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从零搭建多子网 DHCP 服务：CentOS 双网卡多作用域实战与原理解析

news 2025/11/2 7:12:48

在这里插入图片描述

摘要

本文把你给出的片段整理成一篇完整的技术文章：在一台 CentOS/RHEL 系列服务器上部署一个支持两个子网（192.168.10.0/24 和 192.168.100.0/24）的 DHCP 服务。文章会给出实用场景、完整且修正后的 dhcpd.conf 配置、网卡持久化配置方法、逐行代码解析、测试示例与结果，以及 DHCP 服务在运行时的复杂度分析。语言尽量口语化，像在写给同组同学的运维笔记——能看懂、能上手、能复现。

描述

假设你在一个院系实验室或一个小型公司里，需要把两片网络同时交给同一台 DHCP 服务器管理：

  • 子网 A（教师/管理网络）：192.168.10.0/24，网关 192.168.10.2，DHCP 分配范围 192.168.10.5–192.168.10.254。
  • 子网 B（学生/访客网络）：192.168.100.0/24，网关 192.168.100.2，DHCP 分配范围 192.168.100.5–192.168.100.254。

服务器有两块网卡 ens160（连接子网 A）和 ens36（连接子网 B）。我们要做到：

  1. 网卡地址配置持久化（否则 ifconfig / ip addr add 重启后会丢失）。
  2. 配置 dhcpd 来为两个子网提供地址池、网关、DNS、域名等信息。
  3. 启动并使 DHCP 服务随系统启动，同时给出测试方法和预期结果。

适用场景举例：

  • 大学实验室：教师与学生分网，教师网段用于教师机和服务器，学生网段用于学生终端。
  • 小公司：办公网和访客网共用一台机箱式设备提供 DHCP。
  • 虚拟化环境：一台虚拟机管理多张虚拟网卡，将多个 VLAN/子网的 DHCP 服务统一管理。

题解答案

要点如下：

  1. 持久配置网卡：不要只用 ifconfig / ip 命令即时配置。编辑网卡配置文件（CentOS7/8 通常在 /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-<ifname>）或用 nmcli/NetworkManager 来做持久化配置。
  2. 修正并写好 dhcpd.conf：原文中有语法和数字错误（例如 netmask 写错、逗号和点混用、括号不配对）。需要一份合法的、能同时定义两个 subnet 的配置文件。
  3. 启动并设置开机自启：systemctl enable --now dhcpd；同时根据网络环境调整防火墙（允许 UDP 67/68）和 SELinux（必要时配置策略或设置 permissive）。
  4. 测试：在客户端 dhclient -v 或在服务器上用 dhcpd -t 测试配置语法，用 journalctl -u dhcpd -f 查看运行日志。

接下来给出完整示例和逐行分析。

题解代码

下面包含：网卡持久化配置示例（CentOS 风格）、dhcpd.conf 文件内容、启动与防火墙操作、测试命令。

网卡持久化配置（CentOS 系列，/etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-*）

为 ens160（192.168.10.1） 和 ens36（192.168.100.1）做持久配置：

/etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-ens160

TYPE=Ethernet
BOOTPROTO=none
NAME=ens160
DEVICE=ens160
ONBOOT=yes
IPADDR=192.168.10.1
PREFIX=24
GATEWAY=192.168.10.2
DNS1=192.168.10.2
NM_CONTROLLED=no

/etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-ens36

TYPE=Ethernet
BOOTPROTO=none
NAME=ens36
DEVICE=ens36
ONBOOT=yes
IPADDR=192.168.100.1
PREFIX=24
GATEWAY=192.168.100.2
DNS1=192.168.100.2
NM_CONTROLLED=no

说明：

  • BOOTPROTO=none：静态地址。
  • ONBOOT=yes：开机激活。
  • PREFIX=24 等同 netmask=255.255.255.0。
  • NM_CONTROLLED=no 表示不被 NetworkManager 管控（如果使用 NetworkManager 可用 nmcli 配置替代）。

应用：

# 重新加载网卡配置（或重启网络服务）
nmcli connection reload  # 如果使用 NetworkManager
# 或
ifdown ens160 && ifup ens160
ifdown ens36 && ifup ens36
# 或重启网络（CentOS7+）
systemctl restart network

DHCP 主配置文件 /etc/dhcp/dhcpd.conf

下面是修正、格式良好的 dhcpd.conf：

ddns-update-style none;
ignore client-updates;option domain-name "test.org";
option domain-name-servers 192.168.10.2, 192.168.100.2;default-lease-time 21600;    # 默认租约 6 小时
max-lease-time 43200;        # 最大租约 12 小时# 子网 A：192.168.10.0/24
subnet 192.168.10.0 netmask 255.255.255.0 {option routers 192.168.10.2;option subnet-mask 255.255.255.0;option nis-domain "test.org";option time-offset -18000;    # 时间偏移，示例值range dynamic-bootp 192.168.10.5 192.168.10.254;
}# 子网 B：192.168.100.0/24
subnet 192.168.100.0 netmask 255.255.255.0 {option routers 192.168.100.2;option subnet-mask 255.255.255.0;option nis-domain "test.org";option time-offset -18000;range dynamic-bootp 192.168.100.5 192.168.100.254;
}

注意点：

  • 保证括号 {} 成对出现并语法正确。
  • option domain-name-servers 我用两个地址，用逗号分隔。
  • range 的 IP 要写成 192.168.x.5 形式，之前原文有逗号或错别字。
  • 如果服务器只有一块网卡并且通过 VLAN/路由去管理多个子网，则需要确保 DHCP 请求能到达服务器（通常需要中继 agent / DHCP relay）。本示例假设服务器同时直连两个子网（两张网卡）。

启动 DHCP 服务并设置开机自启

# 安装（如果还没装）
# yum install -y dhcp-server    # CentOS/RHEL
# 或 dnf install -y dhcp-server# 启动并设置开机自启
systemctl enable --now dhcpd# 指定监听接口（可选）：
# 编辑 /etc/sysconfig/dhcpd，将 INTERFACES="ens160 ens36" 写入
echo 'INTERFACES="ens160 ens36"' > /etc/sysconfig/dhcpd
systemctl restart dhcpd

防火墙开放

# 允许 DHCP 服务端口（UDP 67, 客户端 68）
firewall-cmd --add-port=67/udp --permanent
firewall-cmd --add-port=68/udp --permanent
firewall-cmd --reload

或者使用服务名：

firewall-cmd --add-service=dhcp --permanent
firewall-cmd --reload

SELinux 注意

如果 SELinux 启用并阻止 dhcpd，可以查看 audit.log 并针对性放行或临时设为 permissive 测试。不要轻易永久关闭 SELinux，推荐按审计告警配置策略。

题解代码分析

下面把关键片段逐项解释，方便理解每项配置的作用与为什么要这样写。

ifcfg 文件

  • TYPE=Ethernet：接口类型。
  • BOOTPROTO=none：不使用 DHCP 客户端，使用静态 IP。
  • DEVICE=ens160：设备名。
  • ONBOOT=yes：系统启动时启用该接口。
  • IPADDR / PREFIX：IP 与前缀长度。PREFIX=24 等同 NETMASK=255.255.255.0。
  • GATEWAY：默认网关；如果机器本身不做路由，可省略或配置在路由表。
  • NM_CONTROLLED=no：如果这个设置为 yes，NetworkManager 会管理该接口；根据你的运维习惯选用。

为什么这样？直接 ifconfig/ip addr add 的改动只在内存中，重启后丢失。写入系统的配置文件可以保证重启生效。

dhcpd.conf 主体

  • ddns-update-style none;：禁用动态 DNS 更新（如果没有 DNS 动态更新需求可以关）。
  • ignore client-updates;：服务器忽略客户端试图更新 DNS 的请求。
  • option domain-name "test.org";：下发给客户端的域名配置。
  • option domain-name-servers 192.168.10.2, 192.168.100.2;：DNS 服务器地址（多个用逗号）。
  • default-lease-time / max-lease-time：默认与最大租期，以秒计。根据使用场景调整（比如访客网用短租期，管理网用长租期）。
  • subnet ... { ... }：定义一个子网作用域。每个 subnet 块里可以指定路由器（网关）、子网掩码、时间偏移、地址分配范围等。
  • range dynamic-bootp x.x.x.5 x.x.x.254;：地址池，这里给出从 .5 到 .254 的可分配地址。.1、.2 等通常留给静态设备（服务器、网关）。

常见错误来源：

  • 写错 netmask（例如 255.285.495.0）或把点改成逗号（192,168,100.5），会导致 dhcpd 启动失败。启动前用 dhcpd -t 检查语法。

/etc/sysconfig/dhcpd 的 INTERFACES

有时 dhcpd 会监听所有接口或指定接口。把 INTERFACES="ens160 ens36" 写进去可以避免 dhcpd 在不希望的接口上监听或者在系统上没有自动发现接口时失败。

示例测试及结果

下面给出实际验证步骤与预期输出示例（你可以在服务器和一台客户端上执行这些命令来验证）。

检查配置语法

# 语法检查（注意：dhcpd -t 需要 root 权限）
dhcpd -t -cf /etc/dhcp/dhcpd.conf

预期：没有输出且返回码 0；如果有语法错误会报告具体行号。

启动并查看日志

systemctl restart dhcpd
journalctl -u dhcpd -f

预期日志片段（大概类似）：

dhcpd[1234]: DHCPDISCOVER from 00:11:22:33:44:55 via ens160
dhcpd[1234]: DHCPOFFER on 192.168.10.10 to 00:11:22:33:44:55 via ens160
dhcpd[1234]: DHCPREQUEST for 192.168.10.10 (192.168.10.1) from 00:11:22:33:44:55 via ens160
dhcpd[1234]: DHCPACK on 192.168.10.10 to 00:11:22:33:44:55 via ens160

这说明客户端通过 ens160 成功申请到 IP。

在客户端请求 DHCP

# 先释放再请求
dhclient -r
dhclient -v

预期输出片段：

DHCPDISCOVER on eth0 to 255.255.255.255 port 67 interval 3
DHCPOFFER from 192.168.10.1
DHCPREQUEST on eth0 to 255.255.255.255 port 67
DHCPACK from 192.168.10.1
bound to 192.168.10.10 -- renewal in 10800 seconds.

然后用 ip addr show eth0 能看到分配到的 IP。

查看租约文件

DHCP 的租约通常保存在 /var/lib/dhcpd/dhcpd.leases（路径可能因系统不同而异）：

cat /var/lib/dhcpd/dhcpd.leases

你会看到类似下面的块：

lease 192.168.10.10 {starts 2 2025/11/01 10:00:00;ends 2 2025/11/01 16:00:00;tstp 2 2025/11/01 16:00:00;cltt 2 2025/11/01 10:00:00;binding state active;next binding state free;hardware ethernet 00:11:22:33:44:55;
}

这能帮助你核查租约分配历史。

时间复杂度

在这里的“算法复杂度”我们用来衡量 DHCP 服务器在处理租约和请求时的伸缩性，主要关注以下操作：

  1. 查找已存在租约（按 MAC 或 IP）：多数 DHCP 实现会把活跃租约放到哈希表或类似结构里以便快速查找。

    • 平均复杂度：O(1)（哈希查找）
    • 最坏情况：O(n)（极端哈希冲突或没有哈希结构时线性查找）

  2. 分配一个新地址：如果实现用位图或池并记录下一个可用指针，分配通常很快。

    • 平均复杂度：O(1)
    • 最坏情况：O(n)（如果需要扫描整个池来找一个空闲地址）

  3. 回收租约 / 清理过期租约：如果周期性进行线性扫描则为 O(n)，若采用事件驱动或时间轮（priority queue），可做得更优。

    • 常见实现：保留一个时间索引或优先队列，回收操作是 O(log n)（优先队列）或 amortized O(1)。

总结：现实中对常见规模的网络（几百到几千台）来说，DHCP 的查找与分配操作基本上是常数平均时间；只有在数万设备且实现不佳时，性能问题才显现。

空间复杂度

空间开销主要来自以下几部分：

  1. 租约表：通常按客户端数（n）存储记录，每条记录包含 IP、MAC、租约时间、状态等信息。

    • 空间复杂度：O(n)。

  2. 地址池本身：地址池可以视作固定大小（m = 地址数量），通常是位图或区间列表。

    • 空间复杂度：O(m)。

总体：O(n + m)。在大多数小规模场景（几百台客户端、池大小数百）内，内存消耗极小。

总结

最后总结一些在实际部署时常遇到的问题和建议：

  1. 不要用即时命令替代持久化配置：ifconfig/ ip addr add 仅临时，开机会丢。养成编辑 /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-* 或使用 nmcli 的习惯。

  2. 配置文件语法检查：配置 dhcpd.conf 后先用 dhcpd -t 或 dhcpd -cf /etc/dhcp/dhcpd.conf -t 做语法检查，避免服务无法启动。

  3. 接口监听问题：如果 dhcpd 没有在正确接口上监听，检查 /etc/sysconfig/dhcpd 的 INTERFACES 配置，或系统日志里面的错误提示。

  4. 防火墙 / 中继（relay）：如果客户端和服务器不在同一网段，需要在路由器上配置 DHCP 中继（DHCP relay），否则 DHCP 请求不会穿子网。并确保防火墙放通 UDP 67/68。

  5. 租期策略：对访客网使用较短租期（例如 1 小时），对固定办公设备使用长租期或直接静态分配和保留（host 配置块）。

  6. 静态保留（按 MAC）：如果某些设备必须获得固定 IP，可以在 dhcpd.conf 中使用 host 块绑定 MAC 与 IP。示例：

    host printer01 {hardware ethernet 00:11:22:33:44:66;fixed-address 192.168.10.20;
}

  7. 日志排查：journalctl -u dhcpd -f 与 /var/log/messages（或系统对应日志）是最直接的排查点。检查常见错误比如 “no subnet declaration for ” 表示请求来自未配置的子网。

http://www.dtcms.com/a/557008.html

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