一、前言
管理校園網路或企業內部網路常會面臨一件相當辛苦的差事----更改主機的IP組態，基本上更改IP組態是相當容易，但是當電腦數量一多，或是電腦使用人員不會更改IP組態，原本一件很容易的事情就會演變成蠻麻煩的工作。隨著資訊化的普及，校園內部與企業內部的電腦數量不斷擴增，當然就得設定新增電腦的基本組態，但是同時也增加了網管人員的負擔。
若使用DHCP Server，可幫您動態配置IP、DNS組態、gateway等組態設定，在極短的時間內就可快速、有效的組織網路，讓您節省相當多的設定時間。
二、DHCP的基本概念
DHCP（Dynamic Host Configuration Protocol），動態主機組態協定，是一種動態組織網路的機制。在DHCP機制裡可分為Server端與Client端；Server端使用固定IP位址，在區域網路裡扮演的角色是提供動態配給Client端IP位址、DNS組態、gateway等組態設定。Client端只需設定主機名稱，其餘有關網路的組態，如：IP位址、DNS組態、gateway等組態設定皆可由DHCP Server端提供。
在區域網路裡架設了DHCP Server後，您必須先規劃好一段或數段IP區間以提供給DHCP Server做為設定動態IP Pool（即IP區間），接著在DHCP Server上設定使用動態IP的Pool範圍、網域的領域名稱、網域的gateway，設定完成後即可提供DHCP服務。DHCP Server提供動態IP的觀念是以租約（lease）的方式承租IP一段時間給DHCP Client 端，因此在分割IP Pool時，除了要規劃動態IP區間範圍，還需對承租時間做限制。
有時在區域網路裡，有某幾部主機希望在配發動態IP時，能夠分配到固定的IP位址，在設定DHCP Server時，可針對這幾部主機網路卡的硬體位址配發固定IP；此外，為了防止有人盜用動態IP，使用網路卡的硬體位址配發固定IP，也是一種相當好的管理方式。
目前區域網路大都屬於NT網域，在區域網路裡以Linux架設DHCP Server後，所要服務的Client端對象幾乎是Window系列主機，對Client端的Window系列主機而言，要使用DHCP方式連接 Linux的DHCP Server，其設定方式與連接NT DHCP Server一樣，並不會造成您管理上的負擔，而Linux DHCP Server由於工作效能極佳，故可以兼並執行其他伺服器，更可與NAT Router結合管理虛擬網路以解決IP不足問題，若再配合Proxy Server，除了能有效的阻隔廣播封包所造成的packet cllision（封包衝撞）問題外，也可解決頻寬不足問題，更可有效、快速的組織內部網路。
對於網路內已有NT DNS Server的管理者而言，可使用Samba Server充當WINS Server兼併執行DHCP Server，透過NT DNS+WINS Server，讓取得DHCP Server所配發出去IP的Client端也能夠享有領域名稱解析，本文將針對這些主題一一解說。
三、安裝DHCP Server
前言已提及 Dhcp 分為Server與Client，在Redhat 6.1（6.0）的光碟裡已附有Dhcp Server與Client RPM程式，目前最新的版本分別是：dhcp-2.0-3.rpm（Server）、dhcpcd-1.3.17p15-2.rpm（Client）。
若要安裝Dhcp Server，請使用root身分利用rpm指令做升級安裝即可：
# rpm -Uvh dhcp-2.0.3.rpm
若您想在一開機時讓系統自動啟動Dhcp Server，請使用Linuxconf做設定，步驟如下：
- # linuxconf ；啟動Linuxconf
- 選擇「Control」、「Control Panel」
- 選擇「Control service activity」
- 設定『dhcp』選項裡的「Automatic startup」項目為「Enable」、「Accept」
剛安裝好的Dhcp Server若要立即啟動服務，請如下步驟啟動：
- # cd /etc/rc.d/init.d
- # ./dhcpd start
若沒有意外的話，您應該可以看到系統啟動dhcpd Daemon。
四、DHCP Server的基本設定
在啟動dhcpd Daemon之前，必須先檢查目前的網路組態，您可使用 # ifconfig -a 做檢查，所得結果應該類似如下：
eth0 Link encap:Ethernet HWaddr 00:80:C8:64:0D:21
inet addr:192.168.1.10 Bcast:192.168.1.255 Mask:255.255.255.0
UP BROADCAST RUNNING MULTICAST MTU:1500 Metric:1
RX packets:686 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0
TX packets:1225 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0
collisions:0 txqueuelen:100
Interrupt:9 Base address:0x7c00
在上圖中，最重要的是MULTICAST這個字眼，若您沒有看到字眼您必須自行加入255.255.255.255這個IP位址到routing table裡，請以root身分輸入如下：
# route add -host 255.255.255.255 dev eth0
為什麼系統需要具有MULTICAST功能呢？其理由是：為了讓dhcpd能夠正常的Dchp Client端做溝通，dhcpd必須傳送封包到255.255.255.255這個IP位址，但是在以往的Linux系統裡255.255.255.255這個IP位址被用來做為監聽區域子網域（local subnet）broadcast的 IP位址，所以需要在routing table裡加入255.255.255.255以啟動MULTICAST功能；不過啟動MULTICAST功能在redhat linux 6.x裡已是內定值，您應該是無須自行設定，建議您還是使用 ifconfig -a 指令檢查一下較好。
Dhcp Server的組織結構相當簡單，只需用到/etc/dhcpd.conf及/etc/dhcpd.leases兩個檔。
/etc/dhcpd.conf是Dhcp Server的組態設定檔，當您安裝好Dhcp Server後，在/etc目錄下是不會產生此檔，您必須手動編輯 /etc/dhcpd.conf組態檔或是使用linuxconf設定Dhcp Server組態。
/etc/dhcpd.leases是登記Dhcp Server所配發出去的IP及租約時間，在安裝好Dhcp Server後，/etc目錄下也是不會產生此檔，您可使用手動方式新增此檔，如：# echo "" > /etc/dhcpd.leases。若您是使用linuxconf設定Dhcp Server組態，linuxconf會自動產生dhcpd.conf及dpchd.leases兩個檔案。
使用linuxconf設定Dhpc Server組態，需先設定整體共同設目再設定欲租約出去的個別IP範圍，請依如下步驟設定：
- # linuxconf [Enter]。
- 「Config」、「Networking」、「Boot services」、「DHCP/BOOTP server」。
- 「Edit defaults」。
- 出現「DHCP defaults」視窗後，依序設定如下共同設目：
說明：
- Server identification：定義識別Dhcp Server，需輸入IP位址，如： 192.168.1.10，此項可有可無。
- Default lease time：定義整體租約IP期限，以秒計算；此項目是當Dhcp Cilent沒有提出租約期限時，由Dhcp Server根據此項目設定值做為租約期限，如：10800表示租約IP時間為3小時。
- Max lease time：定義整體租約IP的最大期限，以秒計算；如：86400表示最大IP租約期限為1天。
- Default gateways：設定整體租約IP的內定gateways IP位址，如：192.168.1.254。
- Netmask：設定整體租約IP的網路遮罩，如：255.255.255.0。
- Domain name：設定整體租約IP的領域名稱，如：test.edu.tw。
- Name servers(DNS)：設定整體租約IP的DNS Server，如：192.168.1.2。
- Name servers(Netbios)：設定整體租約IP的WINS Server，如：192.168.1.10，若有必要才做設定。
- 「Accept」。
※ 接著設定欲租約出去的IP範圍，設定如下。
- 在「Dhcp configuration」視窗裡選擇「AddNet」選項。
- 出現「One subnet definition」視窗後，請簡單設定如下：
說明：
- Network number：設定欲租約出去IP範圍的所在IP網域，最好是一組 C class，如：192.168.1.0。
- netmask：設定欲租約出去IP範圍的網路遮罩，最好是255.255.255.0。
- IP range start：設定欲租約出去IP範圍的起始IP位址。
- IP range stop：設定欲租約出去IP範圍的終止IP位址。
※註：其他如Default lease time、Max lease time、Default gateways等項目是屬於個別IP範圍的設定，可不必設定，採用先前設定的整體設定值即可，若要做這些項目的個別IP範圍設定，請先取消整體租約IP的相關設定值。
- 「Accept」。
設定完Dhcp Server組態設定後別忘了重新啟動 dhcpd Daemon。若您想以手動方式設定/etc/dhcpd.conf組態檔，以上述設定而言，可在/etc/dhcpd.conf檔裡撰寫如下：
server-identifier 192.168.1.10;
default-lease-time 10800;
max-lease-time 86400;
option broadcast-address 192.168.1.255;
option domain-name "test.edu.tw";
option domain-name-servers 192.168.1.10;
option routers 192.168.1.254;
option subnet-mask 255.255.255.0;
subnet 192.168.1.0 netmask 255.255.255.0{
range 192.168.1.50 192.168.1.100;
}
上列設定中，Part I屬於整體宣告，注意到Part I中除了Dhcp識別名稱及兩項租約期限（lease-time）外，其餘命令之前皆需要加上 option；手動設定整體 gateway，其命令名稱不是 gateway，而是option routers；每一道命令皆須以"；"號做為結尾。
Part II屬於個別IP範圍設定，以命令「subnet IP網域 netmask 網路遮罩」做為宣告，再將欲租約出去的IP範圍宣告在 {} 裡；在{} 裡使用命令「range 租約起始IP 租約終止IP;」做為宣告租約IP範圍，如：
range 192.168.1.50 192.168.1.100;
若要租約出去兩段IP範圍，可宣告如下：
subnet 192.168.1.0 netmask 255.255.255.0{
range 192.168.1.50 192.168.1.80;
range 192.168.1.100 192.168.1.120;
}
若要宣告個別IP範圍的Default lease time、Max lease time、Default gateways等項目，請先刪除整體宣告，再宣告如下：
server-identifier 192.168.1.10;
subnet 192.168.1.0 netmask 255.255.255.0{
range 192.168.1.50 192.168.1.100;
default-lease-time 3600;
max-lease-time 10800;
option domain-name "test.edu.tw";
option domain-name-servers 192.168.1.10;
option netbios-name-servers 192.168.1.10;
option routers 192.168.1.254;
option subnet-mask 255.255.255.0;
}
五、DHCP Client端
設定好Dhcp Server端後，在Dhcp Client端的設定大致可分兩類，一是Windows Dhcp Client，另一是linux Dhcp Client，您可依下面敘述設定。
【Windows Dhcp Client】
設定Win 95/98為Dhcp Client端步驟相當簡單，如下設定：
- 「開始」鈕、「設定」、「控制台」。
- 「網路」、「TCP/IP」。
- 按一下「IP位址」索引標籤。
- 按一下「自動取得IP」圓鈕。
- 「確定」。
設定好選項重新開機後，即可自動取得IP位址，您可使用winipcfg觀察IP組態，如下圖所示：
【redhat linux Dhcp Client】
基本上要以linux做為Dhcp Client在設定上頗為麻煩，若使用redhat linux做為Dhcp Client端，那麼設定步驟就相當簡單，請設定如下：
- rpm -Uvh dhcpcd-1.3.17pl5-2。（安裝dhcp client daemon，事實上不安裝也行）
- # linuxconf。
- 「Config」、「Networking」、「Client tasks」、「Basic host information」。
- 在「Config mode」項目裡選擇「Dhcp」，「IP address」、「netmask」兩欄可不輸入。
- 「Accept」。
設定好選項重新開機後，即可自動取得IP位址，您可使用ifconfig觀察IP組態，如下所示。
eth0 Link encap:Ethernet HWaddr 00:80:C8:64:A6:CE
inet addr:192.168.1.31 Bcast:192.168.1.255 Mask:255.255.255.0
UP BROADCAST RUNNING MULTICAST MTU:1500 Metric:1
RX packets:7334 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0
TX packets:235 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0
collisions:0 txqueuelen:100
Interrupt:9 Base address:0x6600
lo Link encap:Local Loopback
inet addr:127.0.0.1 Mask:255.0.0.0
UP LOOPBACK RUNNING MTU:3924 Metric:1
RX packets:4 errors:0 dropped:0 overruns:0 frame:0
TX packets:4 errors:0 dropped:0 overruns:0 carrier:0
collisions:0 txqueuelen:0
當Dhcp Server正確的把IP分配出去後，您可在Dhcp Server上觀察 /etc/dhcp.leases檔裡IP的租約情形。
[root@fortop kao]# cat /etc/dhcpd.leases
lease 192.168.1.30 {
starts 5 1999/12/03 15:03:39;
ends 6 1999/12/04 03:03:39;
hardware ethernet 00:00:e8:11:ef:4e;
uid 01:00:00:e8:11:ef:4e;
client-hostname "asp";
}
lease 192.168.1.30 {
starts 0 1999/12/05 08:36:12;
ends 0 1999/12/05 20:36:12;
hardware ethernet 00:00:e8:11:ef:4e;
uid 01:00:00:e8:11:ef:4e;
client-hostname "asp";
}
六、分配固定IP
在使用Dhcp Server分配動態IP時，有時並非所有規劃內的IP都採用動態分配，有一些主機是需要固定的IP，要使用何種方式才能在Client端每次開機時都可以分配到固定的IP位址呢？由於每片網路卡上都有一個唯一的48位元硬體位址（Hardware Address），在Dhcp 組態檔裡，可將一固定的IP指定給一固定的硬體位址，即分配IP時Dhcp會辨認硬體位址，若存在，則分配一固定的IP位址；有了這項功能，組織網路也不限定一定得使用Dhcp 分配動態IP，您也可以在Dhcp Server端設定Dhcp服務都分配固定的IP位址，但是這些IP位址是會認硬體位址，如此一來，您就不必擔心有人盜用動態IP。
要Dhcp Server分配固定IP，請在 /etc/dhcpd.conf檔裡做宣告。假設目前需設定分配兩個固定IP，IP位址192.168.1.200給主機名稱為asp，網路卡硬體位址為00:00:e8:11:ef:4e；IP位址192.168.1.201給主機名稱為book，網路卡硬體位址為00:80:c8:64:a6:ce，您可如下宣告：
default-lease-time 10800;
max-lease-time 86400;
option broadcast-address 192.168.1.255;
option domain-name "test.edu.tw";
option domain-name-servers 192.168.1.10;
option routers 192.168.1.254;
option subnet-mask 255.255.255.0;host asp {
hardware ethernet 00:00:e8:11:ef:4e;
fixed-address 192.168.1.200;
}host book {
hardware ethernet 00:80:c8:64:a6:ce;
fixed-address 192.168.1.201;
}
※ 說明：
- host 主機名稱 { 敘述 }：識別網路上若有所宣告的主機名稱時，將執行{}裡的敘述。
- hardware ethernet 網路卡硬體位址：指定硬體位址。此命令放在host指令 的{}裡，表示指定指定硬體位址給host所宣告的主機，若與主機的硬體位址不符，則宣告失效。
- fixed-address IP位址：指定固定IP位址。此命令放在host指令 的{}裡，表示指定固定IP位址給host所宣告的主機。
從上面敘述您可看出，若要使用Dhcp Server分配固定IP，必須事先準備好主機的硬體位址（Hardware address），那麼如何能有效快速的查出網路上主機的硬體位址呢？由於Dhcp Server可分配動態IP，藉由這個特性將使用動態分配IP及需固定IP的Client端主機，暫時先都以使用動態分配IP向Dhcp Server取得一IP位址，接著在Linux Dhcp Server上使用arp指令，以查詢目前連線至此機的所有主機硬體位址，如：
[root@fortop kao]# arp
Address HWtype HWaddress Flags Mask Iface
redhat.test.edu.tw ether 00:80:C8:64:0D:21 C eth0
book.test.edu.tw ether 00:80:C8:64:A6:CE C eth0
※ 註：ARP（Address Relosution Protocol），位址解析協定，可將32
bits 的IP位址轉換成48 bits的硬體位址。在linux下的arp指令可列出IP位址或領域名稱所對應的硬體位址，如上列所示。
若在欲分配出去的動態IP範圍內有幾個不連續的IP位址不想分配出去，那麼您可使用arp指令略施小計即可達成任務，假設有一台主機
book不想取得動態IP，請設定如下：
- 先在book主機ping Dhcp Server。
- 在Dhcp Server上執行arp指令，查出 book主機的硬體位址，如：
00:80:C8:64:A6:CE。
- 在 /etc/dhcfd.conf檔裡設定如下：
host book {
hardware ethernet 00:80:C8:64:A6:CE;
fixed-address 192.168.1.201;
}
- 在Dhcp Server上執行如下指令：
# arp -s book 00:00:00:00:00:00
- 重新啟動dhcpd daemon。
由於hardware ethernet所指定的硬體位址（00:80:C8:64:A6:CE）與真實的硬體位址（00:00:00:00:00:00）不符合，故Dhcp Server不配發IP位址。
七、DHCP+Wins+DNS
Dhcp Server能配發動態IP固然可以減輕組織網路負擔，有些時候需要對動態IP做名稱解析，最踏實的做法是在DNS Server上為這些需要名稱解析服務的主機登記FQDN與IP address的對應關係，但這得費點時間在DNS上做登記；一個比較快速、簡便無須在DNS上做登記主機FQDN的方式是使用NT DNS+Samba Wins+Dhcp Server。
Dhcp Server的工作是分配動態IP給Dhcp Client端，當網路存在Wins Server，在Dhcp Client端的主機上也設定了「使用DHCP for WINS解析」，那麼在Wins Server上會根據Dhcp Client端的主機名稱與所配得的IP Address做一主機名稱與IP Address的解析對應紀錄。由於NT DNS具有搭配WINS Server做名稱解析的功能，您可以在NT DNS的正、反查領域裡啟用Wins做解析，那麼NT DNS會根據 WINS Server上主機名稱與IP Address的解析對應紀錄，自動的解析成FQDN與IP Address的對應紀錄，並且登記在DNS Server的正、反查領域裡。
下面列出Dhcp Client、NT DNS、Wins Server、DHCP Server使用Wins 做名稱解析的設定步驟：
【Windows 95/98 Dhcp Client】
- 「開始」鈕、「設定」、「控制台」。
- 「網路」、「TCP/IP」。
- 按一下「WINS組態」索引標籤。
- 按一下「使用DHCP for WINS解析」。
- 「確定」。
【NT DNS】
首先確定已啟動NT DNS Server，並且在DNS裡啟用正、反查皆可透過Wins做解析。
【Linux Samba Wins Server】
＊以下假設在Samba Server（192.168.1.16）主機上做設定。
- # linuxconf。
- 按一下「Config」、「Networking」、「Server tasks」。
- 按一下「Samba file server」、「Defaults」。
- 選擇 [X] Enable samba as a WINS server選項。
- 按一下「Accept」。
【Linux DHCP Server】
＊以下設定Linux DHCP Server使用Wins 做名稱解析。
- # linuxconf。 ；啟動linuxconf
- 按一下「Config」、「Networking」、「Boot services」。
- 按一下「DHCP/BOOTP server」。
- 按一下「Edit defaults」。 ；DHCP基本組態設定
- 在「Name servers（Netbios）」欄裡輸入Wins Server，如：192.168.1.16。
- 在「Node type（Netbios）」欄裡輸入：0x4。；wins型態
- 按一下「Accept」。
設定完成後，您可在Samba Server上使用nmblookup 查詢名稱解析，假設目前有一主機其名稱為asp，使用動態分配IP連線，所配得的IP位址是192.168.1.30，那麼當您使用nmblookup asp做名稱查詢時，則出現下列畫面：
[root@fortop kao]# nmblookup asp
192.168.1.30 asp<00>
若在asp主機（Dhcp Client）上使用Winipcfg觀察IP資訊，您會發現asp主機除了得到動態IP外，也可正確的使用192.168.1.16這部Linux Wins Server做解析。
當然，使用NT DNS+DHCP+WINS除了可分配動態IP外，『網路上的芳鄰』、區域內主機FQDN與IP的對應關係皆可正常運作。
※ 註：有關本段詳細內容請參考前文： Redhat 6.X下的Samba Server 一文。
八、DHCP+NAT Router
所謂NAT Router就是使用ipchain做IP偽裝的防禦主機，而IP偽裝是指內部虛擬網域有一組虛擬的Class C（或Class B）並且以防禦主機（即firewall主機）做為閘道器，從內部網域任一主機發出訊息透過防禦主機進入到真實網域後，通通會被視為從防禦主機的真實IP所發出的訊息，也就是說所有的內部虛擬IP通通由一個真實的IP所偽裝，如下圖所示：
這種簡易型防火牆的運作方式，是在防火牆上使用封包轉送規則（forward），將內部虛擬網域（192.168.2.0）的所送來的封包對外（0.0.0.0；anywhere）放行，它可有效的阻擋外部任何類型的通訊協定入侵內部，基本上使用IP偽裝的防火牆，內部虛擬網域對外部真實網域是具通透性（transparent），也就說內部虛擬網域主機可直接以telnet、ftp、http協定對外通訊，感覺上，對內部虛擬網域主機而言就好像是使用真實IP一般，無所禁忌。
此種類型的防火牆處理效能極佳，以一部 PII-233搭配128M RAM的PC而言，可處理上百台內部網域主機，因此您可搭配Dhcp Server使用，能更有效的組織內部虛擬網域。
在防火牆上實施IP偽裝可以使用使用ipchains指令，只需下一道命令即可完成設定，如下所示：
# ipchains -A forward -p all -s 192.168.2.0/24 -d 0.0.0.0/0 -j MASQ
※ 註：基本上「Firewall+IP偽裝」是屬於NAT（Network Access Translation）轉換中多對一的對應關係，「Firewall+IP偽裝」的這部機器又稱NAT Router。所謂NAT是指：將虛擬網路IP位址轉換成真實網路IP位址。
在NAT Router上做Dhcp Server的設定時，需注意NAT Router上有兩片網路卡，通常指定對eth1所屬的網域（虛擬網域）做動態IP配發，其餘設定步驟與前述DHCP Server基本設定相同，請參考前面敘述。
九、DHCP+Squid Proxy Server
若您所管理的網路屬於大型網路，主機數量有好幾百台，建議您先使用一或數部NAT Router，將內部網路分成數個虛擬網路，然後在每一部NAT Router兼併執行Dhcp Server，如此一來可快速、有效的組織內部網路，不過這無法解決對外頻寬不足；一個廉價又有效降低流量的方式是在NAT Router上再兼併執行Proxy Server，如下圖所示：
在NAT Router上的Proxy Server可使用免費、效能佳的Squid Proxy Server，您必須注意的是，由於Squid Proxy Server相當耗用記憶體、磁碟讀取量大，此部兼併執行NAT Router+Dhcp Server+Proxy Server的主機，建議您最好採用如下配備：
- 系統：Redhat Linux 6.x。
- CUP：Pentium III 450以上。
- RAM：256 MB（以上），可擴充至1GB。
- SCSI卡：AHA-394x（Ultra 2 wide），On board的AIC-788x也行。
- 硬碟：80pin Ultra 2 wide；SCSI 4.5GB HDD x2較好，單獨一顆 9GB HDD效能較差。
- 網路卡：強烈建議Intel、3 COM 100 Base-Tx的PCI網路卡。
在虛擬網域內部的Proxy Client端，只需將Proxy Server的URL位址指向NAT Router的虛擬IP位址，Port 設定為3128，即可使用NAT Router主機上Squid Proxy Server所提供的服務。
※ 註：有關Squid Proxy Server的架設方式請參考前文：Redhat 6.0下的 Proxy Server 一文。
十、結語
現今校園或企業內部的區域網路大都是屬於NT網域，NT Server本身就提供免費的DHCP伺服器，為何還選用設定較為麻煩的Linux DHCP Server呢？原因無他，Linux 下的DHCP Server效能極佳，可兼併執行其他Server，本文提供數種與DHCP Server搭配的網路整合方案，以其對讀者組織區域網路時有所助益。
參考資料
1. http://www.isc.org：ISC組織，DHCPD程式製作公司
2. http://www.tp.edu.tw：台北市教育網路中心
3. man dhcpd：Dhcpd daemon說明文件
4. man dhcpd.conf：Dhcpd daemon的組態檔說明文件
5. man dhcpd.leases：Dhcpd daemon的租約檔說明文件
6. /usr/doc/ dhcp-2.0/dhcpd.conf.sample：dhcpd.conf設定範例
7. /usr/doc/HOWTO/mini/DHCP：DHCP mini-HOWTO（DHCPd/DHCPcd）