Kea DHCP でv4とv6のDHCPサーバーを立ててみた

自宅内のLAN環境を整えているのですが、DHCPサーバーに普通のISC-DHCPサーバー(通称dhcpd)を使うのも面白くないと思ったので、Kea-DHCPサーバーなるものを導入してみました。

Kea-DHCP(以下 kea)はIPアドレスの払い出し速度が尋常ではないほど早く、接続が確立した瞬間にはもうIPが降ってきているというような錯覚に陥るほど高速です。

今回は

IPv4
IPv6 ステートレス

のDHCPサーバーの構築を行っていきます。

IPv6のDHCPについて

IPv6では基本的にはDHCPサーバーが無くともIPアドレスを決定することが可能です。
ルータ広告(RA広告)と呼ばれるもので、物理的な接続が確率した後、以下のような手順で設定されます。

  1. ff02::2(全ルータマルチキャスト)に対してIPv6ネットワークが存在しているのか、また存在しているのであれば、そのネットワークの情報を提供するように要求を出します。(ルータ要請)
  2. ルータ要請を受け取ったルータは自分のネットワーク範囲をプレフィックスとして返します(ルータ広告)
  3. クライアントはルータから返された情報を使ってIPv6アドレスをMACアドレスなどを元に生成します。

このときルータ広告には

  • ネットワークアドレスのプレフィックス情報(2404:6800:4004:81a::/64のような形式)
  • デフォルトゲートウェイ
  • (RFC6106対応であれば)DNSサーバのアドレス

が主に含まれます

これだけでも通信したりインターネットに出ていくことは可能なのですが、自前で構築したDNSサーバーを指定したり、検索DNSのサフィックスを設定したりすることができないので、

  • IPv6アドレスはRAによる自動設定
  • 付加情報はDHCPによる配信

という形にすることにより設定することが可能になります。

IPv6のアドレスの設定ではMフラグとOフラグというものがあり、このパラメータをセットすることによりRA広告による自動構成とDHCPv6による割当をコントロールすることができます。

Mフラグ Oフラグ 状態
ON ON アドレスも含めて全ての情報をDHCPv6で設定する
ON OFF アドレスの設定にDHCPv6を用い、その他の情報は他の手段で設定する
OFF ON アドレスの設定にRAを用い、その他の設定にDHCPv6
OFF OFF DHCPv6を使わず、RA広告だけで自動生成する

ここではアドレスをRAによる自動構成、その他の情報をDHCPによる配信で設定したいので Mフラグ – OFF ・ Oフラグ – ON に設定します。

以下 ヤマハ RTシリーズの場合の設定例です。

ipv6 prefix 1 ra-prefix@lan2::/64        # RTで配信するIPv6アドレスのプレフィックスをlan2で受けたアドレスに設定
ipv6 lan2 dhcp service client ir=on      # lan2ポートでDHCPv6クライアントを有効にする
ipv6 lan1 address ra-prefix@lan2::1/64   # lan1のアドレスをlan2で受けたプレフィックスに::1を付けた値にする
ipv6 lan1 rtadv send 1 o_flag=on         # OフラグをONにする
ipv6 lan1 rtadv send 1 m_flag=off        # MフラグをOFFにする

これでDHCPv6サーバーを立てる準備は完了です。

keaのインストール

CentOSの場合、EPELリポジトリに有りますので、そこからインストールすることが可能です。
sudo yum --enablerepo=epel install kea

またkeaのバックエンドとしてmariaDBを使いますので、mariaDBもインストールしておきます。
sudo yum install mariadb-server

インストール終了後、自動起動を有効にしておきます。
sudo systemctl enable mariadb
sudo systemctl enable kea-dhcp4
sudo systemctl enable kea-dhcp6

各種設定

mariaDBの設定

まずバックエンドのmariaDBの設定をしていきます
最初にmariaDBを起動させます
sudo systemctl start mariadb
mysql_secure_installationコマンドを実行し、初期設定を済ませます。

NOTE: RUNNING ALL PARTS OF THIS SCRIPT IS RECOMMENDED FOR ALL MariaDB
SERVERS IN PRODUCTION USE! PLEASE READ EACH STEP CAREFULLY!

In order to log into MariaDB to secure it, we'll need the current
password for the root user. If you've just installed MariaDB, and
you haven't set the root password yet, the password will be blank,
so you should just press enter here.

Enter current password for root (enter for none):
OK, successfully used password, moving on...

Setting the root password ensures that nobody can log into the MariaDB
root user without the proper authorisation.

You already have a root password set, so you can safely answer 'n'.

Change the root password? [Y/n] y
New password:
Re-enter new password:
Password updated successfully!
Reloading privilege tables..
... Success!


By default, a MariaDB installation has an anonymous user, allowing anyone
to log into MariaDB without having to have a user account created for
them. This is intended only for testing, and to make the installation
go a bit smoother. You should remove them before moving into a
production environment.

Remove anonymous users? [Y/n] y
... Success!

Normally, root should only be allowed to connect from 'localhost'. This
ensures that someone cannot guess at the root password from the network.

Disallow root login remotely? [Y/n] y
... Success!

By default, MariaDB comes with a database named 'test' that anyone can
access. This is also intended only for testing, and should be removed
before moving into a production environment.

Remove test database and access to it? [Y/n] y
- Dropping test database...
... Success!
- Removing privileges on test database...
... Success!

Reloading the privilege tables will ensure that all changes made so far
will take effect immediately.

Reload privilege tables now? [Y/n] y
... Success!

Cleaning up...

All done! If you've completed all of the above steps, your MariaDB
installation should now be secure.

Thanks for using MariaDB!

次にkea用のデータベースを用意してユーザーを作成し権限を与えます。

# mysql -u root -p
Enter password:
> CREATE DATABASE kea;
GRANT ALL ON kea.* TO
<ユーザー名>@localhost IDENTIFIED BY '<パスワード>';
> FLUSH PRIVILEGES;
> QUIT;

keaの設定

まずバックエンドにmariaDBを使う設定をします。/etc/kea/kea.confを適当なエディタ(Vimやnanoなど)で編集します。(注: 必ずroot権限のあるアカウントやsudoをつけて実行するなどして下さい)

18行目付近から始まるlease-databaseのセクションを変更します。以下のようにして下さい

"lease-database": {
    "type": "mysql",
    "host": "localhost",
    "name": "kea",
    "user": "<上で設定したユーザー名>",
    "password": "<上で設定したパスワード>"
},

また、IPアドレスの固定割当の設定をデータベースに登録する場合は、lease-databaseの下にhosts-databaseセクションを作成して下さい。

"hosts-database": {
    "type": "mysql",
    "host": "localhost",
    "name": "kea",
    "user": "<上で設定したユーザー名>",
"    password": "<上で設定したパスワード>"
},

IPv4 DHCPの設定

それでは、IPv4の配布の設定をしていきます。
まずはじめに、DHCPサーバーを動作させるネットワークインターフェースを設定します。 ifconfigip addr コマンドを実行して、インターフェイス名を確認して下さい。
大体の場合 eth0enp0s25 といったようなものになると思います。

上で設定した lease-database セクションの上部に interfaces-config と書かれているセッションが有りますので、その中の interfaces の項目に先程調べたインターフェイス名を記入して下さい。

"interfaces-config": {
    "interfaces": ["<eth0やenp0s25>"]
},

次に配布範囲の設定です。
50行目から60行目付近に subnet4 というセクションがありますので、その中を記入していきます。
以下は一例です。

  "subnet4": [
    {   
      "id": 1,
      "subnet": "172.16.80.0/20", #サブネットを指定
      "pools": [
        {"pool": "172.16.87.1 - 172.16.87.253"} #配布範囲の指定
      ],  
      "option-data":[
        {"name": "routers", "data": "172.16.80.1"}, #デフォルトゲートウェイを指定
        {"name": "domain-name-servers", "data": "172.16.80.20"}, #DNSサーバーを指定
        {"name": "domain-name", "data": "tsurai.work"}, #ドメインネームを指定
        {"name": "domain-search", "data": "0674737572616904776f726b00", "csv-format": false} #DNS検索サフィックスを指定
      ]   
    }   
  ]

ここで一つ不可解なものが出てきます。 domain-search セクションです。
keaの仕様と言うべきか、実装が不十分と言うべきか非常に困る部分なのですが、なんとココは16進数表記にしなければ設定が通りません。

フォーマットは次の形式です。
(文字数 ASCII16進数) < – ドット区切りで繰り返し 最後にnull(00)を付与

tsurai.work の場合

tsuraiの文字数 tsuraiの16進数表記 workの文字数 workの16進数表記 null
06 747375726169 04 776f726b 00

とてもめんどくさいのでプログラム書きました。

domain2kea_conf

使い方
php domain2kea_conf.php <ドメイン名>

自動で変換して生成してくれます。

良しなに使って下さい。

IPv6 DHCPの設定

では次にIPv6の設定をしていきます。
IPv4のセクションの下にすぐIPv6のセクションがあると思います。
こちらは付加情報を入れるだけですのでv4の設定に比べかなり楽です。
またv6側は domain-search の設定を普通に入れても大丈夫です。

設定例を貼っておきます。

"Dhcp6":
{
  "interfaces-config": {
    "interfaces": ["eth0"] #インターフェイス名を指定
  },

  "option-data": [
    {"name": "dns-servers", "data": "2400:4050:d100:5a00::20"}, #DNSサーバーを指定
    {"name": "domain-search", "data": "sagiri.space"} #DNS検索サフィックスを指定
  ],
  "lease-database": {
    "type": "memfile" #リースデータをメモリに保存(そもそもリースしないので保存されないけど...)
  }

IPv6の設定はこれだけになります。

DHCPサーバーの起動

DHCPサーバーを起動します。次のコマンドを発行して下さい。
sudo systemctl start kea-dhcp4
sudo systemctl start kea-dhcp6

これでDHCPサーバーとして動き始めるはずです。
もし動かなかった場合どこかで設定をミスってる可能性があるため、よく見直してみて下さい。

ちょっとクセのあるソフトですがきちんと設定すれば最高のパフォーマンスが出るものです。
是非使ってみて下さい。

参考文献

デージーネット KeaKeeperを利用するために
Kea Administrator Reference Manual
[Kea-users] Set domain-search option for dhcp4

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