Linux云计算架构-搭建DHCP服务器及使用NTP网络时间同步

柔光的暖阳◎ 2022-11-26 07:43 160阅读 0赞

### 文章目录 ###

*  Linux云计算架构-搭建DHCP服务器
 *   *  1. DHCP服务器工作原理
     *   *  1.1 DHCP服务器概念
         *  1.2 DHCP工作原理拓扑图
     *  2. 部署DHCP服务器
     *   *  2.1 安装dhcp服务
         *  2.2 dhcp配置文件详解
     *  3. DHCP服务器实战
     *   *  3.1 客户端获取动态IP地址
         *  3.2 客户端指定静态IP地址
     *  4. 使用网络时间服务NTP同步服务器时间

# Linux云计算架构-搭建DHCP服务器 #

## 1. DHCP服务器工作原理 ##

### 1.1 DHCP服务器概念 ###

DHCP(Dynamic Host Configuration Protocol)，即动态主机配置协议。是一个局域网的网络协议，使用UDP协议工作。

DHCP是C/S模式，DHCP服务端和客户端需要保持通信，DHCP基于UDP协议，双方都有可能主动向对方发起通信，故需要监听服务器和客户端的端口。

**DHCP的组成：**  
①DHCP服务器，运行dhcp服务，基于UDP协议，监听端口67【集中管理所有的IP地址】  
②DHCP客户端，运行dhcp程序，基于UDP协议，监听端口68【使用IP地址的主机】

**DHCP服务的作用：**  
①自动分配IP地址，方便管理。  
②同一时刻，一个IP地址只租借给一台主机。  
③DHCP管理员可以限制指定计算机使用特定的IP地址。  
④客户机在不同子网之间切换不需要重新设置IP地址，自动获取即可获取原分配的IP地址。

**DHCP服务的缺点：**  
①当网络中存在多个DHCP服务器，不能互相查出被其他服务器租出去的IP地址。  
②DHCP服务器不能跨路由器与客户机通信，除非路由器允许bootp协议转发。【DHCP服务器的IP地址一般也是子网内的某一个IP地址】

### 1.2 DHCP工作原理拓扑图 ###

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl8zNjUyMjA5OQ_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center]

**DHCP工作原理解析：**  
①客户端以广播的方式向网络中所有的主机发送DHCP discovery，源地址为0.0.0.0，目标地址为255.255.255.255。当DHCP服务器接收到这个数据包，发现目标地址是255.255.255.255，DHCP服务端就会知道这个数据包是发给自己的，就会向客户端发送一个响应offer。**【DHCP客户端发现阶段】**  
②每个DHCP服务端都会发送一个offer给DHCP客户端，这个offer包含一个在DHCP服务器中未出租的IP地址以及其他设置信息。**【DHCP服务端提供阶段】**  
③ DHCP客户端选择第一个offer，拒绝其他offer，以广播的方式发送向DHCP request，通知所有的DHCP服务器，客户端选择了哪个DHCP服务端。**【DHCP客户端确认阶段】**  
④当DHCP服务端收到客户端发来的request，DHCP服务端会给DHCP客户端发送DHCP ack确认信息，其中包含提供的IP地址和其他设置信息，这时DHCP客户端会将TCP/IP协议和网卡绑定。而被拒绝的offer，会被其他的DHCP服务器回收。 **【DHCP服务端确认】**  
⑤当DHCP客户端从其他网络切换回来局域网时，不需要再发送DHCP discovery给服务端，而是发送一个包含上一次分配的IP地址的request给DHCP服务器。如果原来的IP地址可以继续用，DHCP服务端会发送给客户端一个ack确认信息。如果不可以继续用，DHCP服务器会发送给客户端一个nack否认信息，这时DHCP客户端必须发送给DHCP服务端一个DHCP discovery。**【DHCP客户端IP再使用】**  
⑥DHCP客户端获取到的IP地址都有一个租约，租约过期后，DHCP服务端会回收这个IP地址。如果DHCP客户端想继续使用这个IP地址，就必须在租约未过期时更新租约。一般在租约过半时，DHCP客户端会发送一个DHCP renew更新报文来续约租期。 **【DHCP客户端提前续租】**  
⑦续租有三次机会，DHCP客户端使用50%可以发起续租一次，若续租不成功，在75%的时候又可以发起一次，仍然续租不成功，在87.5%的时候可以续租最后一次，如果客户端还是续租不成功，等到期后，服务端会将该IP地址回收。这时DHCP客户端必须发送给DHCP服务端一个DHCP discovery。**【DHCP客户端3次续租不成功】**

## 2. 部署DHCP服务器 ##

### 2.1 安装dhcp服务 ###

# rpm包安装
    [root@server ~]# ll /media/cdrom/Packages/dhc*
    -rw-rw-r--. 1 root root 290904 5月  16 2018 /media/cdrom/Packages/dhclient-4.2.5-68.el7.centos.1.x86_64.rpm   # dhcp客户端
    -rw-rw-r--. 1 root root 525688 5月  16 2018 /media/cdrom/Packages/dhcp-4.2.5-68.el7.centos.1.x86_64.rpm   # dhcp服务端
    -rw-rw-r--. 1 root root 179036 5月  16 2018 /media/cdrom/Packages/dhcp-common-4.2.5-68.el7.centos.1.x86_64.rpm   # dhcp服务端和dhcp客户端所需的一些文件
    -rw-rw-r--. 1 root root 134604 5月  16 2018 /media/cdrom/Packages/dhcp-libs-4.2.5-68.el7.centos.1.x86_64.rpm   #dhcp库文件
    
    # yum安装dhcp
    [root@server ~]# yum install dhcp -y

# 查看dhcp服务的配置文件
    [root@server ~]# ll /etc/dhcp/dhcpd.conf
    -rw-r--r--. 1 root root 117 5月  15 2018 /etc/dhcp/dhcpd.conf
    [root@server ~]# cat /etc/dhcp/dhcpd.conf
    #
    # DHCP Server Configuration file.
    # see /usr/share/doc/dhcp*/dhcpd.conf.example
    # see dhcpd.conf(5) man page
    
    # 提示dhcp配置文件有模板文件，复制一份替换掉原来的配置文件
    [root@server ~]# ll /usr/share/doc/dhcp*/dhcpd.conf.example
    -rw-r--r--. 1 root root 3262 11月 20 2012 /usr/share/doc/dhcp-4.2.5/dhcpd.conf.example
    [root@server ~]# cp /usr/share/doc/dhcp*/dhcpd.conf.example /etc/dhcp/dhcpd.conf
    cp：是否覆盖"/etc/dhcp/dhcpd.conf"？ y
    
    # 此时开启dhcpd服务，会报错，原因是没有配置一个静态的IP地址。
    # 在后面实战环节会讲解。
    [root@server ~]# systemctl start dhcpd
    Job for dhcpd.service failed because the control process exited with error code. See "systemctl status dhcpd.service" and "journalctl -xe" for details.

### 2.2 dhcp配置文件详解 ###

**每一项以分号;结束**

# 区域1：dhcp的工作属性
    # 全局配置参数
    default-lease-time 600;   # 默认超时时间，单位秒
    max-lease-time 7200;      # 最大超时时间，单位秒
    ddns-update-style none;   # 配置DHCP-DNS动态更新模式。none(不支持动态更新)、interim (互动更新模式)、ad-hoc(特殊更新模式)
    ignore client-updates;    # 忽略客户端，仅服务端使用DHCP-DNS互动更新模式
    authoritative;            # 当获取一个不是DHCP分配的IP地址时，服务器会直接拒绝，客户端会重新发送IP请求获得新的IP地址。
    log-facility local7;      # 日志级别，定义情况可查看syslog.conf
    
    
    # 区域2:全局地址分配属性，可在子网中使用。
    option domain-name "example.org";  # 定义全局DNS服务器域名
    option domain-name-servers ns1.example.org, ns2.example.org;  # 定义全局DNS服务器地址
    option routers 网关地址;             # 定义全局网关地址
    
    # 区域3：子网设置
    # 子网设置的优先级高于全局设置
    # 网络号192.168.10.0
    # 网络号的最后一位是0
    subnet 网络号 netmask 子网掩码 { 
    	range 开始IP地址 结束IP地址;                    #指定动态IP地址池
    	option domain-name-servers DNS服务器IP地址;    # DNS服务器地址
    	option domain-name "DNS域名";                 # DNS域名
    	option routers 网关地址;                      # 定义子网内的网关地址
    	option broadcast-address 广播地址;            # 定义子网内的广播地址
    	default-lease-time 600;                      # IP租期，单位秒
    	max-lease-time 7200;                         # 最长IP租期，单位秒
    }
    
    # 区域4：为特定的主机绑定IP地址
    host specify_host {        
    	hardware ethernet 0:0:c0:5d:bd:95;    # 网卡类型及MAC地址
    	fixed-address 192.168.10.10           # 固定IP地址
    	filename "vmunix.passacaglia";        # 启动文件的名称
    	server-name "toccata.fugue.com";      # DHCP服务器主机名
    }

**租约数据库文件**：`/var/lib/dhcpd/dhcpd.leases`  
存放所有租约内容的文件，包括客户端的主机名、MAC地址、分配的IP地址、IP地址有效期等信息。

# 刚装完dhcp,这是一个空文件。
    [root@server ~]# cat /var/lib/dhcpd/dhcpd.leases
    # The format of this file is documented in the dhcpd.leases(5) manual page.
    # This lease file was written by isc-dhcp-4.2.5

## 3. DHCP服务器实战 ##

### 3.1 客户端获取动态IP地址 ###

**环境准备：**  
①dhcp服务器静态IP地址：192.168.10.10  
②dhcp客户端静态IP未指定  
③客户端可分配地址池：192.168.10.100-192.168.10.200  
④网络号：192.168.10.0 子网掩码：255.255.255.0 网关地址：192.168.10.1  
⑤DNS地址：192.168.10.1 DNS域名：abong.com

> 一个C类子网的IP地址范围为192.168.10.0-192.168.10.255，0为网络号，1为网关地址，255为广播地址，故仅剩下253个可分配地址。

# ifconfig查看网卡信息
    # 外网动态IP地址：192.168.8.168
    # 内网静态IP地址：192.168.10.10
    ens32: flags=4163<UP,BROADCAST,RUNNING,MULTICAST>  mtu 1500
            inet 192.168.8.168  netmask 255.255.255.0  broadcast 192.168.8.255
            inet6 fe80::a0e4:d97e:42bb:abc  prefixlen 64  scopeid 0x20<link>
            ether 00:0c:29:eb:d7:24  txqueuelen 1000  (Ethernet)
            RX packets 147  bytes 12296 (12.0 KiB)
            RX errors 0  dropped 0  overruns 0  frame 0
            TX packets 240  bytes 26631 (26.0 KiB)
            TX errors 0  dropped 0 overruns 0  carrier 0  collisions 0
    
    ens34: flags=4163<UP,BROADCAST,RUNNING,MULTICAST>  mtu 1500
            inet 192.168.10.10  netmask 255.255.255.0  broadcast 192.168.10.255
            inet6 fe80::7e7a:d044:3b13:af7a  prefixlen 64  scopeid 0x20<link>
            ether 00:0c:29:eb:d7:2e  txqueuelen 1000  (Ethernet)
            RX packets 267  bytes 42862 (41.8 KiB)
            RX errors 0  dropped 0  overruns 0  frame 0
            TX packets 195  bytes 20069 (19.5 KiB)
            TX errors 0  dropped 0 overruns 0  carrier 0  collisions 0

# 修改dhcp配置文件
    # 这里默认按照上述方法安装了dhcp服务
    # 每一项以分号;结束
    [root@server ~]# echo "" > /etc/dhcp/dhcpd.conf
    [root@server ~]# vim /etc/dhcp/dhcpd.conf
    subnet 192.168.10.0 netmask 255.255.255.0 { 
    	range 192.168.10.100 192.168.10.200;
    	option domain-name-servers 192.168.10.1;
    	option domain-name "abong.cn";
    	option routers 192.168.10.1;
    	option broadcast-address 192.168.10.255;
    	default-lease-time 600;
    	max-lease-time 7200;
    }
    # 这时可以看到已经可以启动了。不会报错。
    [root@server ~]# systemctl start dhcpd
    # 设置开机自启
    [root@server ~]# systemctl enable dhcpd
    Created symlink from /etc/systemd/system/multi-user.target.wants/dhcpd.service to /usr/lib/systemd/system/dhcpd.service.
    
    # 通过查看DHCP服务器日志，可以看到192.168.10.100已经被分配了。
    # 经排查，原来是在启动DHCP服务器时，本地主机就已经自动获取了这个IP地址了。
    # 即IP地址的分配也是从100开始的，按顺序分配。
    [root@server ~]# cat /var/log/messages
    Aug 10 21:33:51 server dhcpd: DHCPDISCOVER from 00:50:56:c0:00:01 via ens34
    Aug 10 21:33:52 server dhcpd: DHCPOFFER on 192.168.10.100 to 00:50:56:c0:00:01 (PC-20190412YQOZ) via ens34
    Aug 10 21:33:52 server dhcpd: DHCPREQUEST for 192.168.10.100 (192.168.10.10) from 00:50:56:c0:00:01 (PC-20190412YQOZ) via ens34
    Aug 10 21:33:52 server dhcpd: DHCPACK on 192.168.10.100 to 00:50:56:c0:00:01 (PC-20190412YQOZ) via ens34

![在这里插入图片描述][20200811001738413.png]

# 客户端设置dhcp方式获取IP地址
    # 重启网络服务,可以看到客户端已经获取到了一个IP地址：192.168.10.101
    # 192.168.10.100已经被本地主机获取了。
    [root@client ~]# systemctl restart network
    [root@client ~]# ifconfig ens32
    ens32: flags=4163<UP,BROADCAST,RUNNING,MULTICAST>  mtu 1500
            inet 192.168.10.101  netmask 255.255.255.0  broadcast 192.168.10.255
            inet6 fe80::6d23:d37e:e25f:78a5  prefixlen 64  scopeid 0x20<link>
            ether 00:0c:29:c4:74:30  txqueuelen 1000  (Ethernet)
            RX packets 677  bytes 50809 (49.6 KiB)
            RX errors 0  dropped 0  overruns 0  frame 0
            TX packets 311  bytes 26087 (25.4 KiB)
            TX errors 0  dropped 0 overruns 0  carrier 0  collisions 0
    # 查看日志也是分配的192.168.10.101
    [root@server ~]# cat /var/log/messages
    Aug 10 21:37:43 server dhcpd: DHCPDISCOVER from 00:0c:29:c4:74:30 via ens34
    Aug 10 21:37:44 server dhcpd: DHCPOFFER on 192.168.10.101 to 00:0c:29:c4:74:30 (rs_server1) via ens34
    Aug 10 21:37:44 server dhcpd: DHCPREQUEST for 192.168.10.101 (192.168.10.10) from 00:0c:29:c4:74:30 (rs_server1) via ens34
    Aug 10 21:37:44 server dhcpd: DHCPACK on 192.168.10.101 to 00:0c:29:c4:74:30 (rs_server1) via ens34

# 查看下客户端的路由
    [root@client ~]# route -n
    Kernel IP routing table
    Destination     Gateway         Genmask         Flags Metric Ref    Use Iface
    0.0.0.0         192.168.10.1    0.0.0.0         UG    100    0        0 ens32
    192.168.10.0    0.0.0.0         255.255.255.0   U     100    0        0 ens32
    192.168.122.0   0.0.0.0         255.255.255.0   U     0      0        0 virbr0
    # 查看下客户端的DNS
    [root@client ~]# cat /etc/resolv.conf
    # Generated by NetworkManager
    search abong.cn
    nameserver 192.168.10.1
    # 客户端再次重启网络服务，由于是动态获取IP地址的，IP地址会改变。

### 3.2 客户端指定静态IP地址 ###

# 修改dhcp服务器配置文件
    # 指定静态IP地址为192.168.10.240
    # 每一项以分号;结束
    [root@server ~]# vim /etc/dhcp/dhcpd.conf
    subnet 192.168.10.0 netmask 255.255.255.0 { 
    	range 192.168.10.100 192.168.10.200;
    	option domain-name-servers 192.168.10.1;
    	option domain-name "abong.cn";
    	option routers 192.168.10.1;
    	option broadcast-address 192.168.10.255;
    	default-lease-time 600;
    	max-lease-time 7200;
    	host client { 
    		hardware ethernet 00:0c:29:c4:74:30;
            fixed-address 192.168.10.240;
    	}
    }
    [root@server ~]# systemctl restart dhcpd

# 重启客户端网络服务
    # 可以看到客户端获取的IP地址为192.168.10.240
    [root@client ~]# systemctl restart network
    [root@client ~]# ifconfig ens32
    ens32: flags=4163<UP,BROADCAST,RUNNING,MULTICAST>  mtu 1500
            inet 192.168.10.240  netmask 255.255.255.0  broadcast 192.168.10.255
            inet6 fe80::6d23:d37e:e25f:78a5  prefixlen 64  scopeid 0x20<link>
            ether 00:0c:29:c4:74:30  txqueuelen 1000  (Ethernet)
            RX packets 1695  bytes 118401 (115.6 KiB)
            RX errors 0  dropped 0  overruns 0  frame 0
            TX packets 656  bytes 56307 (54.9 KiB)
            TX errors 0  dropped 0 overruns 0  carrier 0  collisions 0

## 4. 使用网络时间服务NTP同步服务器时间 ##

不同服务器直接可能会存在时间偏差，这在生产环境中影响还是很大的。

# 设置系统时间
    root@server ~]# date -s '20200811 17:12:00'
    2020年 08月 11日 星期二 17:12:00 CST
    # 查看系统时间
    [root@server ~]# date
    2020年 08月 11日 星期二 17:12:27 CST
    # 查看硬件时间
    [root@server ~]# hwclock
    2020年08月11日 星期二 17时14分15秒  -0.128429 秒
    # 可以看到系统时间和硬件时间还是相差挺大的，这对其他服务来说影响很大。

**①使用ntpdate命令同步**

# 安装ntpdate命令
    [root@server ~]# yum install ntpdate -y
    # 查看ntpdate命令的位置
    [root@server ~]# which ntpdate
    /usr/sbin/ntpdate
    [root@server ~]# ll /usr/sbin/ntpdate 
    -rwxr-xr-x. 1 root root 110240 4月  13 2018 /usr/sbin/ntpdate
    
    # ntp1.aliyun.com 阿里云的网络时间同步服务器
    # 同步阿里云的时间，这里的同步仅仅是系统时间的同步。
    [root@server ~]# ntpdate ntp1.aliyun.com
    11 Aug 17:19:11 ntpdate[18123]: step time server 120.25.115.20 offset 101.877082 sec
    [root@server ~]# date
    2020年 08月 11日 星期二 17:19:14 CST
    [root@server ~]# hwclock
    2020年08月11日 星期二 17时19分18秒  -0.711273 秒
    
    # 开启硬件时间的同步
    # 修改SYNC_HWCLOCK为yes即可。
    [root@server ~]# cat /etc/sysconfig/ntpdate
    # Options for ntpdate
    OPTIONS="-p 2"
    
    # Set to 'yes' to sync hw clock after successful ntpdate
    SYNC_HWCLOCK=no
    
    
    # 设置定时任务，每天凌晨1点同步时间。
    [root@server ~]# crontab -e
    * 1 * * * /usr/sbin/ntpdate ntp1.aliyun.com
    
    # 扩展
    ntpdate -d ntp1.aliyun.com # 检查时间同步过程是否正常
    hwclock -w    # 同步系统时间到硬件时间
    hwclock -r    # 查看硬件时间

**②使用ntp服务同步时间**

# 安装ntp服务，开启并加入到开机自启
    [root@server ~]# yum install ntp -y
    [root@server ~]# systemctl start chronyd
    [root@server ~]# systemctl enable chronyd
    
    # 修改配置文件，同步阿里云的时间
    # 在这里可以使用多台网络时间同步服务器(NTP服务器)
    [root@server ~]# vim /etc/chrony.conf
      3 server ntp1.aliyun.com iburst
    #重启ntp服务，即可生效。
    [root@server ~]# systemctl restart chronyd

[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl8zNjUyMjA5OQ_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center]: /images/20221124/06281c907bb848c795010ae1bdc656f0.png
[20200811001738413.png]: /images/20221124/f24bcab978c24a88ae39f56d63d208c0.png