续约¶

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# 释放当前 IP
dhclient -r eth0

# 重新申请
dhclient eth0

# 一步完成释放+重新申请
dhclient -r eth0 && dhclient eth0

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# 重启连接（触发 DHCP 续约）
nmcli connection down "ens33" && nmcli connection up "ens33"

DHCP 客户端配置¶

Debian/Ubuntu 客户端¶

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auto eth0
iface eth0 inet dhcp

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ifdown eth0 && ifup eth0

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network:
  version: 2
  ethernets:
    eth0:
      dhcp4: true

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netplan apply

RHEL/CentOS 客户端¶

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# 查看当前连接名称
nmcli connection show

# 改为 DHCP 自动获取
nmcli connection modify "ens33" ipv4.method auto ipv4.addresses "" ipv4.gateway ""

# 重启连接生效
nmcli connection up "ens33"

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nmtui
# 选择 "Edit a connection" → 选中网卡 → 将 IPv4 Configuration 改为 "Automatic"

DHCP 与 DNS 动态更新¶

DDNS（Dynamic DNS）允许 DHCP 服务器在分配 IP 时，自动向 DNS 服务器注册 A 记录和 PTR 记录，解决"动态 IP 无法被域名解析"的问题。典型使用场景是企业内网 + Active Directory 域环境。

启用 DDNS 的关键配置（isc-dhcp-server + BIND 组合）：

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ddns-update-style interim;
ddns-domainname "example.local.";
ddns-rev-domainname "in-addr.arpa.";

key DHCP_UPDATER {
    algorithm hmac-md5;
    secret "your-base64-encoded-secret-here";
}

zone example.local. {
    primary 127.0.0.1;
    key DHCP_UPDATER;
}

zone 100.168.192.in-addr.arpa. {
    primary 127.0.0.1;
    key DHCP_UPDATER;
}

故障排查¶

常见问题定位¶

客户端无法获取 IP：

• 检查服务运行状态：systemctl status isc-dhcp-server
• 检查监听接口配置（/etc/default/isc-dhcp-server）
• 检查 subnet 网段是否与服务器接口网段匹配
• 检查地址池是否耗尽：grep -c "binding state active" /var/lib/dhcp/dhcpd.leases
• 检查防火墙是否放行 UDP 67/68：iptables -L -n | grep -E "67|68"

地址池耗尽：

• 缩短租约时间使 IP 更快回收：减小 default-lease-time
• 扩大 range 范围（注意不要与固定绑定的 IP 冲突）
• 手动清除过期条目（重启服务会重新加载租约文件）

日志查看¶

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# 实时跟踪日志
journalctl -u isc-dhcp-server -f

# RHEL 的 dhcpd
journalctl -u dhcpd -f

# 查看最近 50 条
journalctl -u isc-dhcp-server -n 50 --no-pager

# 查看 Kea 日志
journalctl -u kea-dhcp4-server -f

tcpdump 抓取 DHCP 报文¶

DHCP 使用 UDP 67（服务端）和 68（客户端），可用 tcpdump 实时抓包：

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# 在服务端监听接口上抓包
tcpdump -i eth1 -n port 67 or port 68

# 显示详细报文内容（包含 DHCP 消息类型）
tcpdump -i eth1 -n -v port 67 or port 68

# 保存为 pcap 文件（可用 Wireshark 分析）
tcpdump -i eth1 -w dhcp-debug.pcap port 67 or port 68

DHCP 报文类型速查：