第92集：动态 IP 配置

教学目标

• 理解DHCP服务的基本原理和工作流程
• 掌握动态IP配置的优缺点和适用场景
• 掌握在不同Linux发行版中配置动态IP的方法
• 学会使用DHCP客户端工具管理网络配置
• 了解DHCP租约管理和续约机制
• 掌握动态IP配置的常见问题和解决方案

主要知识点

1. DHCP服务的基本原理
2. DHCP工作流程（发现、提供、请求、确认）
3. 动态IP与静态IP的比较
4. 临时动态IP配置方法
5. 永久动态IP配置方法
   • CentOS/RHEL系列
   • Debian/Ubuntu系列
   • 现代Ubuntu（netplan）
6. DHCP客户端工具（dhclient、dhcpcd）
7. DHCP租约管理和续约
8. 动态IP配置的常见问题和解决方案

实用案例分析

案例1：DHCP服务原理与工作流程

场景：了解DHCP服务如何为客户端分配IP地址

DHCP工作流程：

1. 发现阶段（Discover）：客户端发送广播报文，寻找网络中的DHCP服务器
2. 提供阶段（Offer）：DHCP服务器回应广播报文，提供可用的IP地址
3. 请求阶段（Request）：客户端选择一个IP地址，向服务器发送请求
4. 确认阶段（Acknowledge）：服务器确认客户端的请求，分配IP地址并提供其他网络配置信息

DHCP报文交互示意图：

客户端                               DHCP服务器
  |                                     |
  |---- DHCP Discover (广播) ----------->|
  |                                     |
  |<--- DHCP Offer (单播) ---------------|
  |                                     |
  |---- DHCP Request (广播) ------------>|
  |                                     |
  |<--- DHCP Acknowledge (单播) --------|
  |                                     |

案例2：使用DHCP客户端工具临时获取IP地址

场景：需要临时通过DHCP获取IP地址进行测试

操作步骤：

1. 使用dhclient命令获取IP地址：

# 释放当前IP地址
sudo dhclient -r eth0

# 重新获取IP地址
sudo dhclient eth0

# 查看DHCP租约信息
sudo dhclient -v eth0

2. 使用dhcpcd命令获取IP地址（某些系统默认使用）：

# 启动dhcpcd服务
sudo dhcpcd eth0

# 停止dhcpcd服务
sudo dhcpcd -k eth0

3. 查看DHCP租约文件：

# 查看DHCP租约文件
cat /var/lib/dhcp/dhclient.leases

# 或者
cat /var/lib/dhcpcd/dhcpcd-eth0.lease

案例3：在CentOS/RHEL系统中配置永久动态IP

场景：在CentOS 7/8或RHEL 7/8系统中配置永久动态IP地址

操作步骤：

1. 编辑网络接口配置文件：

# 编辑网络接口配置文件
vim /etc/sysconfig/network-scripts/ifcfg-eth0

2. 配置文件内容示例：

TYPE=Ethernet
PROXY_METHOD=none
BROWSER_ONLY=no
BOOTPROTO=dhcp  # 设置为动态IP
DEFROUTE=yes
IPV4_FAILURE_FATAL=no
IPV6INIT=yes
IPV6_AUTOCONF=yes
IPV6_DEFROUTE=yes
IPV6_FAILURE_FATAL=no
IPV6_ADDR_GEN_MODE=stable-privacy
NAME=eth0
UUID=5fb06bd0-0bb0-7ffb-45f1-d6edd65f3e03
DEVICE=eth0
ONBOOT=yes  # 开机启动

3. 重启网络服务：

# CentOS 7/RHEL 7
systemctl restart network

# CentOS 8/RHEL 8
systemctl restart NetworkManager

案例4：在Debian/Ubuntu系统中配置永久动态IP

场景：在Debian或Ubuntu 18.04及更早版本中配置永久动态IP地址

操作步骤：

1. 编辑网络接口配置文件：

# 编辑网络接口配置文件
vim /etc/network/interfaces

2. 配置文件内容示例：

# 回环接口
auto lo
iface lo inet loopback

# 以太网接口（动态IP）
auto eth0
iface eth0 inet dhcp

3. 重启网络服务：

# 重启网络服务
systemctl restart networking

# 或者使用ifdown/ifup命令
ifdown eth0 && ifup eth0

案例5：在现代Ubuntu系统中使用netplan配置动态IP

场景：在Ubuntu 18.04及更高版本中使用netplan配置动态IP地址

操作步骤：

1. 编辑netplan配置文件：

# 编辑netplan配置文件
vim /etc/netplan/00-installer-config.yaml

2. 配置文件内容示例：

network:
  version: 2
  renderer: networkd
  ethernets:
    eth0:
      dhcp4: yes  # 启用IPv4 DHCP
      dhcp6: yes  # 启用IPv6 DHCP

3. 应用netplan配置：

# 应用netplan配置
netplan apply

# 测试配置（不应用）
netplan try

案例6：使用NetworkManager管理动态IP配置

场景：在使用NetworkManager的系统中管理网络配置

操作步骤：

1. 使用nmcli命令管理网络连接：

# 查看网络连接
nmcli connection show

# 查看网络设备状态
nmcli device status

# 创建新的DHCP连接
nmcli connection add con-name "eth0-dhcp" ifname eth0 type ethernet

# 激活网络连接
nmcli connection up "eth0-dhcp"

# 禁用网络连接
nmcli connection down "eth0-dhcp"

2. 使用nmtui命令（文本界面）管理网络连接：

# 启动nmtui文本界面
nmtui

DHCP租约管理和续约

DHCP租约信息

DHCP服务器为客户端分配IP地址时，会设定一个租约期限。客户端需要在租约到期前续约，以保持网络连接。

查看DHCP租约信息：

# 查看DHCP租约文件
cat /var/lib/dhcp/dhclient.leases

# 查看当前网络接口的IP地址和租约信息
ip addr show eth0

# 使用dhclient查看租约信息
sudo dhclient -v eth0

DHCP续约过程

1. 当租约达到50%时，客户端会向DHCP服务器发送续约请求
2. 如果服务器确认，则更新租约
3. 如果服务器未响应，客户端会在租约达到87.5%时再次发送续约请求
4. 如果租约到期仍未续约，客户端会释放IP地址并重新开始DHCP发现过程

手动续约：

# 使用dhclient手动续约
sudo dhclient -r eth0 && sudo dhclient eth0

# 使用nmcli手动续约
nmcli connection reload
nmcli connection up "eth0-dhcp"

动态IP配置的常见问题和解决方案

问题1：无法获取IP地址

可能原因：

• DHCP服务器未运行
• 网络连接问题
• DHCP客户端配置错误
• 防火墙阻止DHCP报文

解决方案：

• 检查DHCP服务器状态
• 检查网络物理连接
• 重启DHCP客户端服务
• 检查防火墙设置，确保允许UDP 67/68端口

问题2：获取到错误的IP地址

可能原因：

• DHCP服务器配置错误
• 网络中存在多个DHCP服务器
• 客户端租约信息错误

解决方案：

• 检查DHCP服务器配置
• 查找并移除网络中的非法DHCP服务器
• 删除客户端租约文件，重新获取IP地址

问题3：IP地址频繁变化

可能原因：

• DHCP租约期限过短
• 网络中客户端数量超过IP地址池容量
• DHCP服务器配置问题

解决方案：

• 调整DHCP租约期限
• 扩展DHCP地址池
• 检查DHCP服务器配置

问题4：DHCP续约失败

可能原因：

• 网络连接不稳定
• DHCP服务器不可用
• 客户端配置错误

解决方案：

• 检查网络连接稳定性
• 确认DHCP服务器状态
• 重启DHCP客户端服务

课后练习

1. 使用dhclient命令获取动态IP地址，查看租约信息
2. 在CentOS/RHEL系统中配置永久动态IP地址
3. 在Debian/Ubuntu系统中配置永久动态IP地址
4. 在现代Ubuntu系统中使用netplan配置动态IP地址
5. 使用NetworkManager管理动态IP配置，创建和管理网络连接
6. 模拟DHCP服务器故障场景，观察客户端行为
7. 比较动态IP和静态IP配置的优缺点，分析适用场景
8. 配置DHCP客户端使用特定的DNS服务器

总结

本集详细介绍了Linux系统中动态IP配置的方法，包括：

1. DHCP服务原理：了解了DHCP的工作流程，包括发现、提供、请求和确认四个阶段

2. 动态IP配置方法：

   • 临时配置：使用dhclient或dhcpcd命令
   • 永久配置：
     • CentOS/RHEL系列：通过网络脚本配置
     • Debian/Ubuntu系列：通过/etc/network/interfaces配置
     • 现代Ubuntu：通过netplan配置

3. DHCP客户端管理：学会使用dhclient、dhcpcd、nmcli等工具管理网络配置

4. 租约管理：了解了DHCP租约的概念、查看方法和续约机制

5. 常见问题和解决方案：包括无法获取IP地址、获取错误IP地址、IP地址频繁变化、DHCP续约失败等问题的解决方法

动态IP配置是一种自动化的网络配置方式，适用于大多数客户端设备，特别是移动设备和临时网络环境。它简化了网络管理，减少了IP地址冲突的可能性，但也存在IP地址不固定的缺点。

在实际应用中，应根据具体场景选择合适的IP配置方式。对于服务器、网络设备等需要固定IP地址的场景，应使用静态IP配置；对于客户端设备、临时网络等场景，动态IP配置更为合适。

掌握动态IP配置的方法和原理，能够帮助系统管理员更灵活地管理网络配置，确保网络服务的稳定运行。